Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Phát triển một phương pháp thử nghiệm dựa trên tế bào gốc phôi cho việc sàng lọc sự hình thành mạch máu mới
Tóm tắt
Các thử nghiệm angiogenesis là công cụ quan trọng để xác định các phân tử điều hòa và phát triển các chiến lược điều trị tiềm năng nhằm điều chỉnh sự hình thành mạch máu mới. Mặc dù đã có nhiều mô hình angiogenesis in vitro được phát triển trong quá khứ, nhưng chúng có những hạn chế vì không tái tạo toàn bộ quá trình hình thành mạch máu hoặc tương ứng với các quy trình đa bước không dễ sử dụng. Vẫn cần những thử nghiệm thuận tiện, đáng tin cậy, dễ định lượng và có liên quan về mặt sinh lý cho việc sàng lọc dược lý của sự hình thành mạch máu. Ở đây, chúng tôi đã tối ưu hóa một mô hình angiogenesis dựa trên sự phân hóa của tế bào ES cho các thí nghiệm sàng lọc. Chúng tôi đã thiết lập các điều kiện dẫn đến sự nảy mầm mạch máu của các cơ thể phôi trong quá trình phân hóa tế bào ES trong gel collagen ba chiều loại I. Các thí nghiệm nhuộm miễn dịch được thực hiện trong các nền văn hóa này cho thấy sự hình thành của nhiều chồi bao gồm các tế bào dương tính với CD31, sau 11 ngày nuôi cấy tế bào ES. Hơn nữa, mô hình một bước này đã được xác nhận phản ứng với các chất kích hoạt và ức chế sự hình thành mạch máu. Sự nảy mầm đã được kích thích đặc biệt trong sự hiện diện của VEGF và FGF2. Ngược lại, sự nảy mầm nội mô do các chất kích hoạt angiogenic gây ra đã bị ức chế bởi các chất ức chế angiogenesis như angiostatin, TGFβ và PF4. Sự nảy mầm angiogenesis có thể dễ dàng được định lượng bằng phân tích hình ảnh sau khi nhuộm miễn dịch các tế bào nội mô bằng dấu hiệu đầu cuối pan-endothelial CD31. Tất cả các dữ liệu này làm rõ rằng mô hình phân hóa tế bào ES một bước này cấu thành một hệ thống angiogenesis đơn giản và linh hoạt, giúp thuận lợi cho việc sàng lọc cả các chất kích hoạt và ức chế sự hình thành mạch máu trong các nghiên cứu trong tương lai.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Carmeliet P: Angiogenesis in health and disease. Nat Med. 2003, 9 (6): 653-660. 10.1038/nm0603-653.
Jain RK: Normalization of tumor vasculature: an emerging concept in antiangiogenic therapy. Science. 2005, 307 (5706): 58-62. 10.1126/science.1104819.
Bergers G, Benjamin LE: Tumorigenesis and the angiogenic switch. Nat Rev Cancer. 2003, 3 (6): 401-410. 10.1038/nrc1093.
Carmeliet P: Mechanisms of angiogenesis and arteriogenesis. Nat Med. 2000, 6 (4): 389-395. 10.1038/74651.
Eskens FA: Angiogenesis inhibitors in clinical development; where are we now and where are we going?. Br J Cancer. 2004, 90 (1): 1-7. 10.1038/sj.bjc.6601401.
Donovan D, Brown NJ, Bishop ET, Lewis CE: Comparison of three in vitro human 'angiogenesis' assays with capillaries formed in vivo. Angiogenesis. 2001, 4 (2): 113-121. 10.1023/A:1012218401036.
Vailhe B, Vittet D, Feige JJ: In vitro models of vasculogenesis and angiogenesis. Lab Invest. 2001, 81 (4): 439-452.
Nehls V, Drenckhahn D: A novel, microcarrier-based in vitro assay for rapid and reliable quantification of three-dimensional cell migration and angiogenesis. Microvasc Res. 1995, 50 (3): 311-322. 10.1006/mvre.1995.1061.
Korff T, Augustin HG: Tensional forces in fibrillar extracellular matrices control directional capillary sprouting. J Cell Sci. 1999, 112 ( Pt 19): 3249-3258.
Risau W, Sariola H, Zerwes HG, Sasse J, Ekblom P, Kemler R, Doetschman T: Vasculogenesis and angiogenesis in embryonic-stem-cell-derived embryoid bodies. Development. 1988, 102 (3): 471-478.
Wang R, Clark R, Bautch VL: Embryonic stem cell-derived cystic embryoid bodies form vascular channels: an in vitro model of blood vessel development. Development. 1992, 114 (2): 303-316.
Vittet D, Prandini MH, Berthier R, Schweitzer A, Martin-Sisteron H, Uzan G, Dejana E: Embryonic stem cells differentiate in vitro to endothelial cells through successive maturation steps. Blood. 1996, 88 (9): 3424-3431.
Hirashima M, Kataoka H, Nishikawa S, Matsuyoshi N, Nishikawa S: Maturation of embryonic stem cells into endothelial cells in an in vitro model of vasculogenesis. Blood. 1999, 93 (4): 1253-1263.
Vittet D, Buchou T, Schweitzer A, Dejana E, Huber P: Targeted null-mutation in the vascular endothelial-cadherin gene impairs the organization of vascular-like structures in embryoid bodies. Proc Natl Acad Sci U S A. 1997, 94 (12): 6273-6278. 10.1073/pnas.94.12.6273.
Feraud O, Cao Y, Vittet D: Embryonic stem cell-derived embryoid bodies development in collagen gels recapitulates sprouting angiogenesis. Lab Invest. 2001, 81 (12): 1669-1681.
Wang Z, Cohen K, Shao Y, Mole P, Dombkowski D, Scadden DT: Ephrin receptor, EphB4, regulates ES cell differentiation of primitive mammalian hemangioblasts, blood, cardiomyocytes, and blood vessels. Blood. 2004, 103 (1): 100-109. 10.1182/blood-2003-04-1063.
Magnusson PU, Ronca R, Dell'Era P, Carlstedt P, Jakobsson L, Partanen J, Dimberg A, Claesson-Welsh L: Fibroblast growth factor receptor-1 expression is required for hematopoietic but not endothelial cell development. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2005, 25 (5): 944-949. 10.1161/01.ATV.0000163182.73190.f9.
Kleinman HK, Philp D, Hoffman MP: Role of the extracellular matrix in morphogenesis. Curr Opin Biotechnol. 2003, 14 (5): 526-532. 10.1016/j.copbio.2003.08.002.
Chen SS, Revoltella RP, Papini S, Michelini M, Fitzgerald W, Zimmerberg J, Margolis L: Multilineage differentiation of rhesus monkey embryonic stem cells in three-dimensional culture systems. Stem Cells. 2003, 21 (3): 281-295. 10.1634/stemcells.21-3-281.
Souvignet C, Plumas-Marty B, Tayot JL: Method for culturing cells having angiogenic potential. 1997, Patent number WO9728253, [http://ep.espacenet.com]
Tillet E, Vittet D, Feraud O, Moore R, Kemler R, Huber P: N-cadherin deficiency impairs pericyte recruitment, and not endothelial differentiation or sprouting, in embryonic stem cell-derived angiogenesis. Exp Cell Res. 2005, 310 (2): 392-400. 10.1016/j.yexcr.2005.08.021.
Yamashita J, Itoh H, Hirashima M, Ogawa M, Nishikawa S, Yurugi T, Naito M, Nakao K, Nishikawa S: Flk1-positive cells derived from embryonic stem cells serve as vascular progenitors. Nature. 2000, 408 (6808): 92-96. 10.1038/35040568.
Marchetti S, Gimond C, Iljin K, Bourcier C, Alitalo K, Pouyssegur J, Pages G: Endothelial cells genetically selected from differentiating mouse embryonic stem cells incorporate at sites of neovascularization in vivo. J Cell Sci. 2002, 115 (Pt 10): 2075-2085.
Poole TJ, Finkelstein EB, Cox CM: The role of FGF and VEGF in angioblast induction and migration during vascular development. Dev Dyn. 2001, 220 (1): 1-17. 10.1002/1097-0177(2000)9999:9999<::AID-DVDY1087>3.0.CO;2-2.
Magnusson P, Rolny C, Jakobsson L, Wikner C, Wu Y, Hicklin DJ, Claesson-Welsh L: Deregulation of Flk-1/vascular endothelial growth factor receptor-2 in fibroblast growth factor receptor-1-deficient vascular stem cell development. J Cell Sci. 2004, 117 (Pt 8): 1513-1523. 10.1242/jcs.00999.
Dixelius J, Jakobsson L, Genersch E, Bohman S, Ekblom P, Claesson-Welsh L: Laminin-1 promotes angiogenesis in synergy with fibroblast growth factor by distinct regulation of the gene and protein expression profile in endothelial cells. J Biol Chem. 2004, 279 (22): 23766-23772. 10.1074/jbc.M311675200.
Ozerdem U, Grako KA, Dahlin-Huppe K, Monosov E, Stallcup WB: NG2 proteoglycan is expressed exclusively by mural cells during vascular morphogenesis. Dev Dyn. 2001, 222 (2): 218-227. 10.1002/dvdy.1200.
Nyberg P, Xie L, Kalluri R: Endogenous inhibitors of angiogenesis. Cancer Res. 2005, 65 (10): 3967-3979. 10.1158/0008-5472.CAN-04-2427.
Swiatek PJ, Gridley T: Perinatal lethality and defects in hindbrain development in mice homozygous for a targeted mutation of the zinc finger gene Krox20. Genes Dev. 1993, 7 (11): 2071-2084.
Nagy A, Rossant J, Nagy R, Abramow-Newerly W, Roder JC: Derivation of completely cell culture-derived mice from early-passage embryonic stem cells. Proc Natl Acad Sci U S A. 1993, 90 (18): 8424-8428. 10.1073/pnas.90.18.8424.
Feraud O, Prandini MH, Vittet D: Vasculogenesis and angiogenesis from in vitro differentiation of mouse embryonic stem cells. Methods Enzymol. 2003, 365: 214-228.
Vecchi A, Garlanda C, Lampugnani MG, Resnati M, Matteucci C, Stoppacciaro A, Schnurch H, Risau W, Ruco L, Mantovani A, et al: Monoclonal antibodies specific for endothelial cells of mouse blood vessels. Their application in the identification of adult and embryonic endothelium. Eur J Cell Biol. 1994, 63 (2): 247-254.
Mallet C, Vittet D, Feige JJ, Bailly S: TGFbeta1 induces vasculogenesis and inhibits angiogenic sprouting in an embryonic stem cell differentiation model: respective contribution of ALK1 and ALK5. Stem Cells. 2006, 24 (11): 2420-2427. 10.1634/stemcells.2005-0494.