ارزیابی تمایز سلول های بنیادی بر مبنای پروفایل های بیان ژن وسیع

تاریخ انتشار: جمعه 25 خرداد 1397 | امتیاز: Article Rating

در سال های اخیر، پروتکل هایی برای تمایز سلول های بنیادی و پیش ساز به انواع سلول های بالغ تر ایجاد شده است. با این حال، پیشرفت در این زمینه به دلیل مشکلات در ارزیابی تمایز سلول های مشتق از سلول های بنیادی در یک روش بی نظم متوقف شده است. در این جا، ما یک روش تجزیه را بر مبنای داده ها و روش های منتشر شده برای کمی سازی درجه تمایز و شناسایی فاکتورهای کنترل رونویسی که توضیح دهنده تفاوت ها با سلول ها و بافت های هدف باشند ارائه کرده ایم. این روش نیازمند داده های RNA-seg و آرایه ژنی جمعیت سلول بنیادی شروع کننده، سلول های بالغ شروع کننده و سلول ها یا بافت های هدف اولیه است. این شامل آنالیز اجزای اصلی برای ارائه تغییرات بیانی کلی و شناسایی مشکلات احتمالی پایگاه داده است که نیاز توجه ویژه است، مانند اثرات منبع؛ تکنیک های کلاستری برای شناسیایی گروه های ژن با ویژگی های مشابه؛ آنالیزهای نمایشگر برای شناسایی موتیف های زیستی و فاکتورهای کنترل رونویسی کلاسترهای ژنی شناسایی شده؛ و متاژن ها و هم چنین شبکه های تنظیم ژن برای ارزیابی کمی نوع سلول و شناسایی فاکتورهای رونویسی تاثیر گذار. احتمالات و محدودیت های روش آنالیز با استفاده از مثالی در مورد سلول های بنیادی جنینی و سلول های پرتوان القایی برای تولید سلول های شبه هپاتوسیتی نشان داده شده است. این روش درجه تمایز ناقص و هم چنین بنیادینگی باقی مانده را کمی می کند و ویژگی های ناخواسته مانند کلاسترهای ژنی مربوط به کلون و فیبروبلاست که در هپاتوسیت های واقعی وجود ندارند و معمولا با استفاده از پروتکل های تمایزی موجود و در دسترس القا می شوند، را شناسایی می کند. در نهایت، فاکتورهای رونویسی مسئول برای تمایز ناقص و ناخواسته شناسایی نشدند. روش پیشنهاد شده به طور گسترده ای قابل استفاده بوده و اجازه ارزیابی های کمی و تصادفی سلول های مشتق از سلول های بنیادی را می دهد. این مطالعه بخشی از بحثی تحت عنوان"'Designer human tissue: coming to a lab near you'" است.

Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 2018 Jul 5;373(1750). pii: 20170221. doi: 10.1098/rstb.2017.0221.

Assessment of stem cell differentiation based on genome-wide expression profiles.

Godoy P1, Schmidt-Heck W2, Hellwig B3, Nell P4, Feuerborn D4, Rahnenführer J3, Kattler K5, Walter J6, Blüthgen N6,7, Hengstler JG4.

Abstract

In recent years, protocols have been established to differentiate stem and precursor cells into more mature cell types. However, progress in this field has been hampered by difficulties to assess the differentiation status of stem cell-derived cells in an unbiased manner. Here, we present an analysis pipeline based on published data and methods to quantify the degree of differentiation and to identify transcriptional control factors explaining differences from the intended target cells or tissues. The pipeline requires RNA-Seq or gene array data of the stem cell starting population, derived 'mature' cells and primary target cells or tissue. It consists of a principal component analysis to represent global expression changes and to identify possible problems of the dataset that require special attention, such as: batch effects; clustering techniques to identify gene groups with similar features; over-representation analysis to characterize biological motifs and transcriptional control factors of the identified gene clusters; and metagenes as well as gene regulatory networks for quantitative cell-type assessment and identification of influential transcription factors. Possibilities and limitations of the analysis pipeline are illustrated using the example of human embryonic stem cell and human induced pluripotent cells to generate 'hepatocyte-like cells'. The pipeline quantifies the degree of incomplete differentiation as well as remaining stemness and identifies unwanted features, such as colon- and fibroblast-associated gene clusters that are absent in real hepatocytes but typically induced by currently available differentiation protocols. Finally, transcription factors responsible for incomplete and unwanted differentiation are identified. The proposed method is widely applicable and allows an unbiased and quantitative assessment of stem cell-derived cells.This article is part of the theme issue 'Designer human tissue: coming to a lab near you'.

PMID: 29786556
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