Een vereenvoudigde methode voor het genereren van nierorganoïden uit menselijke pluripotente stamcellen

In de afgelopen jaren zijn een aantal protocollen ontwikkeld om menselijke pluripotente stamcellen te differentiëren in nierorganoïden 1,2,3,4,5. Nierorganoïden hebben een belangrijk hulpmiddel geboden bij het onderzoek naar nieuwe regeneratieve geneeskundebenaderingen, modelleren niergerelateerde ziekten, het uitvoeren van toxiciteitsstudies en de ontwikkeling van therapeutische geneesmiddelen. Ondanks hun brede toepasbaarheid hebben nierorganoïden beperkingen zoals gebrek aan rijping, beperkte kweekcapaciteit op lange termijn in vitro en een tekort aan verschillende celtypen in de menselijke nier ^6,7,8. Recent werk heeft zich gericht op het verbeteren van het niveau van organoïde rijping, het verlengen van de kweekperioden en het uitbreiden van de complexiteit van niercelpopulaties door de bestaande protocollen^{te wijzigen} 9,10,11,12. In deze huidige iteratie van ons vastgestelde protocol ^5,13 hebben we de mediumcomponenten in de eerste fase van het protocol gewijzigd in een serumvrij basemedium aangevuld met insuline-transferrine-selenium-ethanolamine (ITSE), lipiden, polyvinylalcohol (E5-ILP) en CHIR99021 (figuur 1). Deze veranderingen zorgen voor een volledig gedefinieerd, serumvrij, eiwitarm medium, met minder componenten dan onze vorige mediumsamenstelling ^5,13 en zonder extra groeifactoren. Als gevolg hiervan is het medium van de eerste fase minder arbeidsintensief om voor te bereiden dan onze eerder gepubliceerde versie en kan de batch-tot-batch variabiliteit⁵ verminderen. Eerdere studies hebben aangetoond dat zowel insuline als transferrine belangrijk zijn in serumvrije cultuur^14,15, maar hoge niveaus van insuline kunnen remmend zijn voor mesodermdifferentiatie¹⁶. We hebben de lage insulinespiegels gehandhaafd zoals voorzien in het oorspronkelijke protocol en verder verlaagde niveaus van KOSR (met insuline) in de tweede fase van de test. In overeenstemming met andere protocollen voor de vorming van nierorganoïden, zijn lagere niveaus van KOSR gunstig voor het handhaven van een evenwicht tussen proliferatie en differentiatie van het nierweefsel¹⁷. Daarnaast hebben we de glucoseconcentratie in ons Stadium II medium¹³ verlaagd.

Onze methode beschrijft een opstelling voor suspensietest van nierorganoïden, die tot ~ 1.000 organoïden oplevert van een initiële ~ 60% confluent hPSC 100 mm kweekplaat zoals beschreven in de oorspronkelijke publicatie ^5,13. Dit protocol kan eenvoudig worden opgeschaald naar meerdere platen van 100 mm of 150 mm om het aantal organoïden verder te verhogen.