Ligos modeliavimas

iPSC technologija leido sukurti in vitro ligų modelius, kuriuose ligai būdingi hiPSC iš paciento somatinių ląstelių arba diferencijuojami į pažeistų ląstelių tipus, redaguojant ligą sukeliančius genus sveikų donorų hiPSC, kad imituotų ligos fenotipą (1a pav.). ankstesnis Freedman ir kt. darbas. iš autosominių dominuojančių PKD1 geno mutacijų, kurias sukelia policistinė inkstų liga (ADPKD), pacientai sukūrė hiPSC ir nustatė, kad hiPSC ir jų diferencijuotos ląstelės sumažino policistino 2 reguliavimą, išaiškinant naują mechanizmą, kuriuo PKD1 genas, koduojantis policistiną 1, reguliuoja policistino 2 ekspresiją. Mūsų grupė augino hiPSC iš pacientų, sergančių ADPKD, įskaitant tuos, kuriems yra kombinuota intrakranijinė aneurizma, ir patvirtino, kad ląstelių kalcio apdorojimas ir su ekstraląsteline matrica susijusių genų ekspresija buvo pakeista kraujagyslių ląstelėse, atskirtose nuo hiPSC, atitinkančias kraujagyslių ląsteles iš ADPKD pelės modelio ir inkstų cistos ląstelės iš pacientų, sergančių ADPKD.

1 paveikslas: ADPKD modeliavimas naudojant ligai būdingus hiPSC. a: schema, rodanti ADPKD ligų modeliavimo tyrimus. Ligai būdingi hiPSC gaunami perprogramuojant ADPKD pacientų somatines ląsteles arba redaguojant PKD1/2 geną hiPSC, gautuose iš sveikų donorų. Ligos modeliai sukuriami diferencijuojant ADPKD specifinius hiPSC į inkstų audinius patologinei analizei ir vaistų atradimui

Naujausi pažanga gaminant į inkstų vienetus panašius organus iš hiPSC leido modeliuoti inkstų ligas, tokias kaip inkstų nefropatija, įgimtas nefrozinis sindromas ir autosominė recesyvinė policistinė inkstų liga (ARPKD). ADPKD inkstų cistų modeliai, naudojant į inkstų vienetus panašius organus, buvo sukurti iš genų redaguotų grynai brolių ir seserų pkd1 / 2 mutantinių hESC. Tačiau naudojant ADPKD iš paciento gautus arba genų redaguotus heterozigotinius pkd1 mutantinius hiPSC, šie modeliai neapibendrino ADPKD pastebėto inkstų cistos fenotipo. Priešingai, mes neseniai sukūrėme į inkstų vienetą panašius organus iš ADPKD pacientų gautų ir genų redaguotų heterozigotinių ir grynų pkd1 mutantų hiPSC gydydami forskolinu, kad daugintume inkstų cistas. Pažymėtina, kad patvirtinome, kad visi trys hiPSC tipai gali sudaryti inkstų cistas (1b-d pav.). Šios inkstų cistos reagavo į kai kuriuos vaistus, kurie, kaip žinoma, slopina cistų susidarymą ADPKD, pvz., žinduolių rapamicino (mTOR) taikinį, o tai rodo, kad šie modeliai gali būti naudojami vaistų junginių atrankai, siekiant užkirsti kelią inkstų cistų susidarymui (1e pav.). Šiuo metu mes kuriame didelio našumo cheminės atrankos sistemą, skirtą terapiniams vaistams atrasti ADPKD, modifikuodami cistos modelį.

Figūra 1:b: reprezentatyvūs laukinio tipo ir genų modifikuotų PKD1-mutantinių hiPSC inkstų organoidų vaizdai po 7 gydymo forskolinu dienų. c: b punkte nurodytų inkstų organoidų cistinių sričių kiekybinis įvertinimas. Duomenys pateikiami kaip vidurkis ± SE iš trijų nepriklausomų eksperimentų su keturiais pakartojimais kiekviename. **p<0.005 and ***p<0.001 by one-way ANOVA and Bonferroni'smethod. d: Representative bright-field images of the normal subject- and ADPKD patient-derived kidney organoids after 7 days of forskolin treatment. e: Representative bright-field images of patient-derived kidney organoids after 7 days of treatment with CFTR inhibitor 172 (100 μM) or everolimus (10 μM) in the presence of forskolin. Scale bars, 300 μm in (b), (d, right), and (e) and 500 μm in (d, left). Adapted from Shimizu et al.

Spustelėkite čia, kad gautumėteCistanche poveikis inkstamsirkas yra Cistanche ekstraktas

Inkstų ligų komplikacijų sprendimas

Pagrindinės su lėtine inkstų liga (CKD) susijusios komplikacijos yra inkstų anemija, kurią sukelia nepakankama inkstų kraujodaros hormono eritropoetino (EPO) gamyba. Nors inkstų mažakraujystė sėkmingai gydoma su pertraukomis vartojant rekombinantinius žmogaus EPO preparatus, reikia papildomų fiziologinių terapijų. Atsižvelgiant į tai, kad EPO taip pat gaminamas kepenyse embrioninės ar suaugusiųjų sunkios anemijos metu, mes pakeitėme anksčiau praneštą kepenų diferenciacijos protokolą, kad sėkmingai pagamintume EPO ląsteles iš hiPSC (hiPSC-EPO ląstelių). Šios hiPSC-EPO ląstelės padidina EPO gamybą, reaguodamos į hipoksinę stimuliaciją, panašiai kaip jų in vivo kolegos. Remiantis kolonijų susidarymo tyrimais, naudojant žmogaus kraujodaros pirmtakas, EPO baltymai, esantys kultūros supernatantuose, parodė diferenciaciją skatinantį poveikį raudonajai linijai. Be to, šios hiPSC-EPO ląstelės pagerino inkstų anemiją 7 mėnesius po transplantacijos adenino sukeltame pelės modelyje. Taigi, hiPSC-EPO ląstelės galėtų būti naudojamos naujiems vaistams atrasti ir ląstelių terapijai inkstų anemijai gydyti.

standartizuota Cistanche

Ląstelių terapija

Ištirtas hiPSC gautų embrioninių inkstų progenitorinių ląstelių naudojimas ląstelių terapijai. Norėdami ištirti jų terapinį potencialą sergant inkstų ligomis, mes persodinome į NPC panašias inkstų progenitorines ląsteles, gautas iš hiPSC, į pelės ūminio inkstų pažeidimo (AKI), kurį sukėlė išemija / reperfuzijos pažeidimas, modelio subkapsulę, naudodami mūsų diferenciacijos metodą ir nustatėme, kad transplantacija žymiai slopina. kraujo šlapalo azoto (BUN) ir kreatinino (Cre) koncentracijos serume padidėjimas pelėms šeimininkėms. Be to, gydymas žymiai pagerino AKI sukeltą histologinį pažeidimą, pvz., kanalėlių nekrozę. Pažymėtina, kad taip pat buvo žymiai išvengta intersticinės fibrozės, kuri atspindi lėtinės ligos progresavimą. Persodintos progenitorinės ląstelės pagerino AKI be integracijos į šeimininko inkstų audinį, o tai rodo, kad už terapinę naudą daugiausia atsako inkstų trofinių faktorių, išskiriamų iš hiPSC gautų inkstų progenitorinių ląstelių, parakrininis poveikis. Šių veiksnių išaiškinimas padės sukurti anti-AKI ląstelių terapiją ir naujus vaistus.

Imberti ir kt. taip pat pranešė apie terapinę naudą naudojant iš hiPSC gautas inkstų progenitorines ląsteles cisplatinos sukeltos AKI pelės modeliui gydyti. Jie į AKI pelės modelį per uodegos veną suleido hiPSC gautas į NPC panašias inkstų pirmtakas. Šis transplantacijos gydymas taip pat žymiai pagerino AKI, kaip rodo sumažėjęs BUN lygis ir histologiniai radiniai.

Nors diferenciacijos protokolas inkstų progenitorinių ląstelių generavimui skiriasi nuo AKI pelės modelio, šios dvi ataskaitos pirmą kartą parodo galimą terapinę naudą naudojant hiPSC gautas inkstų progenitorines ląsteles inkstų ligai gydyti.

Žolelių Cistanche

Išvada ir ateities perspektyva

Didelė pažanga padaryta kuriant embrionines inkstų progenitorines ląsteles ir inkstų audinį iš hPSC. Tačiau prieš pradedant taikyti klinikinį gydymą, vis dar reikia įveikti tam tikras kliūtis. Kalbant apie inkstų rekonstrukciją, didesnių inkstų audinių ir į dubenį bei šlapimtakį panašių struktūrų, kuriose kaupiasi surinkimo kanalai, susidarymas nebuvo pasiektas. Be to, reikia integruoti iš hiPSC gautas inkstų struktūras su didelėmis kraujagyslėmis. Ląstelių terapija, naudojant iš hiPSC gautas inkstų progenitorines ląsteles, taip pat turėtų būti ištirta naudojant CKD modelį. Galiausiai, hiPSC pagrįsti modeliai buvo sukurti daugeliui inkstų ligų, įskaitant ADPKD, ir tikimasi, kad jie nustatys vaistų kandidatus nuo inkstų ligų.

Cistanche tubulosa ekstraktas

NUORODOS

1. Freedman BS, Lam AQ, Sundsbak JL, Iatrino R, Su X, Koon SJ, Wu M, Daheron L, Harris PC, Zhou J, Bonventre JV. Sumažėjęs ciliarinis policistinas-2 indukuotose pluripotentinėse kamieninėse ląstelėse iš pacientų, sergančių policistine inkstų liga, turinčiose PKD1 mutacijų. J Am Soc Nephrol. 2013;24(10):1571–86.

2. Ameku T, Taura D, Sone M, Numata T, Nakamura M, Shiota F, Toyoda T, Matsui S, Araoka T, Yasuno T, Mae SI, Kobayashi H, 584 Clinical and Experimental Nephrology (2021) 25:574– 584 1 3 Kondo N, Kitaoka F, Amano N, Arai S, Ichisaka T, Matsuura N, Inoue S, Yamamoto T, Takahashi K, Asaka I, Yamada Y, Ubara Y, Muso E, Fukatsu A, Watanabe A, Sato Y, Nakahata T, Mori Y, Koizumi A, Nakao K, Yamanaka S, Osafune K. MMP1 kaip naujojo ADPKD intrakranijinių aneurizmų rizikos veiksnio identifikavimas naudojant iPSC modelius. Sci Rep. 2015;6:30013.

3. Forbes TA, Howden SE, Lawlor K, Phipson B, Maksimovic J, Hale L, Wilson S, Quinlan C, Ho G, Holman K, Bennetts B, Crawford J, Trnka P, Oshlack A, Patel C, Mallett A, Simons C, Little MH. Iš paciento iPSC gauti inkstų organoidai rodo funkcinį ciliopatinio inkstų fenotipo patvirtinimą ir atskleidžia pagrindinius patogenetinius mechanizmus. Am J Hum Genet. 2018;102(5):816–31.

4. Tanigawa S, Islam M, Sharmin S, Naganuma H, Yoshimura Y, Haque F, Era T, Nakazato H, Nakanishi K, Sakuma T, Yamamoto T, Kurihara H, Taguchi A, Nishinakamura R. Organoidai, gauti iš nefrozinės ligos iPSC nustato sutrikusią NEPHRIN lokalizaciją ir plyšio diafragmos susidarymą inkstų podocituose. Kamieninių ląstelių ataskaitos. 2018;11(3):727–40.

5. Low JH, Li P, Chew EGY, Zhou B, Suzuki K, Zhang T, Lian MM, Liu M, Aizawa E, Rodriguez Esteban C, Yong KSM, Chen Q, Campistol JM, Fang M, Khor CC, Foo JN , Izpisua Belmonte JC, Xia Y. Žmogaus PSC gautų inkstų organoidų su raštuotais nefrono segmentais ir de novo kraujagyslių tinklu generavimas. Ląstelių kamieninė ląstelė. 2019;25(3):373–879.

6. Czerniecki SM, Cruz NM, Harder JL, Menon R, Annis J, Otto EA, Gulieva RE, Islas LV, Kim YK, Tran LM, Martins TJ, Pippin JW, Fu H, Kretzler M, Shankland SJ, Himmelfarb J, Moon RT, Paragas N, Freedman BS. Didelio našumo atranka pagerina inkstų organoidų diferenciaciją nuo žmogaus pluripotentinių kamieninių ląstelių ir įgalina automatinį daugiamatį fenotipų nustatymą. Ląstelių kamieninė ląstelė. 2018;22(6):929–40.

7. Shimizu T, Mae SI, Araoka T, Okita K, Hotta A, Yamagata K, Osafune K. Naujas ADPKD modelis, naudojant inkstų organoidus, gautus iš ligai būdingų žmogaus iPSC. Biochem Biophys Res Commun. 2020;12:34–43.

8. Hitomi H, Kasahara T, Katagiri N, Hoshina A, Mae SI, Kotaka M, Toyohara T, Rahman A, Nakano D, Niwa A, Saito MK, Nakahata T, Nishiyama A, Osafune K. Iš žmogaus pluripotentinių kamieninių ląstelių eritropoetiną gaminančios ląstelės pagerina inkstų anemiją pelėms. Sci Transl Med. 2017;9(409):eaaj2300.

9. Toyohara T, Mae SI, Sueta SI, Inoue T, Yamagishi Y, Kawamoto T, Kasahara T, Hoshina A, Toyoda T, Tanaka H, ​​Araoka T, SatoOtsubo A, Takahashi K, Sato Y, Yamaji N, Ogawa S, Yamanaka S, Osafune K. Ląstelių terapija, naudojant žmogaus sukeltus pluripotentinius kamieninių ląstelių inkstų pirmtakus, pagerina ūminį inkstų pažeidimą pelėms. Stem Cells Transl Med. 2015;4(9):980–92.

10. Hoshina A, Kawamoto T, Sueta SI, Mae SI, Araoka T, Tanaka H, ​​Sato Y, Yamagishi Y, Osafune K. Naujo metodo, skirto žmogaus iPSC išvestiems inkstų pirmtakams praturtinti naudojant ląstelių paviršiaus žymenis, kūrimas. Sci Rep. 2018;8(1):6375.

11. Imberti B, Tomasoni S, Ciampi O, Pezzotta A, Derosas M, Xinaris C, Rizzo P, Papadimou E, Novelli R, Benigni A, Remuzzi G, Morigi M. Inkstų pirmtakai, gauti iš žmogaus iPSC, įsitvirtina ir atkuria funkciją ūminio inkstų pažeidimo pelės modelis. Sci Rep. 2015;5:8826.