تمایز کبدی سلول های iPSC انسانی در مدل های سه بعدی مختلف: مطالعه ای مقایسه ای

تاریخ انتشار: پنجشنبه 18 آبان 1396 | امتیاز: Article Rating

سلول های بنیادی پرتوان القایی انسانی(hiPSC) منبع امیدوار کننده ای برای تولید انواع مجزای سلول های سوماتیک برای استفاده آزمایشگاهی و بالینی هستند. پروتکل های موجود برای تمایز کبدی hiPSCها، بدوا مبتنی بر کشت دو بعدی سلول ها هستند. در مطالعه حاضر، نویسندگان تولید سلول های شبه هپاتوسیتی مشتق از hiPSCها با استفاده از دو سیستم کشت سه بعدی مختلف را بررسی کرده اند: یک سیستم کشت میکرواسفروئیدی سه بعدی بدون داربست و یک بیورآکتور پرفیوژن فیبرهای توخالی سه بعدی. نتایج تمایز در این سیستم های سه بعدی با کشت دو بعدی مرسوم مقایسه شد و هپاتوسیت های انسانی اولیه به عنوان کنترل استفاده شدند. ارزیابی های بر مبنای بیان mRNAی خاص، ترشح پروتئین بیان آنتی ژن و فعالیت متابولیکی صورت گرفت. بیان آلفا فیتوپروتئین پایین تر بود در حالی که فعالیت های سیتوکروم P450 1A2 یا 3A4 در سیستم های کشت سه بعدی در مقایسه با سیستم تمایزی دو بعدی بالاتر بود. سلول های تمایز یافته در بیورآکتورهای سه بعدی بیان افزایش یافته ای از آلبومین و HNF4α و هم چنین ترشح آلفا-1 آنتی تریسپین را در مقایسه با سیستم های تمایز دو بعدی نشان دادند که نشان دهد درجه بالایی از بلوغ بود. برعکس، کشت های میکرواسفروئیدی سه بعدی بدون داربست، یک روش آسان و قوی را برای تولید اسفروئیدها با اندازه مشخص برای کاربردهای غربالگری ارائه می دهد، در حالی که مدل کشت بیورآکتوری ابزاری را برای بررسی های پیچیده تحت شرایط شبه فیزیولوژیک ارائه می دهد. در مجموع، مطالعه حاضر دو سیستم کشت سه بعدی را برای تمایز کبدی مشتق از سلول های بنیادی را معرفی می کنند که هر یک مزیت هایی را برای کاربردهای خاص نشان می دهند و در مقایسه با کشت های دو بعدی مزایای خود را دارند.

Int J Mol Med. 2017 Oct 16. doi: 10.3892/ijmm.2017.3190. [Epub ahead of print]

Hepatic differentiation of human iPSCs in different 3D models: A comparative study.

Meier F1, Freyer N2, Brzeszczynska J3, Knöspel F2, Armstrong L4, Lako M4, Greuel S2, Damm G5, Ludwig-Schwellinger E6, Deschl U1, Ross JA3, Beilmann M1, Zeilinger K2.

Abstract

Human induced pluripotent stem cells (hiPSCs) are a promising source from which to derive distinct somatic cell types for in vitro or clinical use. Existent protocols for hepatic differentiation of hiPSCs are primarily based on 2D cultivation of the cells. In the present study, the authors investigated the generation of hiPSC-derived hepatocyte-like cells using two different 3D culture systems: A 3D scaffold-free microspheroid culture system and a 3D hollow-fiber perfusion bioreactor. The differentiation outcome in these 3D systems was compared with that in conventional 2D cultures, using primary human hepatocytes as a control. The evaluation was made based on specific mRNA expression, protein secretion, antigen expression and metabolic activity. The expression of α-fetoprotein was lower, while cytochrome P450 1A2 or 3A4 activities were higher in the 3D culture systems as compared with the 2D differentiation system. Cells differentiated in the 3D bioreactor showed an increased expression of albumin and hepatocyte nuclear factor 4α, as well as secretion of α-1-antitrypsin as compared with the 2D differentiation system, suggesting a higher degree of maturation. In contrast, the 3D scaffold-free microspheroid culture provides an easy and robust method to generate spheroids of a defined size for screening applications, while the bioreactor culture model provides an instrument for complex investigations under physiological-like conditions. In conclusion, the present study introduces two 3D culture systems for stem cell derived hepatic differentiation each demonstrating advantages for individual applications as well as benefits in comparison with 2D cultures.

PMID: 29039463
ثبت امتیاز
نظرات
در حال حاضر هیچ نظری ثبت نشده است. شما می توانید اولین نفری باشید که نظر می دهید.
ارسال نظر جدید

تصویر امنیتی
کد امنیتی را وارد نمایید:

آرشیو سالانه
آرشیو سالانه
نظرات خوانندگان
نظرات خوانندگان