Regulación de la diferenciación endodérmica de células madre embrionarias humanas mediante interacciones integrina-MEC.
Año de publicación:
2012
Identificación de PubMed:
23154389
Subvenciones de financiación:
Resumen público:
Las células madre pluripotentes humanas tienen la capacidad única de generar todos los tipos de células maduras, ofreciendo así un suministro potencialmente ilimitado de células adecuadas para trasplantes de células, detección de fármacos y modelización de enfermedades. Sin embargo, los métodos para generar poblaciones celulares específicas son limitados e ineficaces. Para abordar este cuello de botella, aplicamos un nuevo enfoque de detección a la generación de células del linaje endodérmico. El linaje endodérmico da origen a muchos órganos internos, incluidos el páncreas, el hígado y el intestino. Demostramos que se puede alentar a las células madre pluripotentes humanas a ingresar a este linaje endodérmico simplemente alterando los componentes externos con los que interactúan las células. Las células cultivadas en una matriz definida compuesta por las moléculas extracelulares fibronectina y vitronectina se diferenciaron eficientemente en endodermo y sus derivados. Además, demostramos que las proteínas que anclan las células a la fibronectina y la vitronectina son necesarias para la generación de tipos de células endodérmicas. En conjunto, estos resultados proporcionan protocolos novedosos para generar específicamente células con propiedades endodérmicas y ayudarán en el desarrollo de métodos para obtener tipos de células maduras adecuadas para trasplantes, como células beta pancreáticas y hepatocitos. Además, mediante el uso de una plataforma de detección de microarrays celulares de alto rendimiento, demostramos que la manipulación de la matriz extracelular es fundamental para promover la diferenciación en poblaciones celulares específicas, como el endodermo.
Resumen científico:
Muchas respuestas celulares durante el desarrollo están reguladas por interacciones entre los receptores de integrinas y las proteínas de la matriz extracelular (ECMP). Aunque la mayoría de los estudios recientes sobre la diferenciación de células madre embrionarias humanas (hESC) se han centrado en el papel de los factores de crecimiento, como FGF, TGFbeta y WNT, se sabe relativamente poco sobre el papel de la señalización de la integrina ECMP en este proceso. Además, las estrategias actuales para dirigir la diferenciación de hESC en varios linajes son ineficientes y aún tienen que producir células funcionalmente maduras in vitro. Esto sugiere que se requieren factores adicionales, como las ECMP, para la diferenciación eficiente de las hESC. Utilizando una tecnología de matriz celular multifactorial de alto rendimiento, investigamos el efecto de cientos de combinaciones y concentraciones de ECMP en la diferenciación de varias líneas de hPSC hasta el endodermo definitivo (DE), una población de células embrionarias tempranas destinada a dar lugar a órganos internos como el pulmón. , hígado, páncreas, estómago e intestino. A partir de esta pantalla, identificamos fibronectina (FN) y vitronectina (VTN) como componentes ECMP que promovieron la diferenciación DE. El análisis de la expresión de integrinas reveló que la diferenciación hacia DE condujo a un aumento en la integrina alfa5 de unión a FN (ITGA5) y la integrina alfaV de unión a VTN (ITGAV). La eliminación condicional de ITGA5 e ITGAV mediada por ARN de horquilla corta interrumpió la diferenciación de hESC hacia DE. Finalmente, la clasificación celular basada en fluorescencia para ITGA5 e ITGAV enriqueció significativamente las células con firmas de expresión génica asociadas con DE, lo que demuestra que estas proteínas de la superficie celular permiten el aislamiento y el enriquecimiento de DE a partir de hESC. Estos datos proporcionan evidencia de que FN y VTN promueven la diferenciación endodérmica de hESC a través de la interacción con ITGA5 e ITGAV, y que las interacciones ECMP-integrina son necesarias para la diferenciación de hESC en células funcionalmente maduras. Publicación en línea avanzada de muerte celular y diferenciación, 16 de noviembre de 2012; doi:10.1038/cdd.2012.138.