Toepassing van levende mitochondriënkleuring bij het sorteren van cellen om hepatocyten te zuiveren die zijn afgeleid van door de mens geïnduceerde pluripotente stamcellen
1 december 2023
Hepatocyten afgeleid van pluripotente stamcellen kunnen worden gezuiverd door middel van celsortering, met behulp van een combinatie van mitochondriale en geactiveerde leukocytenceladhesiemolecuul (ALCAM, ook bekend als CD166) kleuring.
De reikwijdte van ons onderzoek is het zuiveren van door mensen geïnduceerde pluripotente stamcel-afgeleide hepatocyten, zonder genetische modificatie. We streven ernaar het probleem van het tumorigene risico aan te pakken dat gepaard gaat met de ongedifferentieerde cellen, onder degenen die gedifferentieerd zijn van menselijke iPS-cellen. Een van de huidige experimentele uitdagingen is een lage celzuiverheid, als gevolg van de mechanische opslag van het sorteren.
We ontwikkelen een nieuwe zuiveringsmethode, die gebruik maakt van de unieke stofwisselingskenmerken van hepatocyten, voor grootschalige zuivering. Eén niet-celsorteermethode voor voorlopercellen in de lever kan geen zuivere hepatocyten verkrijgen. Een andere voor rijpe hepatocyten kan slechts een klein deel van de hepatocyten behandelen, vanwege de beperkte expressie van het markereiwit.
Daarentegen kan onze aanpak hepatocyten verkrijgen op verschillende rijpingsniveaus met een hogere eva. Humane iPS-cel-afgeleide hepatocyten zijn extreem onrijp en vertonen na zuivering een meer verminderde macro-expressie van hepatocyten. Ons toekomstige doel is om de modulatie van hepatocyten te verbeteren met behulp van organoïdale technologie en de dagelijkse vooruitgang op het gebied van regeneratieve geneeskunde en het ontdekken van geneesmiddelen.
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Deze studie richt zich op de zuivering van uit menselijke geïnduceerde pluripotente stamcellen afgeleide hepatocyten met behulp van een nieuwe methode voor cel sortering, waardoor genetische modificaties worden vermeden. Het onderzoek legt de nadruk op het overwinnen van uitdagingen zoals een lage celviabiliteit tijdens het sorteren en streeft naar een hogere opbrengst van mature hepatocyten voor toepassingen in de regeneratieve geneeskunde en geneesmiddelenontwikkeling.
Belangrijkste studiecomponenten
Onderzoeksgebied
- Stamcelbiologie
- Differentiatie van levercellen
- Celsorteertechnologieën
Achtergrond
- Pluripotente stamcellen hebben potentieel in de regeneratieve geneeskunde.
- Residuele ongedifferentieerde cellen vormen een risico op tumorgenese.
- Huidige methoden missen de efficiëntie om zuivere hepatocyten te verkrijgen.
Gebruikte methoden
- Fluorescentie-geactiveerde cel-sortering (FACS)
- Menselijke geïnduceerde pluripotente stamcellen
- Cellevensvatbaarheid en kleuringstechnieken
Belangrijkste resultaten
- Met deze methode zijn succesvol mature hepatocyten met een hoge zuiverheid (97%) verkregen.
- De celviabiliteit werd verbeterd, waardoor problemen met mechanische stress die gepaard gaan met sortering werden aangepakt.
- Zuivere populaties hepatocyt-achtige cellen vertoonden een karakteristieke morfologie.
Conclusies
- Deze studie demonstreert de effectiviteit van een nieuwe sorteermethode voor het verkrijgen van zuivere hepatocyten uit stamcellen.
- De resultaten zijn relevant voor het verbeteren van regeneratieve medicijnstrategieën en inspanningen bij de ontdekking van geneesmiddelen.
Veelgestelde vragen
Relevantie voor de industrie
De zuivering van menselijke iPSC-afgeleide hepatocyten is een kritiek kantelpunt voor zowel de regeneratieve geneeskunde als preklinische geneesmiddelenontwikkeling, aangezien resterende ongedifferentieerde cellen tumorigene risico's vormen. De beschreven FACS-gebaseerde workflow maakt gebruik van mitochondriële kleuring en selectie op de ALCAM-oppervlaktemarker om hepatocytpopulaties met een hoge zuiverheid te verkrijgen zonder genetische modificatie. Dit maakt veiligere downstream-toepassingen mogelijk en ondersteunt het voorspellende vertrouwen bij ziekte-modellering en de evaluatie van verbindingen.
Strategische Toepassingen in Biofarmaceutische R&D
Vroege Ontdekking & Targetvalidatie
- Maakt functionele validatie van hepatocyt-differentiatie uit pluripotente stamcellen mogelijk.
- Vermindert biologische ambiguïteit door rijpe hepatocytpopulaties te isoleren voor mechanistische studies.
- Ondersteunt voorspellend vertrouwen in target-engagement en pathway-interrogatie met behulp van gezuiverde cellen.
Screening & Assayontwikkeling
- Biedt gestandaardiseerde, hoogzuivere hepatocytpopulaties voor reproduceerbare assay-ontwikkeling.
- Faciliteert kwantitatieve beoordeling van hepatocyt-specifieke markers zoals albumine-expressie.
- Maakt betrouwbare compound-screening mogelijk door contaminatie door ongedifferentieerde cellen of niet-hepatocyten te minimaliseren.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Verbetert ziekterelevante modellering door functioneel gevalideerde hepatocyten te leveren voor toxiciteits- en metabolismeonderzoeken.
- Ondersteunt de afstemming van translationele biomarkers door een consistent celfenotype en markerexpressie.
- Vermindert het risico bij preklinische voortgang door de zuiverheid van de celpopulatie en functionele rijping te waarborgen.
Integratie van Pipeline & Workflow
Deze FACS-gebaseerde zuiveringsmethode integreert in het ontdekkingscontinuüm, van stamceldifferentiatie tot lead-identificatie en preklinische validatie.
- Ontdekkingsbiologie: Ondersteunt hypothesetesten en biologische risicoreductie door mature hepatocyten te isoleren uit heterogene culturen.
- Screening: Levert reproduceerbare, assay-klare celpopulaties voor downstream evaluatie van verbindingen.
- Analytica: Maakt kwantitatieve meting van albumine en andere hepatocytmarkers mogelijk om differentiecondities te vergelijken.
- Translationeel onderzoek: Biedt continuïteit voor preklinische studies die gevalideerde menselijke hepatocyten vereisen.
- Hergebruik binnen de organisatie: Vestigt een schaalbare, niet-genetische workflow die aanpasbaar is voor andere afgeleide stamcellijnen.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellend vertrouwen en vermindert mechanistische ambiguïteit in studies op basis van hepatocyten.
- Operationele waarde: Standardiseert zuivering, verbetert de reproduceerbaarheid en ondersteunt schaalbaarheid voor grotere studies.
- Strategische waarde: Verbetert de kwaliteit van go/no-go-beslissingen en vermindert biologische risico's in een laat stadium binnen pijplijnen voor regeneratieve geneeskunde en geneesmiddelenonderzoek.
- Impact op portfolio: Maakt risico-gecorrigeerde prioritering mogelijk door het leveren van functioneel gevalideerde celpopulaties met een hoge zuiverheid.
Overwegingen voor implementatie
- Vereist expertise in stamcelkweek, FACS-bediening en immunostaining-analyse.
- Vereist toegang tot geavanceerde instrumentatie voor cel sortering en analytische infrastructuur.
- Maakt cross-team standaardisatie van gating-strategieën en marker-validatie noodzakelijk.
- Kan aanpassing vereisen voor verschillende iPSC-lijnen of differentiatieprotocollen.
- De cellevensvatbaarheid kan worden beïnvloed door mechanische stress tijdens het sorteren en moet worden geoptimaliseerd.
Veelgestelde vragen over biopharma
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
