Эффективное получение эпителиальных клеток легких и дыхательных путей из человеческих плюрипотентных стволовых клеток

Разработчики

Sarah X L Huang, Mohammad Naimul Islam, Jahar Bhattacharya, Hans-Willem Snoeck и др.

Описание технологии

Авторы технологии создали, основываясь на парадигмах развития, высокоэффективный метод направленной дифференцировки hPSCs в эпителиальные клетки легких и дыхательных путей. Долгосрочная дифференцировка hPSCs in vivo и in vitro привела к получению базального эпителия, бокаловидных эпителиальных клеток, секреторных клеток бронхиол (клеток Клары), мерцательного эпителия, альвеолярных эпителиальных клеток I и II типа. Альвеолярные эпителиальные клетки II типа были способны к поглощению суфрактантного белка B и стимулированному высвобождению суфрактанта, что свидетельствует об их специфической функции. Ингибируя или удаляя ретиноевую кислоту, агонисты сигнальных путей Wnt и BMP, имеющие решающее значение для раннего развития легких мыши, воспроизводили дефекты при соответствующих генетических нокаутах у мышей. Этот протокол генерирует большинство типов клеток дыхательной системы, поэтому он может быть полезен для получения терапевтических клеток конкретного пациента.

Практическое применение

Технология разработана для того, чтобы генерировать эпителиальные клетки легких и дыхательных путей из человеческих плюрипотентных стволовых клеток (hPSCs), поэтому она найдет применение в регенеративной медицине, моделировании заболеваний легких, скрининге новых лекарственных препаратов и исследовании развития легких человека.

Этот протокол дает возможность получить большинство типов клеток дыхательной системы, поэтому он позволит проводить исследования по определению линий дифференцировки. Кроме того, эта технология может помочь решить одну из главных проблем тканевой инженерии легких путем использования аутологичных клеток, полученных из iPSC, то есть, сформировать достаточное количество клеток с соответствующим разнообразием и соотношением эпителиальных клеток и их предшественников, обычно находящихся в легких.

Эта технология дает возможность получать альвеолярные эпителиальные клетки II типа (ATII клетки) из hPSCs, а поэтому позволит моделировать такие заболевания, как синдромы врожденного дефицита суфрактанта. Кроме того, ATII клетки недавно были идентифицированы как альвеолярные стволовые клетки и могут быть причиной аденокарциномы легкого. Следовательно, технология могла бы быть полезна для получения моделей заболеваний легких in vivo и in vitro.

Лаборатории

• Columbia Center for Translational Immunology, Columbia University Medical Center, New York {USA)
• Department of Medicine, Columbia University Medical Center, New York {USA)
• Department of Physiology & Cellular Biophysics, Columbia University Medical Center, New York {USA)
• Department of Microbiology and Immunology, Columbia University Medical Center, New York {USA)

Ссылки

Публикации

• Huang, S.X. et al. «Efficient generation of lung and airway epithelial cells from human pluripotent stem cells." 32.1 Nat Biotechnol. (2014): 84−91.
• Huang, S.X. et al. «The in vitro generation of lung and airway progenitor cells from human pluripotent stem cells." 10.3 Nat Protoc. (2015): 413−425.
• Green, M.D., Huang, S.X., Snoeck, H.W. «Stem cells of the respiratory system: from identification to differentiation into functional epithelium." 35.4 Bioessays. (2013): 261−270.