$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Gerichte differentiatie van pluripotente cellen aan de long lijn afhankelijk is nauwkeurig signaleringsgebeurtenissen in de micro 1,2. Vanwege de dynamische aard van dit proces is een uitdaging om de precieze gebeurtenissen long organogenese bootsen in vitro. Recente rapporten hebben stapsgewijze lijn beperking strategieën oplosbare groeifactor aanvulling van tweedimensionale culturen gebruikt long differentiatie 3-8 bereiken. Bij stapsgewijze differentiatie protocollen pluripotente cellen of embryonale stamcellen (ESC) of geïnduceerde pluripotente stamcellen werden eerst gedifferentieerd om de definitieve endoderm kiemlaag. Endodermale cellen werden vervolgens geduwd om een anterieure endoderm lot en daarna naar de longen stamcellen, zoals aangegeven door de expressie van homeodomein bevatten transcriptiefactor NKX2-1. Deze long voorlopers werden verder gedifferentieerd om proximale (de luchtwegen) of distale (alveolaire) long epitheelcellen with aanhoudende groei factor suppletie. Dergelijke 2-dimensionale strategieën hebben enig succes in het genereren longepitheelcellen had, maar er zijn verschillende beperkingen zoals duidelijk efficiëntie mogelijke verontreiniging van andere endodermale lineages, ontbreken van een 3-dimensionaal (3D) structuur en in sommige gevallen het gebruik van ongedefinieerde culturen met serum supplementatie. Cultuur van pluripotente of gedifferentieerde cellen op cellen ontdane long stellages wordt steeds meer gebruikt als een test om de regeneratieve mogelijkheden van gezaaide cellen voor het vormen longepitheelcellen structuren 3,5,6,8,9 beoordelen. Dergelijke rapporten cultuur gezaaide cellen op steigers met een aanhoudende groei factor of serum suppletie.
Longontwikkeling omvat de afdeling, migratie, genexpressie en differentiatie van individuele cellen als reactie op omgevingsfactoren. De extracellulaire matrix (ECM) is een rooster van glycoproteïnen die naast het verstrekken van structurele ondersteuning, verbindt tissue morfogenese door de integratie en de regulering van deze processen 10,11. Via de longen ECM skelet als natuurlijk bruggenhoofd endoderm cultuur beter bootsen de in vivo ontwikkeling longen milieu, hebben we gegenereerd stamcellen afgeleide epitheelcellen in een gedefinieerde 3D-kweek omgeving met hoge efficiëntie en reproduceerbaarheid.
Ratlong ECM scaffolds werden gegenereerd door ontcelling en muis ESC-afgeleide endodermale cellen werden gegenereerd en vervolgens gezaaid op deze scaffolds. Dual expressie van CXCR4 & c-KIT eiwitten duidt op een definitieve endoderm cel identiteit en cellen positief voor zowel SOX2 & NKX2-1 expressie worden geïdentificeerd als de luchtwegen (proximale long) stamcellen. Definitieve endoderm cellen werden gekweekt bij Air Liquide interface (ALI) gedurende drie weken functionele epitheelcellen in vitro genereren.
Dit protocol bevordert long lineage differentiatie van definitieve endoderm zo vroeg als 7 dagen, waargenomen met de opkomst van NKX2-1 + / SOX2 + vroege proximale long voorouders. Op dag 14 en 21 van de cultuur volwassen luchtwegen epitheelcellen populaties emerge waaronder trilharen (TUBB4A +), club (SCGB1A1 +), en basale (TRP63 +, KRT5 +) cellen met morfologische en functionele gelijkenis met inheemse muis luchtwegen. Dit protocol toont het belang van de 3D-matrix micro-omgeving voor het bereiken robuuste differentiatie epitheelcellen van de luchtwegen.