Anwendung der Färbung lebender Mitochondrien bei der Zellsortierung zur Aufreinigung von Hepatozyten, die aus humanen induzierten pluripotenten Stammzellen gewonnen wurden
1. Dezember 2023
Hepatozyten, die aus pluripotenten Stammzellen gewonnen werden, können durch Zellsortierung aufgereinigt werden, wobei eine Kombination aus mitochondrialer und aktivierter Leukozytenzelladhäsionsmolekülfärbung (ALCAM, auch bekannt als CD166) verwendet wird.
Der Umfang unserer Forschung besteht in der Reinigung von humanen induzierten pluripotenten Stammzell-abgeleiteten Hepatozyten ohne genetische Veränderung. Unser Ziel ist es, das Problem des tumorigenen Risikos zu lösen, das mit undifferenzierten Zellen verbunden ist, die von humanen iPS-Zellen differenziert sind. Eine der aktuellen experimentellen Herausforderungen ist eine geringe Zellreinheit, bedingt durch die mechanische Lagerung der Sortierung.
Wir entwickeln eine neue Reinigungsmethode, die die einzigartigen Stoffwechseleigenschaften von Hepatozyten für eine großflächige Reinigung nutzt. Eine Nicht-Zellsortiermethode für hepatische Vorläuferzellen kann keine reinen Hepatozyten gewinnen. Eine andere für reife Hepatozyten kann aufgrund der begrenzten Expression des Markerproteins nur einen kleinen Teil der Hepatozyten behandeln.
Im Gegensatz dazu kann unser Ansatz Hepatozyten in unterschiedlichen Reifungsgraden mit einem höheren Eve erhalten. Aus humanen iPS-Zellen gewonnene Hepatozyten sind extrem unreif und zeigen nach der Aufreinigung eine verminderte Hepatozyten-Makroexpression. Unser zukünftiges Ziel ist es, die Hepatozytenmodulation mithilfe der organoiden Technologie und der täglichen Fortschritte in der regenerativen Medizin und Wirkstoffforschung zu verbessern.
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Übersicht
Diese Studie beschäftigt sich mit der Reinigung von aus humanen induzierten pluripotenten Stammzellen abgeleiteten Hepatozyten unter Verwendung einer neuartigen Zellsortierungsmethode, wobei genetische Modifikationen vermieden werden. Die Forschung legt den Schwerpunkt auf die Überwindung von Herausforderungen wie der geringen Zellviabilität während der Sortierung und zielt darauf ab, eine höhere Ausbeute an reifen Hepatozyten für Anwendungen in der regenerativen Medizin und der Wirkstoffforschung zu erzielen.
Wesentliche Studienkomponenten
Forschungsbereich
- Stammzellbiologie
- Differenzierung von Leberzellen
- Zellsortiertechnologien
Hintergrund
- Pluripotente Stammzellen besitzen ein Potenzial in der regenerativen Medizin.
- Restliche undifferenzierte Zellen bergen tumorigene Risiken.
- Aktuelle Methoden weisen eine mangelnde Effizienz bei der Gewinnung reiner Hepatozyten auf.
Verwendete Methoden
- Fluoreszenzaktivierte Zellsortierung (FACS)
- Menschliche induzierte pluripotente Stammzellen
- Zellviabilität und Färbetechniken
Hauptergebnisse
- Die Methode ermöglichte die erfolgreiche Gewinnung reifer Hepatozyten mit hoher Reinheit (97 %).
- Die Zellviabilität wurde verbessert, wodurch Probleme durch mechanische Belastung im Zusammenhang mit der Sortierung adressiert wurden.
- Reine Populationen von hepatozytenähnlichen Zellen zeigten eine charakteristische Morphologie.
Schlussfolgerungen
- Diese Studie zeigt die Wirksamkeit einer neuartigen Sortiermethode zur Gewinnung reiner Hepatozyten aus Stammzellen.
- Die Ergebnisse sind relevant für die Verbesserung von Strategien in der regenerativen Medizin und der Arzneimittelforschung.
Häufig gestellte Fragen
Ausschlaggebende Bedeutung für die Industrie
Die Aufreinigung von aus humanen iPSCs abgeleiteten Hepatozyten stellt einen entscheidenden Wendepunkt sowohl für die regenerative Medizin als auch für die präklinische Wirkstoffforschung dar, da verbleibende undifferenzierte Zellen tumorigene Risiken bergen. Der beschriebene FACS-basierte Arbeitsablauf nutzt die mitochondriale Färbung und die Oberflächenmarkerauswahl mittels ALCAM, um hochreine Hepatozytenpopulationen ohne genetische Modifikation zu erhalten. Dies ermöglicht sicherere nachgeschaltete Anwendungen und stärkt das Vertrauen in die Vorhersagekraft bei der Krankheitsmodellierung und der Bewertung von Substanzen.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Ermöglicht die funktionelle Validierung der Hepatozytendifferenzierung aus pluripotenten Stammzellen.
- Reduziert biologische Unschärfen, indem reife Hepatozytenpopulationen für mechanistische Untersuchungen isoliert werden.
- Unterstützt eine vorhersagebasierte Zuverlässigkeit bei der Zielinteraktion und der Untersuchung von Signalwegen unter Verwendung gereinigter Zellen.
Screening und Assay-Entwicklung
- Liefert standardisierte, hochreine Hepatozytenpopulationen für die reproduzierbare Entwicklung von Assays.
- Erleichtert die quantitative Beurteilung hepatocytespezifischer Marker wie der Albuminexpression.
- Ermöglicht zuverlässiges Substanzscreening, indem Kontaminationen durch undifferenzierte oder nicht-hepatozytäre Zellen minimiert werden.
Translationale und präklinische Forschung
- Verbessert die modellhafte Darstellung krankheitsrelevanter Prozesse, indem funktional validierte Hepatozyten für Toxizitäts- und Stoffwechselstudien bereitgestellt werden.
- Unterstützt die translationale Biomarker-Abstimmung durch konsistente Zellphänotypen und Markerexpression.
- Verringert das Risiko beim Übergang in die präklinische Entwicklung, indem Reinheit und funktionelle Reife der Zellpopulation sichergestellt werden.
Pipeline- und Workflow-Integration
Diese auf FACS basierende Reinigungsmethode integriert sich in den Entdeckungsprozess von der Stammzeldifferenzierung bis zur Leitsubstanzidentifizierung und präklinischen Validierung.
- Entdeckungsbiologie: Unterstützt die Hypothesenprüfung und biologische Entrisikobewertung durch die Isolierung reifer Hepatozyten aus heterogenen Kulturen.
- Screening: Stellt assaysbereite, reproduzierbare Zellpopulationen für die nachgeschaltete Wirkstoffbewertung bereit.
- Analytik: Ermöglicht die quantitative Messung von Albumin und anderen Hepatozytenmarkern zum Vergleich von Differenzierungsbedingungen.
- Translationale Forschung: Gewährleistet Kontinuität für präklinische Studien, die validierte humane Hepatozyten erfordern.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Schafft einen skalierbaren, nicht-genetischen Arbeitsablauf, der auf andere stammzellerzeugte Zelllinien übertragbar ist.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Erhöht die Vorhersagesicherheit und verringert mechanistische Unschärfen in Studien mit Hepatozyten.
- Operativer Wert: Standardisiert die Aufreinigung, verbessert die Reproduzierbarkeit und unterstützt die Skalierbarkeit für umfangreichere Studien.
- Strategischer Wert: Verbessert die Qualität von Go/No-Go-Entscheidungen und reduziert biologische Risiken in fortgeschrittenen Phasen regenerativer Verfahren und der Arzneimittelforschung.
- Portfolio-Wirkung: Ermöglicht eine risikoadjustierte Priorisierung, indem hochreine, funktionell validierte Zellpopulationen bereitgestellt werden.
Durchführungsaspekte
- Erfordert Fachkenntnisse in der Kultur von Stammzellen, der Bedienung von FACS-Geräten und der Analyse von Immunfärbungen.
- Setzt Zugang zu fortschrittlicher Zellsortiertechnik und analytischer Infrastruktur voraus.
- Erfordert die Standardisierung von Gating-Strategien und die Validierung von Markern über Teamgrenzen hinweg.
- Kann Anpassungen für verschiedene iPSC-Linien oder Differenzierungsprotokolle erfordern.
- Die Zellviabilität kann durch mechanische Belastung während der Sortierung beeinträchtigt werden und muss optimiert werden.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:00
Introduction
1:34
Hepatic Differentiation of Human‐Induced Pluripotent Stem Cells in 2D Cultures
3:52
Cell Preparation for Purification of Human‐Induced Pluripotent Stem Cells‐Derived Hepatocytes
6:44
Fluorescence&‐Activated Cell Sorting of Hepatocytes Derived from Human Induced Pluripotent Stem Cells
