Tạo ra nhanh chóng các tế bào giống hepatocyte trưởng thành từ tế bào gốc đa năng cảm ứng của người bằng một quy trình ba bước hiệu quả

Hepatology - Tập 55 Số 4 - Trang 1193-1203 - 2012
Yu-Fan Chen1,2,3, Chien-Yu Tseng4,2,3, Hsei-Wei Wang5, Hung‐Chih Kuo6,7, Vincent W. Yang8, Oscar K. Lee1,4,2,9
1Department of Medical Research and Education, Taipei Veterans General Hospital, Taipei, Taiwan
2Stem Cell Research Center, Immunology, National Yang-Ming University, Taipei, Taiwan
3These authors contributed equally to this study
4Institute of Clinical Medicine, Immunology, National Yang-Ming University, Taipei, Taiwan
5Institute of Microbiology and Immunology, National Yang-Ming University, Taipei, Taiwan
6Genomics Research Center, Organismic Biology, Academia Sinica, Taipei, Taiwan
7Institute of Cellular and Organismic Biology, Academia Sinica, Taipei, Taiwan
8Department of Medicine, Stony Brook University School of Medicine, Stony Brook, NY;
9fax: +886-2-2875-7824

Tóm tắt

Tóm tắt

Ghép gan là phương pháp điều trị duy nhất có hiệu quả cho xơ gan giai đoạn cuối và suy gan cấp tính, nhưng sự thiếu hụt gan người hiến tặng là một trở ngại lớn cho việc ghép gan. Gần đây, các tế bào gốc đa năng cảm ứng (iPSCs) được tạo ra từ việc lập trình lại các nguyên bào sợi somatic, đã được chứng minh là tương tự như tế bào gốc phôi (ES) ở chỗ chúng có đặc tính đa năng và tiềm năng phân hóa thành tất cả các dòng tế bào in vitro, bao gồm cả tế bào gan (hepatocyte). Do đó, iPSCs có thể phục vụ như một nguồn tế bào ưa thích cho nhiều ứng dụng, bao gồm thử nghiệm độ độc của thuốc, cấy ghép tế bào và mô hình hóa bệnh theo cá nhân. Ở đây, chúng tôi mô tả một quy trình ba bước hiệu quả và nhanh chóng có khả năng tạo ra nhanh các tế bào giống hepatocyte từ iPSCs của người. Điều này xảy ra bởi vì bước kích thích nội bì cho phép tạo ra tế bào nội bì hiệu quả và dứt khoát hơn. Chúng tôi cho thấy rằng yếu tố tăng trưởng tế bào gan (HGF), kết hợp với activin A và Wnt3a, làm tăng nồng độ biểu hiện của chỉ thị tế bào nội bì Foxa2 (forkhead box a2) lên 39.3% so với khi không có HGF (14.2%) trong bước kích thích nội bì. Ngoài ra, các tế bào gan được tạo ra từ iPSC có hồ sơ biểu hiện gen tương tự như tế bào gan trưởng thành. Quan trọng là, các tế bào giống hepatocyte cho thấy hoạt động enzyme cytochrome P450 3A4 (CYP3A4), tiết ra ure, thu nhận lipoprotein tỷ trọng thấp (LDL) và có khả năng lưu trữ glycogen. Hơn nữa, các tế bào giống hepatocyte đã cứu được suy gan cấp tính chết người trong một mô hình chuột không béo phì, mắc hội chứng miễn dịch kết hợp nghiêm trọng. Kết luận: Chúng tôi đã thiết lập một quy trình phân hóa nhanh và hiệu quả có khả năng tạo ra các tế bào giống hepatocyte chức năng từ iPSCs của người. Điều này có thể cung cấp một lựa chọn thay thế cho việc điều trị các bệnh gan. (Hepatology 2012)

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

Lee, 1993, Acute liver failure., N Engl J Med, 329, 1862, 10.1056/NEJM199312163292508

Takahashi, 2007, Induction of pluripotent stem cells from adult human fibroblasts by defined factors., Cell, 131, 861, 10.1016/j.cell.2007.11.019

Chin, 2009, Induced pluripotent stem cells and embryonic stem cells are distinguished by gene expression signatures., Cell Stem Cell, 5, 111, 10.1016/j.stem.2009.06.008

Shook, 2003, Mechanisms, mechanics and function of epithelialmesenchymal transitions in early development., Mech Dev, 120, 1351, 10.1016/j.mod.2003.06.005

Rambhatla, 2003, Generation of hepatocytelike cells from human embryonic stem cells., Cell Transplant, 12, 1, 10.3727/000000003783985179

Lavon, 2004, Differentiation and isolation of hepaticlike cells from human embryonic stem cells., Differentiation, 72, 230, 10.1111/j.1432-0436.2004.07205002.x

Schwartz, 2005, Defined conditions for development of functional hepatic cells from human embryonic stem cells., Stem Cells Dev, 14, 643, 10.1089/scd.2005.14.643

Cai, 2007, Directed differentiation of human embryonic stem cells into functional hepatic cells., HEPATOLOGY, 45, 1229, 10.1002/hep.21582

Hay, 2007, Direct differentiation of human embryonic stem cells to hepatocytelike cells exhibiting functional activities., Cloning Stem Cells, 9, 51, 10.1089/clo.2006.0045

Hay, 2008, Efficient differentiation of hepatocytes from human embryonic stem cells exhibiting markers recapitulating liver development in vivo., Stem Cells, 26, 894, 10.1634/stemcells.2007-0718

Touboul, 2010, Generation of functional hepatocytes from human embryonic stem cells under chemically defined conditions that recapitulate liver development., HEPATOLOGY, 51, 1754, 10.1002/hep.23506

Song, 2009, Efficient generation of hepatocytelike cells from human induced pluripotent stem cells., Cell Res, 19, 1233, 10.1038/cr.2009.107

Sullivan, 2010, Generation of functional human hepatic endoderm from human induced pluripotent stem cells., HEPATOLOGY, 51, 329, 10.1002/hep.23335

Huang, 2010, Factors from human embryonic stem cellderived fibroblastlike cells promote topologydependent hepatic differentiation in primate embryonic and induced pluripotent stem cells., J Biol Chem, 285, 33510, 10.1074/jbc.M110.122093

Ghodsizadeh, 2010, Generation of liver diseasespecific induced pluripotent stem cells along with efficient differentiation to functional hepatocytelike cells., Stem Cell Rev, 6, 622, 10.1007/s12015-010-9189-3

Rashid, 2010, Modeling inherited metabolic disorders of the liver using human induced pluripotent stem cells., J Clin Invest, 120, 3127, 10.1172/JCI43122

SiTayeb, 2010, Highly efficient generation of human hepatocytelike cells from induced pluripotent stem cells., HEPATOLOGY, 51, 297, 10.1002/hep.23354

DAmour, 2005, Efficient differentiation of human embryonic stem cells to definitive endoderm., Nat Biotechnol, 23, 1534, 10.1038/nbt1163

Schmidt, 1995, Scatter factorhepatocyte growth factor is essential for liver development., Nature, 373, 699, 10.1038/373699a0

Liu, 2010, Developing cMET pathway inhibitors for cancer therapy: progress and challenges., Trends Mol Med, 16, 37, 10.1016/j.molmed.2009.11.005

Grotegut, 2006, Hepatocyte growth factor induces cell scattering through MAPKEgr1mediated upregulation of Snail., EMBO J, 25, 3534, 10.1038/sj.emboj.7601213

Cano, 2000, The transcription factor snail controls epithelialmesenchymal transitions by repressing Ecadherin expression., Nat Cell Biol, 2, 76, 10.1038/35000025

Lee, 2004, In vitro hepatic differentiation of human mesenchymal stem cells., HEPATOLOGY, 40, 1275, 10.1002/hep.20469

Park, 2008, Generation of humaninduced pluripotent stem cells., Nat Protoc, 3, 1180, 10.1038/nprot.2008.92

Braam, 2008, Feederfree culture of human embryonic stem cells in conditioned medium for efficient genetic modification., Nat Protoc, 3, 1435, 10.1038/nprot.2008.140

Kuo, 2008, Stem cell therapy for liver disease: parameters governing the success of using bone marrow mesenchymal stem cells., Gastroenterology, 134, 2111, 10.1053/j.gastro.2008.03.015

Xu, 2001, Feederfree growth of undifferentiated human embryonic stem cells., Nat Biotechnol, 19, 971, 10.1038/nbt1001-971

Newsome, 2003, Human cord bloodderived cells can differentiate into hepatocytes in the mouse liver with no evidence of cellular fusion., Gastroenterology, 124, 1891, 10.1016/S0016-5085(03)00401-3

Hay, 2008, Highly efficient differentiation of hESCs to functional hepatic endoderm requires ActivinA and Wnt3a signaling., Proc Natl Acad Sci U S A, 105, 12301, 10.1073/pnas.0806522105

Vincent, 2003, Cell fate decisions within the mouse organizer are governed by graded Nodal signals., Genes Dev, 17, 1646, 10.1101/gad.1100503

Thông tin
Thông tin xuất bản

Hepatology

Tập 55 Số 4

1193-1203

Thông tin tác giả