Génération efficace du pancréas/duodénum homéotique Protein 1⁺ postérieure Foregut/pancréatique progéniteurs de hPSCs dans les Cultures de l’adhérence

Le pancréas se compose principalement de cellules exocrines et endocrines et son dysfonctionnement ou surcharge provoque plusieurs maladies comme la pancréatite, le diabète et le cancer du pancréas. Afin d’élucider la pathogénie de le pancreatopathy, il est nécessaire d’analyser le processus de développement et la fonction des cellules du pancréas. En outre, une alimentation de variétés de cellule stables avec qualité robuste est nécessaire pour établir la thérapie de supplémentation de cellules/tissus. Les cellules souches pluripotentes humaines (hPSC)-dérivées des cellules pancréatiques sont une source prometteuse de la cellule à ces fins, et le protocole de différenciation vers les cellules du pancréas a été intensivement étudiée^{1,2,3, 4}. Les progrès récents dans la production in vitro de cellules β pancréatiques imitent la génération des cellules β homme adulte et ces cellules voir la thérapeutique sur l’implantation dans les diabétiques modèle souris^2,3. En outre, l’analyse des cellules β générés par la les cellules souches pluripotentes induites (CISP) de sain et de type 1 diabetes patients donateurs a révélé aucune différence fonctionnelle y compris quand il est sous tension⁵. En outre, phénotypes de la maladie ont été partiellement reproduites dans les cellules pancréatiques induites avec CISP dérivé de patient ou hPSCs hébergeant des mutations génétiques dans le même site que les patients^6,7.

Pour générer des cellules pancréatiques de hPSCs, la différenciation dirigée par étapes qui récapitule les processus de développement est utilisée. Le pancréas est dérivé de la couche de l’endoderme de l’embryon précoce, qui exprime la région Y-box 17 (SOX17) de détermination du sexe et de forkhead box A2 (FOXA2)⁸. Se fondant sur les études sur les souris, la couche endoderme forme le tube de l’intestin primitif, qui se caractérise par l’expression du facteur nucléaire hépatocytaire 1 bêta (Hnf1β) et le facteur nucléaire hépatocytaire 4 alpha (Hnf4α). Le tube de l’intestin primitif s’allonge et se développe dans l’appareil respiratoire, digestif et des organes. Après l’allongement, la zone de l’intestin postérieur devient la région pancréatique présumée, comme marqué par l’expression de la protéine de boîte homéotique de pancréas/duodénum de facteur de transcription 1 (PDX1)^8,9,10. Les parties ventrales et dorsales de le PDX1⁺ gut tube épaissir à bourgeons pancréatiques de forme, qui sont marqués par la co-expression de pancréas transcription factor 1 sous-unité alpha (PTF1A) et NK6 boîte homéotique 1 (NKX6.1)^8,11. Cette expression marque le début morphologique de l’organogenèse du pancréas. Les cellules pancréatiques endoderme, qui sont des composants des bourgeons pancréatiques, forment un réseau tubulaire ramifié de structures épithéliales¹² et finalement se différencient en cellules exocrines et endocrines, dont les cellules insulino-sécrétrices β et α-cellules qui sécrètent du glucagon. Expression de PDX1 est détectée tout d’abord à la région pancréatique présumée, qui est ensuite observée tout au long de tout le développement du pancréas et montre la localisation de cellules β et δ^9,13,14. Bien que le Pdx1⁺ zone de cellule qui n’exprime pas Ptf1a ou Nkx6.1 se différencie dans l’antre gastrique, duodénum, biliaires extrahépatiques et certaines cellules de l’intestin au milieu d’un stade avancé du développement chez la souris⁹, PDX1⁺ les cellules sont considérés comme les ancêtres du pancréas aux premiers stades du développement chez l’homme.

Nous présentons ici un protocole détaillé pour se différencier de hPSCs en PDX1⁺ cellules pour la génération des lignées du pancréas. La protocole initiés différenciation par ensemencement dissocié monocellules^15,16,17. Généralement, hPSCs indifférenciées sont mémorisées dans des colonies ou des agrégats de cellules en suspension ou en adhérence. En conséquence, la plupart des protocoles initient la différenciation peu après le passage. Toutefois, dans l’état de colonies ou d’agrégats, les cellules sont sujettes à des hétérogénéités spatiales et transcriptionnelle^{18,19,20,21,22}, qui pourrait entraver la première étape de différenciation vers endoderme définitif suivie de différenciation inefficace à PDX1⁺ cellules. Le présent protocole peut proposer un maniement facile pour améliorer et stabiliser l’efficacité de différenciation de certaines lignées de hPSC qui ont été précédemment trouvées pour différencier inefficacement de lignées endodermiques et PDX1⁺ cellules^{23, 24 , 25}.