Эффективное Дифференцировка плюрипотентных стволовых клеток к NKX6-1⁺ панкреатических Предшественники

Распространенность сахарного диабета возрастает , и в соответствии с Канадской ассоциации диабета, по оценкам, более 11 миллионов человек , в Канаде являются диабетическая или prediabetic, 5-10% этих лиц , имеющих сахарный диабет 1 типа (СД1) ^1. СД1 является аутоиммунным заболеванием, которое вызывается разрушением продуцирующих инсулин бета-клеток, которые расположены в островках Лангерганса. В настоящее время, люди , живущие с СД1 требуют экзогенных источников инсулина ^2. Несмотря на успехи в инсулинотерапии, у пациентов СД1 продолжают иметь трудное время регулируя уровень глюкозы в крови и продолжают страдать как гипо- и гипергликемии. Перспективной формой лечения для восстановления нормогликемии в СД1 является использование человеческих эмбриональных стволовых клеток (ЭСК), которые могут быть использованы для создания неограниченный запас инсулина производства бета – клеток , как в естественных условиях и в пробирке ^3, <sдо класса = "внешние ссылки"> ^{4, 5, 6, 7.} Дифференциация ЭСК к бета-подобные клетки могли бы сделать возможным изучение диабета в пробирке, что позволяет для идентификации новых терапевтических мишеней для лечения диабета 2 типа и обеспечивают клетки для трансплантации пациентам СД1.

Самая успешная попытка генерации продуцирующих инсулин клеток из ЭСК в пробирке является резюмировать эмбриональных события , которые происходят во время развития поджелудочной железы ^{4, 5.} Это включает в себя манипуляции различных сигнальных путей, чтобы точно моделировать основные этапы развивающейся поджелудочной железе. Поджелудочной развития начинается с индукцией окончательного энтодермы, которая характеризуется выражением CXCR4 и CD117 (c-KIT) ^{8, 9.} Точное регулирование definitАйв организация энтодермы необходим для формирования кишечной трубки, который затем подвергается передне-к-задней и вентральной-дорсального кучность стрельбы. Спинной и брюшные панкреатические почки выходят из области задней кишки, выражающего поджелудочной железы и двенадцатиперстной кишки гомеобоксный ген (Pdx1), который необходим для развития поджелудочной железы ^10. Спинной и брюшные почки предохранителей , чтобы сформировать поджелудочную железу, которая затем подвергается интенсивному эпителиальной ремоделирования и расширение ^11. Стремление к эндокринную и экзокринной линии сопровождается поколением мультипотентных клеток – предшественников (ПДК) , которые выражают, среди прочего, транскрипционные факторы Pdx1, Nkx6.1 и Ptf1a ^{12, 13.} ПДКп , которые станут эндокринные и протоковой клетки продолжают выражать Nkx6-1 при одновременном снижении экспрессии Ptf1a. В противоположность этому, клетки линии преемственности экзокринных потеряет expressioп Nkx6-1 и поддерживать Ptf1a выражение ^12.

Фактор транскрипции Nkx6-1 играет ключевую роль в развитии рака поджелудочной, в частности , во время дифференцировки эндокринных клеток – предшественников к бета – клеток. Как было описано выше, удаление результатов Nkx6-1 в нарушенного формирования бета – клеток поджелудочной железы в процессе развития ^14. Поэтому, создавая производящие инсулин бета – клеток в пробирке и в естественных условиях требует эффективной индукции Nkx6-1.

Недавно мы разработали протокол , чтобы эффективно генерировать Pdx1 ⁺ / NKX6-1 ⁺ панкреатических клеток – предшественников из hPSCs. Эти HPSC полученные из панкреатических прародителей образованием зрелых бета – клеток при трансплантации в иммунодефицитных мышей ^3. Протокол дифференциации можно разделить на 4 этапа характеристику: 1) окончательной индукции энтодермы, 2) задняя передняя кишка структурирование, 3) поджелудочная спецификации и 4) NKX6-1 индукции. Здесь мы приводим подробное описание каждого шага направленной дифференцировки.