La diferenciación eficiente de pluripotentes células madre a NKX6-1⁺ Progenitores pancreáticas

La prevalencia de la diabetes está en aumento y según la Asociación Canadiense de Diabetes, se estima que más de 11 millones de personas en Canadá son diabéticos o prediabéticos, con 5-10% de estas personas que tienen diabetes tipo 1 (DM1) ^1. T1D es una enfermedad autoinmune que se produce por la destrucción de las células beta productoras de insulina que se encuentran dentro de los islotes de Langerhans. En la actualidad, las personas que viven con diabetes tipo 1 requieren fuentes exógenas de la insulina ^2. A pesar de los avances en la terapia con insulina, los pacientes T1D siguen teniendo dificultades para regular sus niveles de glucosa en sangre y continúan sufriendo tanto hipoglucemia y la hiperglucemia. Una forma prometedora de tratamiento para restaurar la normoglucemia en T1D es el uso de células madre embrionarias humanas (hESCs), que podrían utilizarse para generar un suministro ilimitado de células productoras de ß tanto in vivo como in vitro ^{3 insulina,} <shasta class = "xref"> ^{4, 5, 6, 7.} La diferenciación de hESCs a ß-como las células podrían hacer posible el estudio de la diabetes in vitro, lo que permite la identificación de nuevas dianas terapéuticas para la diabetes tipo 2 y proporcionar células para el trasplante en pacientes T1D.

El intento más exitoso en la generación de células productoras de insulina a partir de hESCs in vitro es de recapitular los eventos embrionarias que se producen durante el desarrollo de páncreas ^{4, 5.} Esta consiste en la manipulación de distintas vías de señalización para modelar con precisión las etapas clave del páncreas en desarrollo. Desarrollo pancreático comienza con la inducción de la endodermo definitivo, que se caracteriza por la expresión de CXCR4 y CD117 (c-KIT) ^{8, 9.} La regulación precisa de DefinitSe requiere organización endodermo ive para la formación del tubo intestinal, que a continuación se somete anterior-a-posterior patrón y-ventral dorsal. El dorsal y las yemas de páncreas ventral emergen de la región del intestino anterior posterior que expresa el gen homeobox pancreática y duodenal (Pdx1), que es necesaria para el desarrollo de páncreas ^10. El dorsal y ventral brotes se fusionan para formar el páncreas, que luego se somete a una amplia remodelación epitelial y expansión ^11. Compromiso con el endocrino y exocrino linaje va acompañada de la generación de células progenitoras multipotentes (PSM) que expresan, entre otros, los factores de transcripción Pdx1, Nkx6.1 y Ptf1a ^{12, 13.} PSM que se convertirán en células endocrinas y ductales continúan expresando Nkx6-1 la vez que disminuye la expresión Ptf1a. Contrariamente a esto, las células exocrinas del linaje perderán expression de Nkx6-1 y mantener la expresión Ptf1a ^12.

El factor de transcripción Nkx6-1 tiene un papel clave en el desarrollo de páncreas, particularmente durante la diferenciación de las células progenitoras endocrinas a las células ß. Como se ha descrito anteriormente, la supresión de los resultados en la formación de Nkx6-1 deteriorada de las células beta durante el desarrollo de páncreas ^14. Por lo tanto, la generación de células beta productoras de insulina tanto in vitro como in vivo requiere la inducción eficiente de Nkx6-1.

Recientemente hemos desarrollado un protocolo para generar eficientemente PDX1 ⁺ / ⁺ NKX6-1 progenitores pancreáticos de hPSCs. Estos progenitores pancreáticos derivados de HPSC generan células beta maduras en el trasplante dentro ratones inmunodeficientes ^3. El protocolo de diferenciación se puede dividir en 4 etapas características de: 1) la inducción endodermo definitivo, 2) el patrón posterior intestino anterior, 3) la especificación de páncreas y 4) la inducción NKX6-1. A continuación se realiza una descripción detallada de cada paso de la diferenciación dirigida.