Riprogrammazione fibroblasti embrionali di topo con fattori di trascrizione per indurre un programma Hemogenic

Emopoiesi è un processo di sviluppo complesso in cui le cellule staminali ematopoietiche (CSE) germogliano fuori endotelio hemogenic presente in una varietà di siti emopoietiche embrionali, come l'aorta-gonadi-Mesonefro e la placenta ^1,2. L'incapacità di coltura in vitro CSE impedisce approfondita analisi di questo processo così come l'applicazione clinica di questi studi. Per aggirare questa limitazione, studi precedenti hanno tentato di derivare cellule staminali emopoietiche de novo sia attraverso la differenziazione delle cellule staminali pluripotenti (PSC) ^3, o la plasticità indotta nelle cellule somatiche e la differenziazione diretto utilizzo di supporti riprogrammazione ^4,5. Questi studi, tuttavia, non generano le cellule engraftable clinicamente sicuri o consentono lo studio di emopoiesi sviluppo definitivo "in un piatto."

Le cellule staminali pluripotenti Il lavoro romanzo stabilito da Yamanaka e colleghi di generare indotto (iPSCs) da fibroblasti somatica provides un quadro di fattore di trascrizione (TF) strategie basate iperespressione nella cella riprogrammazione destino ^6,7. Questo lavoro ha spinto i ricercatori in diversi settori per generare tipi di cellule di scelta tramite TF riprogrammazione delle cellule somatiche facilmente ottenibili. L'obiettivo della strategia di riprogrammazione qui descritto è quello di indurre un processo hemogenic da cellule somatiche di topo usando un approccio riprogrammazione TF base con l'obiettivo di tradurre questi risultati per il sistema umano di riprogrammare fibroblasti paziente-specifici al fine di studiare ematopoiesi umana in vitro e generare prodotti sanguigni paziente-specifici per la modellazione della malattia, test anti-droga, e trapianto di cellule staminali.

Il primo passo per assicurare una corretta riprogrammazione in questo sistema il mouse è stato quello di sviluppare una linea giornalista che è servito come un read-out per l'espressione di CD34, un marker conosciuto in cellule progenitrici endoteliali e cellule staminali emopoietiche. Per fare questo, le linee di topo transgenico huCD34-AS e teto-H2BGFP sono stati usati per generate topo transgenico fibroblasti embrionali doppie (MEF), ora indicati 34 / H2BGFP, che fluorescenza verde dopo l'attivazione del promotore CD34 ^8. Questo ha permesso lo screening di una varietà di TF notoriamente richiesto in diversi punti durante specifica ematopoietico e sviluppo. Cominciando con 18 TF in PMX vettori retrovial (determinati attraverso la letteratura estrazione e profilatura di etichetta GFP trattenere HSC dalla descritto in precedenza 34 topi / H2BGFP), 34 / H2BGFP MEFs state trasdotte con tutti i fattori e coltivati ​​su AFT024 HSC-portante cellule stromali. Dopo il riconoscimento di 34 / H2BGFP attivazione, TF sono stati successivamente rimossi dal cocktail riprogrammazione fino a quando è stato identificato il set ottimale di TF per l'attivazione giornalista. Dopo questa schermata iniziale, i fattori sono stati trasferiti in un sistema di inducibile vettore DOX pFUW per consentire l'espressione controllabile dei TF. Dal momento che questi due sistemi controllabili DOX sono incompatibili (le celle 34 / H2BGFP e vettori inducibili pFUW), MEF dasono stati necessari wild-type C57BL / 6 topi. E 'stato anche necessario fornire un microambiente appropriato per consentire hemogenesis di procedere e creare progenitori clonogeniche multilineage.

Gli studi attuali che tentano di riprogrammare le cellule somatiche in cellule staminali e progenitrici ematopoietiche (HSPCs) hanno incontrato vari livelli di successo ^9-11. Ad oggi, la generazione di entrambi i mouse e HSPCs trapiantabili umani con a lungo termine e di auto-rinnovamento capacità ripopolamento non è stato raggiunto utilizzando lo stesso set di TF. In questo protocollo, forniamo una descrizione dettagliata della strategia precedentemente stabilito per indurre riproducibile hemogenesis in MEF. Abbiamo dimostrato che l'introduzione di un insieme minimo di TF (GATA2, Gfi1b, i CFO, e Etv6) è in grado di istigare un programma di sviluppo complesso in vitro che fornisce una piattaforma con la quale emopoiesi sviluppo e applicazione clinica di riprogrammazione ematopoietiche possono essere studiate ulteriormente ^12.