Una red semiinterpenetrante de poliacrilamida y membrana basal recombinante permite el cultivo de células pluripotentes en un microambiente suave y rico en ligandos.
Año de publicación:
2017
Identificación de PubMed:
28088685
Subvenciones de financiación:
Resumen público:
En este estudio desarrollamos un sistema de cultivo celular fácil de producir que permitirá a los investigadores cultivar células madre en condiciones similares a las que experimentarían las células dentro del cuerpo humano. Anticipamos que este avance será muy útil para los investigadores que trabajan en la creación de tejidos de reemplazo a partir de células madre para una amplia variedad de enfermedades humanas. Utilizamos esta nueva capacidad para comprender cómo el entorno físico que experimentan las células madre influye en su capacidad para crecer y dividirse, una cuestión fundamental en la ampliación del cultivo de células madre para uso clínico práctico.
Resumen científico:
Las propiedades físicas de la matriz extracelular desempeñan un papel esencial a la hora de guiar la diferenciación de las células madre y la morfogénesis de los tejidos tanto in vivo como in vitro. El trabajo existente para investigar el papel de la mecánica de la matriz en la dirección de la proliferación, la autorrenovación y la diferenciación de las células madre se ha visto limitado por la mala unión y supervivencia de las células pluripotentes humanas cultivadas en matrices blandas (módulo de Young E menor, similar a 1000 Pa). Para abordar esta limitación, desarrollamos un protocolo para generar redes semiinterpenetrantes de poliacrilamida y membrana basal recombinante. Utilizando estos materiales, descubrimos que las células madre embrionarias humanas (hESC) permanecían proliferativas y pluripotentes incluso cuando se cultivaban en pequeñas colonias y en superficies con una rigidez que oscilaba entre 150 y 12000 1000 Pa, abarcando el rango de rigidez de los tejidos que probablemente se encuentren en el embrión. Recientemente se ha centrado considerable atención en el papel del coactivador transcripcional y efector hipopótamo YAP en la regulación de la diferenciación y la proliferación celular tanto en el embrión temprano como in vitro. Descubrimos que mientras YAP se localizaba en el núcleo en sustratos de E mayor, similar a 450 Pa, su localización era heterogénea en sustratos de módulos menores, similar a 12000 Pa, con una localización predominantemente nuclear en la periferia de la colonia y una localización mixta citoplásmica y nuclear para las células en el interior de la colonia, un patrón que recuerda a la localización subcelular de YAP en la masa celular interna (ICM) del embrión temprano. Además, la dinámica de las colonias de hESC fue altamente sensible a la rigidez del sustrato, con células ensamblando en monocapas, estructuras multicapa y rosetas huecas transitorias en respuesta a la disminución de la rigidez del sustrato en el rango de 150 a XNUMX Pa. Sugerimos que las colonias suaves y ricas en ligandos Los sustratos como los que se describen aquí proporcionan un medio prometedor para recapitular aspectos del desarrollo temprano de los mamíferos que de otro modo serían inaccesibles y, en términos más generales, pueden ser útiles en la derivación de tejidos complejos a partir de células pluripotentes en un entorno in vitro.