Diferenciação eficiente dos Pluripotent Stem Cells para NKX6-1⁺ Progenitores pancreáticas

A prevalência de diabetes está a aumentar e de acordo com a Canadian Diabetes Association, estima-se que mais de 11 milhões de pessoas no Canadá são diabéticos ou pré-diabéticos, com 5-10% destes indivíduos com diabetes tipo 1 (DM1) ^1. DM1 é uma doença auto-imune que é causada pela destruição das células beta produtoras de insulina que estão localizados dentro das ilhotas de Langerhans. Atualmente, as pessoas que vivem com DM1 necessitam de fontes exógenas de insulina ^2. Apesar dos avanços na terapia com insulina, os pacientes DM1 continuar a ter um tempo difícil regular os seus níveis de glicose no sangue e continuam a sofrer tanto hipo e hiperglicemia. Uma forma promissora de tratamento para restabelecer a normoglicemia em DM1 é a utilização de células estaminais embrionárias humanas (hESCs), que poderiam ser utilizados para gerar um fornecimento ilimitado de células beta produtoras de insulina tanto in vivo como in vitro ^3, <s-se class = "xref"> ^{4, 5, 6, 7.} Diferenciando hESCs a p-como células poderia tornar possível o estudo de diabetes in vitro, permitindo a identificação de novos alvos terapêuticos para a diabetes tipo 2 e proporcionar células para transplante em pacientes com DM1.

A tentativa mais bem sucedida na geração de células produtoras de insulina a partir de hESCs in vitro é de recapitular os eventos embrionárias que ocorrem durante o desenvolvimento pancreático ^{4, 5.} Isso envolve a manipulação de vias de sinalização distintas para modelar com precisão as principais fases do pâncreas em desenvolvimento. Desenvolvimento pancreático começa com a indução da endoderme definitivo, que se caracteriza pela expressão de CXCR4 e CD117 (c-kit) ^{8, 9.} regulação precisa da definitive organização endoderme é necessário para a formação do tubo digestivo, a qual é então submetida a anterior para posterior padronização e ventral-dorsal. A dorsal e ventral do pâncreas gomos emergir a partir da região do intestino anterior posterior, que expressa o gene homeobox pancreático e duodenal (Pdx1), que é necessária para o desenvolvimento pancreático ^10. O dorsal e ventral gomos fundem para formar o pâncreas, que depois sofre uma extensa remodelação epitelial e expansão ^11. Compromisso com o sistema endócrino e exócrino linhagem é acompanhada pela geração de células progenitoras multipotentes (PPM) que expressam, entre outros, os factores de transcrição Pdx1, Nkx6.1 e Ptf1a ^{12, 13.} PPM que se tornarão células endócrinas e ductal continuam a expressar Nkx6-1 enquanto diminui a expressão Ptf1a. Contrariamente a isto, as células de linhagem exócrinas perderá expressioN de Nkx6-1 e manter a expressão Ptf1a ^12.

O factor de transcrição Nkx6-1 tem um papel chave no desenvolvimento pancreático, particularmente durante a diferenciação de células progenitoras endócrinas para células p. Como descrito anteriormente, a exclusão de Nkx6-1 resulta na formação diminuída de células beta do pâncreas ¹⁴ durante o desenvolvimento. Portanto, a geração de células p produtoras de insulina, tanto in vitro e in vivo requer a indução eficiente de Nkx6-1.

Recentemente, desenvolveu um protocolo para gerar eficiência Pdx1 ⁺ / NKX6-1 ⁺ progenitoras pancreáticas de hPSCs. Estes progenitores pancreáticas HPSC derivados de gerar células beta maduras em cima do transplante em ratinhos imunodeficientes ^3. O protocolo de diferenciação pode ser dividida em quatro etapas características de: 1) indução endoderme definitiva, 2) padronização foregut posterior, 3) especificação de pâncreas e 4) a indução NKX6-1. Aqui nós fornecemos uma descrição detalhada de cada passo da diferenciação dirigida.