Diferenciación in vitro de células madre pluripotentes humana en células trofoblásticas

Se requiere la placenta para el crecimiento y la supervivencia del feto durante el embarazo y facilita el intercambio de gases, nutrientes, productos de desecho y hormonas entre la circulación materna y fetal. El primer órgano formado durante la embriogénesis de mamíferos es la placenta, que comienza el desarrollo de 6-7 días después de la concepción en los seres humanos y 3.5-4.5 días en ratones ^{1, 2, 3, 4.} Las células trofoblásticas son las células más importantes de la placenta, y estas células representan uno de los acontecimientos más tempranos de diferenciación del linaje del embrión de mamífero. Surgen de las células trophectoderm extra-embrionarias exteriores del blastocisto preimplantación. Nuestro conocimiento de las primeras etapas del desarrollo de la placenta está limitado por las restricciones éticas y logísticas en el modelado de desarrollo humano temprano.

Durante la implantación de embriones, los trofoblastosinvadir el epitelio materna y diferenciarse en células progenitoras especializados ^5. Citrofoblastos (CTBS) son mononucleadas, progenitores no diferenciadas que se fusionan y se diferencian en sinciciotrofoblastos (SYN) y trofoblastos invasivos extravillous (EVT), que ancla la placenta al útero. SYN son multinucleadas, células diferenciadas terminales que sintetizan hormonas necesarias para sostener el embarazo. Los eventos que generan diferenciación temprana EVT y SYN son esenciales para la formación de la placenta, como alteraciones en las células trofoblásticas dan lugar a aborto involuntario, la preeclampsia, restricción del crecimiento intrauterino y ^1. Los tipos de líneas de células trofoblásticas humanas que se han desarrollado incluyen CTBS y coriocarcinomas, que producen hormonas placentarias y propiedades invasivas de visualización ⁶ inmortalizados. células trofoblásticas primaria a partir de placentas de primer trimestre humanos se pueden aislar, pero las células rápidamente differentiate y detener la proliferación in vitro. Es importante destacar que, transformado y líneas celulares primarias tienen diferentes perfiles de expresión génica, lo que indica que las líneas celulares inmortalizadas trofoblásticas oncogénicas y pueden no representar con precisión los trofoblastos primaria ^7. Además, estas líneas es poco probable que se asemejan a trofoblasto placentario progenitores de células madre, ya que se derivan de una etapa más avanzada primero a través de tercer trimestre.

Hay una necesidad de un sólido en el sistema de cultivo in vitro de trofoblastos humanos en fase inicial con el fin de estudiar los primeros eventos de la formación y la función de la placenta. Las células madre embrionarias humanas (hESCs), que comparten propiedades con la masa celular interna del embrión preimplantatorio, con frecuencia se utilizan para modelar el desarrollo humano temprano, incluyendo la formación de la placenta temprana. Tanto las células madre pluripotentes inducidas humanas (hESCs hiPSCs) y pueden diferenciarse en los trofoblastos in vitro usando hueso MorProtein phogenic 4 (BMP4) ^{8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15.} Esta conversión de las células pluripotentes a las células trofoblásticas usando BMP4 es específico para las células humanas y se utiliza ampliamente para estudiar el desarrollo de la placenta humana temprana, ya que no requiere acceso a los embriones humanos tempranos ^{9, 16.} Recientemente, se descubrió que la adición de los inhibidores de A83-01 (A) y PD173074 (P), que bloquean las vías de señalización SMAD2 / 3 y MEK1 / 2, aumenta la eficiencia de diferenciación HPSC en progenitores trophectoderm-como, principalmente SYN y EVT, sin la extensa generación de mesodermo, endodermo, o células del ectodermo ^{9, 17} </sup>. El uso de estas condiciones del medio, CMEh diferenciado durante 12 días tienen perfiles de expresión de genes similares a los de las células trophectoderm aisladas de embriones en fase de blastocisto humanos y secretan varias hormonas de crecimiento placentario-específica, apoyando la validez de este sistema de modelo in vitro ^{9, 11.} A continuación, presentamos un protocolo detallado para la diferenciación in vitro de células progenitoras en hPSCs trofoblásticas humanas usando BMP4 Un medio de cultivo / / P. Estas condiciones producen abundantes cantidades de células para una amplia variedad de aplicaciones, incluyendo la secuenciación de ARN, la alteración génica utilizando siRNAs, infecciones por patógenos, y la modificación genética usando transfección lipofección mediada.