Efficiënte Differentiatie van pluripotente stamcellen tot NKX6-1⁺ Pancreatic Progenitors

De prevalentie van diabetes neemt toe en volgens de Canadese Diabetes Association, wordt geschat dat meer dan 11 miljoen mensen in Canada zijn diabetes of prediabetes, met 5-10% van deze individuen met type 1 diabetes (type 1 diabetes) ^1. T1D een auto-immuunziekte die wordt veroorzaakt door de vernietiging van de insulineproducerende β cellen die zich binnen de eilandjes van Langerhans. Op dit moment, mensen die leven met T1D vereisen exogene bronnen van insuline ^2. Ondanks de vooruitgang in insulinetherapie, T1D patiënten nog steeds een moeilijke tijd reguleren van hun bloedsuikerspiegel en blijven zowel hypo- en hyperglycemie lijden. Een veelbelovende vorm van behandeling te herstellen normoglycemia in T1D is het gebruik van menselijke embryonale stamcellen (hESCs), die kan worden gebruikt voor een onbeperkte hoeveelheid insulineproducerende β-cellen zowel in vivo als in vitro genereren ^3, <sup class = "xref"> ^{4, 5, 6, 7.} Differentiatie hESCs aan P-achtige cellen kan het mogelijk maken om diabetes te bestuderen in vitro, waardoor de identificatie van nieuwe therapeutische doelen voor type 2 diabetes en zorgen cellen voor transplantatie in patiënten T1D.

De meest succesvolle poging tot het genereren insulineproducerende cellen van hESCs in vitro is de embryonale events tijdens ontwikkeling van de alvleesklier ^{4, 5} recapituleren. Dit omvat de manipulatie van verschillende signaalwegen nauwkeurig modelleren belangrijke fasen van de ontwikkeling van de alvleesklier. Pancreatische ontwikkeling begint bij de inductie van de definitieve endoderm, die wordt gekenmerkt door de expressie van CXCR4 en CD117 (c-KIT) ^{8, 9.} Nauwkeurige regeling van Definitive endoderm organisatie is nodig voor de vorming van de darm buis, die vervolgens ondergaat anterior naar posterior en ventrale patroonvorming dorsale. De dorsale en ventrale alvleesklier knoppen komen uit het gebied van de achterste voordarm dat de pancreas en duodenale homeobox gen (Pdx1), die noodzakelijk zijn voor ontwikkeling van de alvleesklier ¹⁰ is uitdrukt. De dorsale en ventrale knoppen zekering aan de alvleesklier, die vervolgens ondergaat uitgebreide epitheliale verbouwing en uitbreiding ¹¹ te vormen. Betrokkenheid bij de endocriene en exocriene lineage vergezeld door het genereren van multipotente progenitorcellen (MPL) dat expressie onder meer de transcriptiefactoren Pdx1, Nkx6.1 en Ptf1a ^{12, 13.} Mediterrane partnerlanden die endocriene en ductale cellen zullen worden blijven Nkx6-1 te drukken terwijl het verminderen van Ptf1a expressie. In tegenstelling tot deze, zal exocriene lineage cellen verliezen expression van Nkx6-1 en Ptf1a expressie ¹² te handhaven.

De transcriptiefactor Nkx6-1 een sleutelrol in pancreatische ontwikkeling, met name tijdens de differentiatie van endocriene voorlopercellen cellen P. Zoals eerder beschreven, deletie van Nkx6-1 leidt tot verminderde vorming van β cellen gedurende ontwikkeling van de alvleesklier ^14. Derhalve genereren insulineproducerende β-cellen zowel in vitro en in vivo is een efficiënte inductie van Nkx6-1.

We hebben onlangs een protocol om efficiënt te genereren Pdx1 ⁺ / NKX6-1 ⁺ alvleesklier voorlopercellen uit hPSCs ontwikkeld. Deze HPSC-afgeleide pancreas voorlopercellen te genereren rijpe β cellen na transplantatie in immunodeficiënte muizen ^3. De differentiatie protocol kan worden verdeeld in 4 fasen karakteristiek: 1) definitieve endoderm inductie, 2) achterste voordarm patroonvorming 3) pancreas specificatie en 4) NKX6-1 inductie. Hier hebben wij een gedetailleerde beschrijving van elke stap van de gerichte differentiatie.