SA | ACAN基因追踪IPSC分化改善背痛和关节炎的细胞治疗

文摘   2024-12-11 09:07   山东  

人类诱导多能干细胞(iPSC)为基础的再生疗法的发展,特别是在治疗背痛和骨关节炎方面非常有前景。然而这些疗法面临的一个主要挑战是缺乏特定的细胞标记物来分离和鉴定分化的细胞类型,以及改进分化协议。特别是对于脊索样细胞和软骨细胞,它们在维持椎间盘功能和软骨健康中起着关键作用,并且都能产生丰富的蛋白多糖聚集蛋白(ACAN),这对于细胞外基质(ECM)至关重要。拟研究生成了两个含有ACAN-2A-mScarlet报告基因的人类iPSC系,以验证和功能验证在脊索和软骨分化过程中的ACAN表达,进而实现对这些细胞类型的追踪和研究。

研究简介

研究结果表明,ACAN-2A-mScarlet报告iPSC系在脊索样细胞(NC)和软骨细胞的分化过程中表现出了功能性。在NC分化过程中,通过WNT信号通路的激活和人类NOTO mRNA的转染,观察到了向NC谱系的分化,以及在3D培养中ACAN和mScarlet的表达。

尽管在NC分化中观察到了一定程度的异质性,但mScarlet的表达为提供了一个早期检测ACAN表达和可能的NC谱系承诺的指标。

此外,研究还发现,在软骨细胞分化过程中,ACAN-2A-mScarlet报告iPSC系能够高效地分化成软骨细胞,形成具有丰富ACAN的细胞外基质,这表明了该报告系统在软骨细胞分化中的应用潜力。

在讨论部分,指出,尽管ACAN在多种组织中普遍存在,但其在iPSC治疗策略中的应用前景尤为突出。ACAN-2A-mScarlet报告iPSC系的建立,不仅有助于解决由于缺乏特定细胞标记物而导致的细胞分离难题,而且还能够促进对iPSC分化过程中细胞命运的研究。此外,通过CRISPR-Cas9介导的转录激活(CRISPRa)系统,验证了报告系统的功能性,这一系统能够在不依赖于ACAN内源性启动子的情况下,人工诱导ACAN的表达。

研究还探讨了ACAN-2A-mScarlet报告iPSC系在软骨细胞分化中的应用,发现mScarlet的表达与软骨细胞分化过程中的关键标志物如SOX9、Collagen II和ACAN的表达相一致。这表明,ACAN-2A-mScarlet报告iPSC系可以作为研究软骨细胞分化和软骨组织工程的有力工具。此外,通过对mScarlet阳性和阴性细胞群体的转录组分析,揭示了在软骨细胞分化过程中可能出现的非目标分化,如向神经样细胞的分化。这一发现为进一步优化iPSC分化协议提供了新的视角,尤其是在减少非目标细胞群体方面。

链接:https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adp3170

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