Dirigido a diferenciação de progenitores hematopoiéticos primitivo e definitiva de células pluripotentes humanas

Células-tronco pluripotentes humanas (hPSCs) são definidas como englobando tanto células-tronco embrionárias humanas (hESCs) e células-tronco pluripotentes induzidas humana (hiPSCs) e tem a capacidade única de não só passando por auto-renovação sob condições adequadas de crescimento, Mas também, a capacidade de se diferenciar em todos os tipos de células derivadas das três camadas germinativas: endoderme, mesoderme e ectoderme¹. Devido a essas habilidades únicas, hPSCs segurar a grande promessa para a medicina regenerativa, modelagem de doença e de terapias baseadas na célula². Enquanto vários tipos de células têm sido diferenciados com êxito de hPSCs, um desafio significativo é a especificação em vitro de exclusivamente como adulto hPSC-derivado tronco células hematopoiéticas (linfócitos) e progenitores hematopoiéticos definitivos.

Um provável barreira para o desenvolvimento de linfócitos humanos de hPSCs é a presença de múltiplos programas hematopoiéticas dentro do embrião humano³. O primeiro programa que emerge, denominado “hematopoiese primitivo,” origina-se dentro do tecido extraembryonic saco vitelino e melhor caracteriza-se por sua produção transiente de progenitores eritroblasto (EryP-CFC), macrófagos e megacariócitos. Notavelmente, este programa não dá origem a linfócitos, nem dá origem a progenitores linfoides T e B. No entanto, o saco vitelino transitoriamente originar restritos definitivas progenitores hematopoiéticos, tais como o progenitor mieloide-Eritro (EMP^4,5,6,7,8) e o deficiente eritroide linfoide-aprontadas multipotent progenitor (LMPP⁹). No entanto, EMPs nem LMPPs são totalmente multipotentes, ou capaz de HSC-como enxertia em adultos destinatários. Em contraste, mais tarde, em desenvolvimento, o programa hematopoiético “definitivo” classicamente definido é especificado na região da aorta-gônada-mesonephros do embrião propriamente dito, dando origem a todas as linhagens hematopoéticas adultas, incluindo o HSC. A especificação dessas células hematopoiéticas definitivo intra embrionário ocorre em uma forma de entalhe-dependentes, através de uma transição endotelial-para-hematopoiéticas do hemogenic endotélio (ele)^{3,10,11 ,12,13,14}. Além da capacidade de reconstituição, o potencial de multilineage e entalhe-dependência destas células podem ser usado para distinguir estes progenitores hematopoiéticos definitivos o EMP e o LMPP (revisto em referências^3,13 ).

Compreender o mecanismo (s) que regem a especificação hematopoiética primitiva e definitiva de hPSCs é provável crítica à produção reprodutível de progenitores hematopoiéticos definitivas através de uma variedade de linhas hPSC. Até recentemente, hPSC protocolos de diferenciação que poderiam separar multipotentes progenitoras hematopoiéticas primitivas e definitivas não existia^{15,16,17,18, 19,20,21,22,23,24,25}. Muitas abordagens usando soro fetal bovino (FBS) e/ou do estroma co-cultura primeiro delineou o potencial hematopoiético do hPSC diferenciação, com misturas de primitivo e definitivo hematopoiéticas potencial^{15,16, 17,19,22,23,25}. Além disso, muitos protocolos isento de soro hematopoiéticos têm descrito os requisitos de sinal para a especificação da mesoderme de hPSCs que abriga hematopoiéticas potencial^{18,20,21, 24}. no entanto, como esses métodos ainda deram origem a misturas heterogêneas de ambos os programas, seu uso em aplicações clínicas e mecanismos de compreensão do desenvolvimento pode ser limitado.

Temos recentemente construído sobre esses estudos, tendo descrito os requisitos específicos do estágio sinal para União/NODAL e sinalização de WNT na especificação hematopoiética primitiva e definitiva de hPSC-derivado do mesoderma^18,26 . Este último foi particularmente original, como seu uso de manipulação de sinal WNT estágio específico permite a especificação de exclusivamente primitivo ou de progenitores hematopoiéticos definitivo exclusivamente²⁶. Durante a especificação de mesoderme, a inibição da sinalização de WNT canônico com o inibidor PORCN IWP2 resulta na especificação de CD43⁺ EryP-CFC e progenitores mieloides, sem potencial linfoide detectável. Em contraste, estimulação de sinalização WNT canônico com o inibidor de GSK3β, CHIR99021, durante a mesma fase de diferenciação resultou na completa ausência de CD43 detectável⁺ EryP-CFC, enquanto simultaneamente levando para o especificação de CD34⁺CD43⁻ . Esta população possuía mieloide, HBG-expressando eritroide e potencial T-linfoide. Análises subsequentes identificaram isso como falta a expressão de seu potencial hematopoiética e CD184²⁸e CD73^27,28 era entalhe-dependente²⁸. Além disso, a única célula análises clonais demonstraram que estas linhagens hematopoiéticas definitivas podem ser derivadas de células únicas multipotentes²⁸. Tomados em conjunto, estes estudos indicam que estágio específico WNT sinalização manipulação pode especificar progenitores hematopoiéticos primitivos puros, ou progenitores hematopoiéticos definitivos multipotentes de entalhe-dependente.

Aqui, nós esboçamos nossa estratégia de diferenciação que produz exclusivamente primitivos ou definitivas progenitores hematopoiéticos, através da manipulação de WNT canônico sinalização durante a padronização mesodérmicas e sua linhagem a jusante hematopoiética ensaios. Este protocolo é de grande valor para os investigadores que estão interessados na produção de progenitores hematopoiéticos primitivos ou definitivos de hPSCs para aplicações de medicina regenerativa.