В пробирке Дифференцировка мезенхимальных стволовых клеток человека в функциональных клетки Cardiomyocyte как

Застойной сердечной недостаточности (CHF) по-прежнему является основной причиной заболеваемости и смертности во всем мире. CHF часто происходит после гибели кардиомиоцитов и развитие свободных клеток рубцовой ткани в результате патологических инфаркт миокарда (MI)¹. В то время как сердце является органом, частично самостоятельного обновления, резидентов стволовых и прогениторных клеток бассейн отвечает за выполнение регенерации тканей значительно уменьшается в изобилии и функции у пожилых больных, часто становится недостаточным для оптимального восстановления после травмы. Таким образом существует большой интерес к разработке экспериментальных методов лечения, включающие трансплантации здоровых доноров клеток в поврежденную миокарда. Важно, что клеток донора не только восстановить структуру ткани, но также достичь функциональное восстановление пострадавших миокарда.

Родной сердце занято сердце ткани резидентов и эндогенных стволовых клеток костного мозга-возникла для после травмы ремонт^2,3,4. Регенеративной клетки хост – и доноров получены так должны имеют возможности для получения соответствующих фенотипа и функции в микроокружения ремоделирования миокарда, наряду с возможностью эффективно и безопасно заменить потерянные клеток. В vitro методы дифференциации широко использовались для достижения высокой эффективности, основанные на стволовые клетки cardiomyocyte производства^5,6. Профиль выражения сердечной lineage маркеров используется для определения процесса дифференцировки стволовых клеток к сердечной линии⁷. Ранних дифференциация маркеров, такие как NKX2.5, myocyte усилитель фактор 2 C (Mef2c) и GATA4^8,9, может быть признаком начала процесса cardiomyogenic. Зрелые cardiomyocyte маркеров широко используется для оценки эффективности дифференциация являются сигнала регламентационный протеин α (СИРПА)¹⁰, сердечной тропонина T (cTnT)¹¹, тяжелой цепи миозина сердца (MYH6)^8,12,13и connexin 43 (Cx43)^14,,1516. Методы с использованием эмбриональных стволовых клеток (ЭСК) и плюрипотентных стволовых клеток (Чок) были тщательно оптимизированы и обсудили детали индуктивные факторы, кислорода и питательных веществ градиенты, и точные сроки действий^5,6,7,17,18. Тем не менее ESC – и PSC-технологий по-прежнему представляют несколько проблемы этики и безопасности, наряду с неоптимальной электрофизиологических и иммунологические особенности^19,20. Хозяева, пересаженные с эти клетки часто опыт immunorejection и требуют постоянного иммунодепрессией. Это объясняется главным образом рассогласовывать гистосовместимости (MHC) сложных молекул в принимающих стран и доноров и в результате Т-клеточный ответ²¹. Хотя отдельные MHC класса I соответствия является одним из возможных решений, более доступным клинической практике потребует ячейку источник, который является универсально immunoprivileged преодолеть беспокойство отказ.

Как источник альтернативной клеток для клинического применения, MSCs и в частности, BMSCs, были расследованы для использования в регенерации тканей после их первоначального описания в 1995 году²². MSCs считается резидентом регенерации клеток, которые можно найти в почти любой васкуляризированной ткани²³. После изоляции от нужного источника MSCs может быть легко расширена в культуре, имеют обширные паракринными потенциала и часто имеют immunoprivileged или иммуномодулирующих свойств^24,25. Их безопасность и эффективность уже были показаны в нескольких доклинические исследования, в частности для сердца регенерации^3,26.

Многие стратегии дифференциации MSC используют фармакологических агентов, таких как 5-azacytidine²² и²⁷ДМСО и роста или морфообразующих факторы, такие как BMP^5,7,,2829 или ангиотензина II³⁰, с различной эффективности. Однако, эти стратегии, не основаны на тех препятствий, которые наивно регенеративной ячейке может столкнуться после самонаведения или доставляются к месту травмы в vivo. Более физиологически соответствующих стратегий, в то время как более трудно определить и манипулировать, основаны на той предпосылке, что MSC дифференциация может быть вызван через сигналы от микроокружения ткани, сам. Предыдущие исследования показали, что воздействие сердечной клетки лизатов³¹ или миокарда желудочков^32,33, или прямой контакт с первичной кардиомиоцитов в vitro^15,34, может увеличить выражения сердечной маркеров в MSCs. Другие продемонстрировали спонтанное cardiomyogenesis после лечения сердца травмы с MSCs^35,,3637,38, хотя частично, слияние BMSCs и кардиомиоцитов^39,40 сгенерированный зарождающейся миокарда. К нашему знанию функциональных, спонтанно Договаривающихся кардиомиоцитов из человека MSCs (использования) любого источника ткани пока не сообщалось.

Текущий консенсус в том, что все MSCs возникают из клеток периваскулярной²³. Молодые MSCs с перицит свойства могут быть изолированы от регионе периваскулярной человеческой пуповинной ткани^41,,4243. По сравнению с BMSCs HUCPVCs обладают рост дифференциации потенциал и несколько других восстановительных преимущества, как в vitro^41,44 и в естественных условиях^45,46,47. Примечательно источник, будучи интерфейсе матери и плода, HUCPVCs имеют значительно ниже иммуногенность, по сравнению с взрослых источники MSCs. Наши исследования посвящена характеристика и доклинические приложений FTM HUCPVCs, младший источник MSCs расследование, который мы показали ранее увеличились пролиферативных и выше multilineage дифференциация потенциала, в том числе в родословной cardiomyogenic⁴¹.

Здесь мы представляем протокол, который сочетает в себе совокупного образования и первичной сердечной клетки фидера слои как индукционные силы для достижения полного cardiomyogenic дифференциация агрегатов MSCs. обеспечивают 3D окружающей среды, которая лучше моделирует условия в естественных условиях по сравнению с 2D адэрентных культур. Использование слоев сердца фидер предоставляет среду, которая является представителем конечной трансплантации сайта для MSCs. Мы продемонстрировать, что младший источники MSCs, изолированных от пуповины до или после родов имеют высокий потенциал формы агрегатов и достичь сердца фенотип, по сравнению с взрослых BMSCs, сохраняя при этом их иммунная привилегия. Помимо крутой высоты сердечной линии маркерных генов и индуцированных выражение внутриклеточных (то есть, cTnT и MYH6) и поверхности клетки белки (т.е., СИРПА и Cx43) специфически для кардиомиоцитов, мы показываем, что дифференциация потенциал FTM HUCPVCs могут быть использованы с этим методом, и что они могут привести к спонтанно Договаривающихся клетки cardiomyocyte как.