Журнал исследований и терапии стволовых клеток

Абстрактный

Профилирование микроРНК выявляет различные механизмы, управляющие кардиологической и нервной дифференцировкой плюрипотентных эмбриональных стволовых клеток человека

Сюэцзюнь Х. Парсонс

Реализация потенциала эмбриональных стволовых клеток человека (hESC) была затруднена неэффективностью и нестабильностью генерации желаемых типов клеток из плюрипотентных клеток посредством многолинейной дифференцировки. Недавно мы сообщили, что плюрипотентные hESC, поддерживаемые на определенной платформе, могут быть однородно преобразованы в сердечную или нервную линию путем индукции малых молекул, что обеспечивает специфическую для линии дифференцировку непосредственно из плюрипотентного состояния hESC и открывает дверь для исследования эмбрионального развития человека с использованием клеточных модельных систем in vitro. Чтобы определить механизмы специфичности линии плюрипотентных hESC, индуцированной малыми молекулами, в этом исследовании мы сравнили экспрессию и внутриклеточные паттерны распределения набора кардинальных модификаторов хроматина в плюрипотентных hESC, кардиомезодермальных клетках, индуцированных никотинамидом (NAM) , и нейроэктодермальных клетках, индуцированных ретиноевой кислотой (RA). Кроме того, профилирование генома дифференциальных паттернов экспрессии микроРНК (миРНК) использовалось для мониторинга регуляторных сетей всего генома и идентификации инициирующих развитие микроРНК в кардио- и нейроспецифической линии эмбриональных стволовых клеток человека. Мы обнаружили, что NAM индуцировал ядерную транслокацию НАД-зависимой гистондеацетилазы SIRT1 и глобальное подавление хроматина, в то время как RA индуцировал подавление семейства hsa-miR-302, ассоциированного с плюрипотентностью, и резкое повышение регуляции нейроэктодермального семейства Hox микроРНК hsa-miR-10 до высоких уровней. Профилирование генома микроРНК выявило, что уникальный набор микроРНК, ассоциированных с плюрипотентностью, был подавлен, в то время как новые наборы отдельных кардио- и нейроспецифических микроРНК были повышены при индукции специфической линии непосредственно из плюрипотентного состояния эмбриональных стволовых клеток человека. Эти результаты показывают, что преобладающий эпигенетический механизм посредством опосредованного SIRT1 глобального подавления хроматина управляет определением сердечной судьбы эмбриональных стволовых клеток человека, индуцированным NAM, в то время как преобладающий генетический механизм посредством подавления семейства hsa-miR-302, ассоциированного с плюрипотентностью, и резкого повышения регуляции нейроэктодермального семейства Hox miRNA hsa-miR-10 управляет определением нейронной судьбы эмбриональных стволовых клеток человека, индуцированным RA. Это исследование дает критический взгляд на самые ранние события в человеческом эмбриогенезе, а также предлагает средства для прямого контроля и модуляции судьбы эмбриональных стволовых клеток человека, опосредованной малыми молекулами, при получении клинически значимых линий для регенеративной терапии .