Stem Cells

Các tế bào gốc phôi (ESCs) không chỉ là một nguồn tế bào hứa hẹn cho liệu pháp thay thế tế bào, mà còn là công cụ để nghiên cứu các cơ chế phân tử cơ bản của tín hiệu tế bào và sự phát triển của nơ-ron đôpamin (DA). Một trong những yếu tố điều hòa chính sự phát triển của nơ-ron DA là tín hiệu Wnt. Ở đây, chúng tôi đã sử dụng các tế bào gốc phôi chuột (mESCs) thiếu Wnt1 hoặc protein liên kết lipoprotein tỷ trọng thấp 6 (LRP6) để giải mã tác động của tín hiệu Wnt/β-catenin lên sự phát triển của nơ-ron DA trong mESCs. Chúng tôi cung cấp bằng chứng rằng sự thiếu hụt LRP6 làm giảm khả năng đáp ứng của mESCs với sự kích thích của ligand Wnt. Sử dụng hai quy trình phân hóa, chúng tôi cho thấy rằng sự mất mát Wnt1 hoặc LRP6 làm tăng phân hóa ngoại bì thần kinh và số lượng nơ-ron DA từ mESCs. Những tác động này tương tự như những gì quan sát được sau khi điều trị mESCs bằng chất ức chế con đường Wnt/β-catenin Dickkopf1 (Dkk1). Tóm lại, kết quả của chúng tôi cho thấy sự giảm tín hiệu Wnt/β-catenin làm tăng phân hóa thần kinh và DA của mESCs. Những phát hiện này gợi ý rằng: 1) Wnt1 hoặc LRP6 không phải là yếu tố bắt buộc cho phân hóa DA của mESCs trong ống nghiệm, 2) cần tối ưu hóa mức độ và hoạt động của các morphogens trong văn hóa ESC để nâng cao sự phân hóa DA, và 3) bằng cách tăng cường phân hóa và số lượng nơ-ron DA từ ESC với Dkk1, việc ứng dụng ESC cho liệu pháp thay thế tế bào trong bệnh Parkinson có thể được cải thiện.

Các thông tin về xung đột lợi ích tiềm ẩn có thể tìm thấy ở cuối bài báo này.

Đường tín hiệu Wnt/β-catenin thúc đẩy sự biệt hóa thần kinh thông qua việc kích hoạt các yếu tố phiên mã chuyên biệt cho nơ-ron, Neurogenin1 (Ngn1), NeuroD và Brn3a trong hệ thần kinh. Trong quá trình phát triển phôi, các nơ-ron ở các hạch cảm giác sọ não và hạch rễ sau tạm thời biểu hiện Ngn1, NeuroD và Brn3a, chúng tôi giả thuyết rằng các protein Wnt có thể hướng dẫn một cách chỉ đạo sự hình thành nơ-ron cảm giác từ các tế bào gốc trung mô (MSCs) được định hướng để biệt hóa thành nơ-ron. Nhất quán với giả thuyết của chúng tôi, Wnt1 đã kích thích biểu hiện các dấu hiệu của nơ-ron cảm giác bao gồm Ngn1, NeuroD và Brn3a, cũng như các dấu hiệu glutamatergic trong MSCs bị kích thích thần kinh trong ống nghiệm và thúc đẩy sự ghép óc của MSCs được cấy ghép vào tai trong bị mất nơ-ron cảm giác chọn lọc trong cơ thể sống. Với chức năng đồng thuận của gen gây bệnh bạch cầu T-lympho 3 (Tlx3) như một gen chọn lọc glutamatergic, chúng tôi giả định rằng tác động của đường tín hiệu Wnt điển hình đến biểu hiện gen của nơ-ron cảm giác và dấu hiệu glutamatergic trong MSCs có thể được trung gian bởi Tlx3. Đầu tiên, chúng tôi xác nhận rằng Wnt1 thực sự làm tăng mức độ biểu hiện của Tlx3, điều này có thể bị ức chế bởi các ức chế Wnt điển hình. Tiếp theo, các thử nghiệm tách cromatin miễn dịch của chúng tôi tiết lộ rằng các yếu tố T-cell factor 3/4, các protein liên kết DNA được kích hoạt bởi Wnt, tương tác với một vùng điều chỉnh của Tlx3 trong MSCs sau khi khởi động thần kinh. Hơn nữa, chúng tôi đã chứng minh rằng việc biểu hiện ép Tlx3 trong MSCs đã làm tăng các dấu hiệu nơ-ron cảm giác và glutamatergic sau khi khởi động thần kinh. Tất cả các kết quả này xác định Tlx3 là một mục tiêu mới cho tín hiệu Wnt điển hình, mang lại cho các tế bào gốc soma một kiểu hình nơ-ron cảm giác khi khởi động thần kinh.

U nguyên bào thần kinh là một trong những loại ung thư ở người có tính xâm lấn mạnh mẽ và kháng điều trị. Các phương pháp điều trị thông thường không thành công do sự xâm lấn lan tỏa của các tế bào u glioma vào mô não bình thường. Các liệu pháp dựa trên tế bào gốc cung cấp một cách tiếp cận đầy hứa hẹn cho việc điều trị glioma ác tính nhờ vào khả năng di cư của chúng vào các tế bào u xâm lấn. Chiến lược điều trị của chúng tôi là sử dụng tế bào trung mô lấy từ tủy xương người (hMSCs) như một phương tiện vận chuyển tế bào cho việc cung cấp có mục tiêu và sản xuất tại chỗ tác nhân sinh học có tên là ligand gây apoptosis liên quan đến yếu tố hoại tử u (TRAIL) tại vị trí khối u glioma. hMSCs đã được chuyển gen bằng lentivirus có khả năng tiết TRAIL (S-TRAIL) và mCherry (protein phát quang đỏ). Kết quả của chúng tôi cho thấy rõ khả năng duy trì tính chất hướng khối u của các tế bào hMSC S-TRAIL thông qua các xét nghiệm di cư in vitro và in vivo. Các xét nghiệm in vitro đã xác nhận sự biểu hiện, giải phóng và hoạt tính sinh học của S-TRAIL được sản xuất bởi các tế bào hMSC S-TRAIL. Để đánh giá hiệu quả điều trị in vivo, hMSCs được tiêm vào phía cùng bên với khối u glioma trong mô hình xenograft chuột. Các tế bào hMSC S-TRAIL đã được kỹ thuật gen cho thấy hiệu quả trong việc ức chế sự phát triển khối u U87 glioma trong sọ (81,6%) in vivo và dẫn đến việc sống lâu hơn cho động vật. Các nghiên cứu miễn dịch hóa học cho thấy có sự gia tăng đáng kể, gấp tám lần về apoptosis tế bào khối u trong nhóm điều trị bằng hMSC S-TRAIL so với nhóm chứng. Nghiên cứu của chúng tôi chứng minh hiệu quả điều trị của các tế bào hMSC S-TRAIL và xác nhận rằng hMSCs có thể hoạt động như một phương tiện vận chuyển tế bào mạnh mẽ cho việc giải phóng cụ thể tại vị trí các protein điều trị.

Nghiên cứu này nhằm mục đích xác định dấu hiệu biểu hiện gen trong tế bào gốc huyết học CD34+ đa năng ở bệnh u tủy xương tự phát (IM), từ đó cung cấp những hiểu biết mới về căn nguyên bệnh lý và/hoặc thông tin chẩn đoán/dự đoán. Các gen được điều chỉnh bất thường đã được phát hiện thông qua phân tích vi thể so sánh transcriptome của tế bào CD34+ bình thường và tế bào CD34+ trong IM; các gen đã chọn cũng được kiểm tra trong bạch cầu hạt. Một trăm bảy mươi bốn gen biểu hiện khác biệt đã được xác định và một phần được xác thực thông qua phương pháp phản ứng chuỗi polymerase định lượng. Biểu hiện gen bị thay đổi được xác minh thông qua việc phát hiện sự biểu hiện protein màng CD9 hoặc CD164 cao bất thường, và CXCR4 thấp, trong tế bào CD34+ ở IM. Theo phân tích dự đoán lớp, một tập hợp tám gen (CD9, GAS2, DLK1, CDH1, WT1, NFE2, HMGA2, và CXCR4) đã nhận diện chính xác IM từ tế bào CD34+ bình thường. Những gen này cũng bị điều chỉnh bất thường trong các bạch cầu hạt ở IM và có thể được phân biệt đáng tin cậy với các bạch cầu hạt trong đa hồng cầu thật và tăng tiểu cầu thiết yếu ở 100% và 81% trường hợp, tương ứng. Biểu hiện bất thường của HMGA2 và CXCR4 trong bạch cầu hạt của IM phụ thuộc vào sự có mặt và tình trạng đột biến của đột biến JAK2V617F. Mức độ biểu hiện của cả CD9 và DLK1 có liên quan đến số lượng tiểu cầu, trong khi mức độ biểu hiện WT1 cao hơn xác định các bệnh nhân IM có mức độ bệnh hoạt động cao hơn, như được tiết lộ bởi số lượng tế bào CD34+ tăng và điểm độ nghiêm trọng cao hơn. Tóm lại, phân loại phân tử của tế bào CD34+ trong IM đã phát hiện một số lượng hạn chế các gen với biểu hiện bị thay đổi mà, ngoài vai trò tiềm năng của chúng trong sinh bệnh lý bệnh, còn có liên quan đến các đặc điểm lâm sàng của bệnh nhân và có thể có ứng dụng chẩn đoán tiên đoán tiềm năng.

Tín hiệu Wnt điều chỉnh chức năng và phát triển của tế bào gốc thần kinh (NSC) suốt cuộc đời của một cá nhân. Điều thú vị là, các tiền thân vùng hippocampus ở người lớn (AHPs) tạo ra nhiều Wnt, và máy móc nội bào cần thiết để đáp ứng với chúng, tạo ra khả năng cho một vòng tín hiệu tự tiết hoạt động trong mảnh ghép tế bào gốc này. Tuy nhiên, bài kiểm tra Wnt dựa trên luciferase tiêu chuẩn đã thất bại trong việc phát hiện vòng tín hiệu này. Bài kiểm tra này vốn đã kém nhạy cảm về mặt thời gian với hoạt động trong một quần thể tế bào đang phân chia không đồng bộ vì nó dựa vào luciferase báo cáo nhanh chóng bị phân hủy. Chúng tôi đã vượt qua hạn chế này bằng cách sử dụng một bài thử nghiệm thúc đẩy có sử dụng protein huỳnh quang xanh (GFP) như một báo cáo tương đối lâu dài về hoạt động Wnt chủ đạo. Chúng tôi phát hiện rằng ở mức cơ bản, AHPs tiết ra Wnt có chức năng tự kích thích tín hiệu Wnt chủ đạo ở mức thấp. Việc loại bỏ hoạt động Wnt cơ bản, thông qua việc áp dụng một chất đối kháng Wnt ngoại bào, đã thúc đẩy sự hình thành tế bào thần kinh, dựa trên sự kết hợp của phân tích biểu hiện gen không thiên lệch và phân tích số phận tế bào. Một phân tích đồng loạt chi tiết của các tiền thân được chuyển gen với các chất đối kháng nội bào cụ thể của tín hiệu chủ đạo, như Axin hoặc cadherin bị cắt ngắn (kìm hãm β-catenin), cho thấy rằng việc mất tín hiệu cơ bản làm cạn kiệt quần thể tiền thân đa năng, từ đó thúc đẩy một phần gia tăng để nhận lấy số phận tế bào đã được chỉ định (tức là, các tiền thân đơn năng). Tương tự, tín hiệu Wnt cơ bản đã kìm hãm sự khác biệt của các NSC ở người. Mặc dù các Wnt cụ thể được sản xuất bởi các tiền thân thần kinh thay đổi theo độ tuổi và giữa các loài, nhưng các tác động của chúng vẫn rất nhất quán. Tóm lại, nghiên cứu này xác lập rằng tín hiệu Wnt tự trị là một đặc điểm được bảo tồn của mảnh ghép thần kinh mà duy trì sự cân bằng tinh tế giữa việc duy trì NSC và sự phân hóa.

Mặc dù đã có nhiều tiến bộ trong hiểu biết về tế bào gốc trưởng thành (ASCs) trong vài năm qua, nhưng hoạt động tự nhiên của chúng in vivo vẫn còn chưa rõ ràng. Tế bào gốc trung mô (MSCs), một trong những loại ASC hứa hẹn nhất cho các liệu pháp dựa trên tế bào, chủ yếu được định nghĩa bằng các xét nghiệm chức năng sử dụng tế bào được nuôi cấy. Việc định nghĩa MSCs in vitro làm tăng độ phức tạp cho việc nghiên cứu của chúng vì các điều kiện nhân tạo có thể tạo ra các sai lệch trong thí nghiệm. Việc đưa các kết quả này vào bối cảnh của sinh vật là khó khăn vì vị trí chính xác và chức năng của MSCs in vivo vẫn còn khó nắm bắt; việc xác định khoang MSC là cần thiết để xác thực các kết quả thu được in vitro và nâng cao kiến thức về các chức năng sinh lý của ASC này. Ở đây, chúng tôi giới thiệu một phân tích các bằng chứng cho thấy MSCs có vị trí quanh mạch máu, liên quan những tế bào này với tế bào bao quanh mạch (pericytes), và trình bày một mô hình trong đó vùng quanh mạch máu là khoang MSC in vivo, nơi các tín hiệu cục bộ phối hợp sự chuyển tiếp đến kiểu hình tế bào tiền thân và trưởng thành. Mô hình này đề xuất rằng MSCs ổn định các mạch máu và đóng góp vào sự ổn định của mô và hệ thống miễn dịch trong các điều kiện sinh lý, đồng thời đảm nhận vai trò chủ động hơn trong việc sửa chữa tổn thương mô cục bộ. Việc xác lập khoang quanh mạch máu như một khoang MSC cung cấp cơ sở cho việc thiết kế hợp lý các phương pháp điều trị in vivo bổ sung. Quan điểm này liên kết MSC với hệ thống miễn dịch và mạch máu, nhấn mạnh vai trò của nó như một thành phần tích hợp sinh lý và tầm quan trọng của nó trong việc sửa chữa/tái tạo mô.

Có bằng chứng cho thấy tế bào gốc trung mô (MSCs) là một quần thể đầy hứa hẹn để hỗ trợ các khái niệm lâm sàng mới trong liệu pháp tế bào. Tuy nhiên, những nỗ lực tách biệt MSCs từ máu cuống rốn (UCB) ở những ca sinh đủ tháng trước đây đã thất bại hoặc được đặc trưng bởi sản lượng thấp. Chúng tôi đã nghiên cứu xem liệu có thể nuôi cấy các tế bào có đặc điểm MSC và tiềm năng phân hóa đa dòng từ UCB của những trẻ sơ sinh khỏe mạnh hay không và liệu sản lượng có thể được tối ưu hóa bằng cách tạo ra các điều kiện nuôi cấy tối ưu hoặc xác định tiêu chí chất lượng UCB hay không.

Bằng cách sử dụng các điều kiện tách biệt và nuôi cấy được tối ưu hóa, trong tối đa 63% trong số 59 đơn vị UCB có thể tích thấp, các tế bào cho thấy hình thái và kiểu hình miễn dịch đặc trưng của tế bào gốc trung mô (tế bào giống MSC) đã được tách biệt. Những tế bào này tương tự như MSC kiểm soát từ tủy xương người trưởng thành. Tần suất của các tế bào giống MSC dao động từ 0 đến 2,3 dòng tế bào trên 1 × 108 tế bào đơn nhân (MNCs). Các dòng tế bào này sinh sản một cách rộng rãi với ít nhất 20 lần phân bào trong tám lần chuyển. Ngoài ra, quá trình biệt hóa xương và chức năng tạo sụn cho thấy khả năng đa dòng tương đương với các MSC từ tủy xương. Tuy nhiên, trái ngược với các MSC, tế bào giống MSC cho thấy độ nhạy cảm giảm khi trải qua quá trình biệt hóa mỡ.

Các điểm quan trọng để tách biệt tế bào giống MSC từ UCB là thời gian từ khi thu thập đến khi tách biệt không quá 15 giờ, thể tích thực tế lớn hơn 33 ml và số lượng MNC lớn hơn 1 × 108 MNCs.

Bởi vì các tế bào giống MSC có thể được tách biệt với hiệu quả cao từ các hiến tặng UCB đủ tháng, chúng tôi coi UCB là một nguồn tế bào gốc bổ sung cho các mục đích thực nghiệm và tiềm năng lâm sàng.

Các tế bào ngoại vi ở dây rốn người (HUCPVCs) đã được chứng minh có tiềm năng sinh sản cao và khả năng phân hóa thành kiểu hình tạo xương. Do đó, HUCPVCs được xem như một nguồn tế bào gốc trung mô (MSC) ngoài phôi có khả năng cho các liệu pháp dựa trên tế bào. Để đánh giá tiềm năng này, chúng tôi đã so sánh HUCPVCs với các tế bào mô đệm xương tủy (BMSCs) là “tiêu chuẩn vàng” về khả năng sinh sản, phân hóa và hiệu suất chuyển gen. HUCPVCs cho thấy tiềm năng sinh sản cao hơn so với BMSCs và có khả năng phân hóa thành tạo xương, tạo sụn, và tạo mỡ. Điều thú vị là sự phân hóa tạo xương của HUCPVCs xảy ra nhanh hơn so với BMSCs. Thêm vào đó, HUCPVCs biểu hiện mức CD146 cao hơn, một dấu ấn MSC có khả năng, so với BMSCs. HUCPVCs cho thấy hiệu suất chuyển gen tương đương với BMSCs bằng phương pháp nucleofection nhưng dễ dàng hơn trong chuyển gen bằng phương pháp liposome (FuGENE). Phân tích mảng gen cho thấy HUCPVCs cũng biểu hiện các gen thuộc đường truyền tín hiệu Wnt, đã được chứng minh liên quan đến sự điều chỉnh MSC. Những đặc điểm tương tự giữa HUCPVCs và MSCs hỗ trợ tính khả thi của HUCPVCs trong các liệu pháp dựa trên tế bào.

Các thông báo về xung đột lợi ích tiềm tàng được tìm thấy ở cuối bài báo này.