Zeitschrift für Stammzellforschung und -therapie

Abstrakt

Schnelle einschichtige neuronale Induktion induzierter pluripotenter Stammzellen führt zu stabil proliferierenden neuronalen Stammzellen

Katharina Günther, Antje Appelt-Menzel, Chee Keong Kwok, Heike Walles, Marco Metzger und Frank Edenhofer

Ziel: Die Induktion neuraler Stammzellen (NSCs) aus humanen induzierten pluripotenten Stammzellen (hiPSCs) hat sich zu einer wichtigen Strategie entwickelt, um patientenspezifische neuronale und gliale Zellen zu gewinnen. Es wurden mehrere Protokolle zur neuronalen Differenzierung entwickelt, die hauptsächlich aufwändige Experimente wie die Bildung embryoider Körper (EB) oder die manuelle Isolierung neuronaler Rosetten beinhalten. Ziel dieser Studie ist die Entwicklung eines schnellen Protokolls zur neuronalen Induktion, das einen zuvor veröffentlichten Monolayer-Ansatz mit gängigen Kultivierungsmethoden kombiniert.
Methoden und Ergebnisse: hiPSCs wurden mithilfe eines schnellen Monolayer-Differenzierungsprotokolls innerhalb von 7 Tagen in primitive NSCs (pNSC) differenziert. pNSCs wurden bis zu 5 Passagen expandiert und zeigten eine Herunterregulierung des Pluripotenzgens POU5F1 und exprimierten NSC-Marker wie SOX1, SOX2, Nestin und PAX6. In einem zweiten Schritt haben wir pNSCs an einen weit verbreiteten FGF/EGF-abhängigen NSC-Zustand angepasst, indem wir sie in Medien kultivierten, die mit FGF, EGF und dem Wnt-Agonisten CHIR99021 ergänzt wurden. Unter diesen Bedingungen erfuhren die Zellen eine schnelle und deutliche morphologische Veränderung zu rosettenartigen Strukturen. Diese Zellen blieben über mehr als 30 Passagen proliferativ und behielten das Expressionsprofil neuronaler Markergene bei. Darüber hinaus konnten sie effizient in Neuronen sowie GFAP- und S100ß-positive Astrozyten differenziert werden.
Schlussfolgerung: Wir berichten über ein robustes zweistufiges neuronales Induktionsprotokoll für die Erzeugung von hiPSC-abgeleiteten NPCs und schließen damit die Lücke zwischen zuvor veröffentlichten Monolayer-Protokollen und häufig verwendeten FGF/EGF-haltigen Medienbedingungen. Unser Protokoll wird als schnelle und effiziente neuronale Induktionsstrategie dienen, um patientenspezifische neuronale Zellen für biomedizinische Anwendungen wie Krankheitsmodellierung und Zellersatztherapie abzuleiten .