Effiziente Differenzierung von pluripotenten Stammzellen zu NKX6-1⁺ Pancreatic Vorläufern

Die Prävalenz von Diabetes nimmt und nach dem kanadischen Diabetes Association, wird geschätzt , dass mehr als 11 Millionen Menschen in Kanada sind Diabetiker oder prediabetic, mit 5-10% dieser Personen Typ – 1 – Diabetes (T1D) ¹ mit. T1D ist eine Autoimmunerkrankung, die durch die Zerstörung der insulinproduzierenden β-Zellen verursacht wird, die in den Langerhans-Inseln befinden. Derzeit Personen mit T1D benötigen Insulin exogenen Quellen von ² leben. Trotz der Fortschritte in der Insulintherapie, weiterhin T1D Patienten eine schwierige Zeit haben, ihren Blutzuckerspiegel zu regulieren und auch weiterhin sowohl Hypo- und Hyperglykämie leiden. Eine vielversprechende Behandlungsform wiederherzustellen normoglycemia in T1D die Verwendung von humanen embryonalen Stammzellen (hES) ist, die verwendet werden könnte , eine unbegrenzte Zufuhr von insulinproduzierenden β – Zellen sowohl in vivo und in vitro ³ zu erzeugen , <sup class = "xref"> ^{4, 5, 6, 7.} HESCs zu ß-ähnlichen Zellen differenzier könnte es ermöglichen , Diabetes in vitro zu untersuchen, so dass für die Identifizierung neuer therapeutischer Targets für Typ – 2 – Diabetes und Zellen zur Transplantation in T1D Patienten.

Der erfolgreichste Versuch, Insulin zu erzeugen Zellen aus hES – Zellen in vitro , ist die embryonale Ereignisse zu rekapitulieren , die ⁴ während des Pankreasentwicklung ^{auftreten, 5.} Dabei geht es um die Manipulation von unterschiedlichen Signalwege genau entscheidenden Phasen der Entwicklung der Bauchspeicheldrüse modellieren. Bauchspeicheldrüsenentwicklung beginnt mit der Induktion des definitiven Endoderms, die durch die Expression von CXCR4 und CD117 (c-KIT) ^{8, 9} gekennzeichnet ist. Präzise Regelung von definitive Endoderm Organisation für die Bildung des Darmrohr, erforderlich, die dann anterior-zu-posterior und ventral-dorsal Musterung unterzogen wird. Die dorsalen und ventralen Pankreas Knospen ergeben sich aus der Gegend des hinteren foregut, die die Pankreas- und Duodenal – Homeobox – Gen (Pdx1) zum Ausdruck bringt, die für Pankreas – Entwicklung ¹⁰ notwendig ist. Die dorsalen und ventralen Knospen Sicherung der Bauchspeicheldrüse zu bilden, die dann ¹¹ umfangreiche epithelialen Umbau und Erweiterung erfährt. Engagement für die endokrine und exokrine Linie wird durch die Erzeugung von multipotenten Vorläuferzellen (MPL) begleitet , die zum Ausdruck bringen, unter anderem Faktoren die Transkription Pdx1, Nkx6.1 und PTF1A ^{12, 13.} MPL , die endokrinen und duktalen Zellen werden weiterhin Nkx6-1 zum Ausdruck bringen , während PTF1A Ausdruck abnimmt. Im Gegensatz dazu verlieren exokrinen Linie Zellen expression von Nkx6-1 und PTF1A Ausdruck ¹² erhalten.

Der Transkriptionsfaktor Nkx6-1 hat eine Schlüsselrolle in der Bauchspeicheldrüse Entwicklung, vor allem während der Differenzierung von endokrinen Vorläuferzellen Zellen zu ß. Wie zuvor beschrieben, Deletion Nkx6-1 zu einer Beeinträchtigung der Bildung von β – Zellen während der Pankreas – Entwicklung ^14. Daher sind sowohl in vitro als auch in vivo insulinproduzierenden β – Zellen zu erzeugen erfordert die effiziente Induktion von Nkx6-1.

Kürzlich entwickelten wir ein Protokoll zur effizienten PDX1 ⁺ / NKX6-1 ⁺ Pankreas – Vorläufern aus hPSCs erzeugen. Diese HPSC abgeleiteten Pankreas – Vorläufern erzeugen reifen β – Zellen nach Transplantation in immundefizienten Mäusen ^3. Die Differenzierung Protokoll kann in 4 unterteilt werden Stufen charakteristisch: 1) endgültige Endoderm Induktion, 2) hinteren foregut Musterung, 3) Pankreas-Spezifikation und 4) NKX6-1 Induktion. Hier bieten wir eine detaillierte Beschreibung der einzelnen Schritte des gerichteten Differenzierung.