A novel model of urinary tract differentiation, tissue regeneration, and disease: reprogramming human prostate and bladder cells into induced pluripotent stem cells
Moad M, Pal D, Hepburn AC, Williamson SC, Wilson L, Lako M, Armstrong L, Hayward SW, Franco OE, Cates JM, Fordham SE, Przyborski S, Carr-Wilkinson J, Robson CN, Heer R.
Источник
Northern Institute for Cancer Research, Newcastle University, UK
Первичные модели культур животных и клеточных линий предстательной железы и развития мочевого пузыря имеют ограничения в описании биологии человека, необходимы новые стратегии, отражающие полный спектр дифференциации от плода до старения ткани. Последние достижения в области биологии показывают, что возможно прямое перепрограммирование плюрипотентных эмбриональных стволовых клеток (ЭСК) в соматические клетки. Эти клетки, называемые индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками (ИПСК), теоретически могут регенерировать ткани простаты и мочевого пузыря взрослых, обеспечивая альтернативную стратегию изучения дифференциации.
Цель
Создание ИПСК человека, полученных из нормальной, стареющей предстательной железы человека (Про-ИПСК) и ткани мочевыводящих путей (МТ-ИПСК) и оценка их потенциала для направленной возрастной дифференцировки.
Дизайн, установки и участники
Строму простаты и мочевыводящих путей трансдуцировали генами гомеобокса 1 класса ПМ 5 (POU5F1; ранее OCT4), SRY (область определения пола Y)-контейнера 2 (SOX2), Kruppel-подобного фактора 4 (кишка) (KLF4) и вирусного гомолога онкогенеза (птичьего) v-myc миелоцитоматоза (MYC , ранее C -Myc) для генерации индуцированных плюрипотентных стволовых клеток.
Результат измерения и статистический анализ
Потенциал для дифференцировки линий простаты и мочевого пузыря сравнивали с классическими индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками, полученными из кожи. Был использован т-тест Стьюдента.
Результаты и ограничения
Успешное перепрограммирование ткани простаты в Про-ИПСК, а ткани мочевого пузыря и мочеточников в МТ-ИПСК было продемонстрировано характерной морфологией эмбриональных стволовых клеток, экспрессией маркеров и функциональной плюрипотентностью в генерации всех трех зародышевых слоев клона.
В отличие от обычных, полученных из кожи плюрипотентных стволовых клеток, Про-ИПСК показали повышенную способность генерировать эпителиальную специфическую дифференциацию, что характеризуется рецепторами андрогенов и индукцией простат-специфического антигена. Точно так же было доказано, что МТ-ИПСК более эффективно, чем полученные из кожи ИПСК, дифференцируются в ткань мочевого пузыря, что доказывает экспрессия уротелиально-специфических маркеров: уроплакинов, клаудинов, цитокератинов и стромальных гладкомышечных маркеров: α-актина гладкой мускулатуры, калпонина и десмина.
Эти различия, скорее всего, являются эпигенетическими между отдельными линиями индуцированных плюрипотентных стволовых клеток и подчеркивают важность органоспецифических ИПСК для тканеспецифических исследований.
Выводы
Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки представляют новую модель, которая характеризует механизмы, регулирующие дифференциацию простаты и мочевого пузыря и позволяющую разработать новые подходы к моделированию заболеваний. Регенерация клеток мочевого пузыря также представляет исключительную возможность для поступательной тканевой инженерии.
Комментарии