Журнал исследований и терапии стволовых клеток

Абстрактный

Структурный анализ трехмерной нервной ткани человека, полученной из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток

Патрик Терренс Брукс, Миккель Абех Расмуссен и Пол Хиттель

Цель: Настоящее исследование направлено на разработку метода получения трехмерной (3D) нервной ткани человека, полученной из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (iPSC), и анализ результата путем сочетания ультраструктуры ткани и экспрессии нейронных маркеров.

Методы: Двухэтапная процедура культивирования клеток была реализована путем воздействия на человеческие iPSC протокола нейронной дифференциации на основе 3D-скаффолда. Во-первых, для создания нейроэпителиального монослоя использовались малые молекулы, индуцирующие нейронную судьбу. Во-вторых, монослой был трипсинизирован в отдельные клетки и высеян в пористый полистирольный каркас, а затем культивирован для получения 3D-нейронной ткани. Нейронная ткань была охарактеризована с помощью комбинации иммуногистохимии и трансмиссионной электронной микроскопии (ТЭМ).

Результаты: iPSC развились в трехмерную нервную ткань, экспрессирующую маркеры для нейральных клеток-предшественников, ранней нейральной дифференцировки и созревания, радиальных глиальных клеток и клеточной пролиферации, включая SOX2, нестин, β-III тубулин, MAP2, тау, BLBP и Ki67. Мы обнаружили обилие розеточных структур, напоминающих морфологию развивающейся нервной трубки. Было показано, что эти структуры, подобные нервной трубке (NTLS), содержат области поддержания и пролиферации нейральных клеток-предшественников . Сходство с эмбриональной нервной трубкой было дополнительно подтверждено анализами ТЭМ, демонстрирующими плотные соединения в просвете и первичные реснички. Более того, NTLS состояла из радиальных глиальных клеток, расходящихся из просвета, и нейральных клеток-предшественников, представляющих удлиненные ядра, сигнализирующие о транспозиции ядер, наблюдаемой при интеркинетической миграции ядер во время раннего нейрогенеза, и митозах.

Заключение: Наши результаты показали, что этот относительно простой протокол нейронной дифференциации на основе 3D-скаффолда для человеческих iPSC смог повторить несколько ключевых событий в раннем нейронном развитии. Организация в NTLS и наличие зрелых нейронных клеток в тканях, окружающих эти структуры, показали, что этот протокол имеет потенциал для исследований нейронного развития и моделирования заболеваний in vitro.