$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Эмбриональные и индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ЭС и ИПК соответственно) считаются перспективными источниками клеток для регенеративной терапии. Тем не менее, эффективность дифференцировки этих клеток в конкретные типы клеток-мишеней может варьироваться, даже при использовании одной и той же клеточной линии, протокола и экспериментатора 1,2,3,4. Эта изменчивость может быть связана с высокой чувствительностью клеток ES/iPS человека к окружающей среде. Поэтому в настоящее время сложно стабильно получать чистые клетки-мишени. Для достижения высокобезопасной регенеративной медицины крайне важно элиминировать пролиферативные клетки и недифференцированные стволовые клетки в терапевтических клетках, а также передовая технология очистки клеток-мишеней 5,6,7.
Сортировщик клеток — это устройство, которое мгновенно анализирует отдельные клетки и сортирует интересующие их живые клетки на основе уровня флуоресцентного сигнала, предлагая многообещающее решение. Это может быть достигнуто путем окрашивания антителами поверхностных маркеров, специфичных для типа клеток, или путем использования экспрессии репортерных генов, специфичных для типа клеток. Существует несколько сообщений о методах очистки кардиомиоцитов 8,9,10, полученных из плюрипотентных стволовых клеток, и гепатоцитов11,12. Hattori et al. разработали инновационный метод митохондриальной очистки с использованием клеточного сортировщика13. Учитывая тот факт, что кардиомиоциты обладают высокими энергетическими потребностями благодаря митохондриальной активности, окрашивание клеток живым митохондриальным красителем TMRM (метиловый эфир тетраметилродамина) может быть использовано для мечения и высокой очистки кардиомиоцитов с помощью FACS из эмбриоидных телец человеческих ES-клеток, содержащих различные типы клеток. Отсутствие онкогенности было подтверждено анализами на образование тератомы с очищенными кардиомиоцитами. Кроме того, Ямасита и др. неожиданно открыли метод очистки гепатоцитов из эмбриоидных телец человека, полученных из ES-клеток, путем выделения фракций с высокой митохондриальной активностью и ALCAM-положительнойэкспрессией. Обоснование этого метода заключается в том, что гепатоциты также имеют относительно большое количество митохондрий из-за высокого потребления ими АТФ для метаболизма питательных веществ и детоксикации15, а гепатоциты экспрессируют ALCAM, члена суперсемейства иммуноглобулинов, который играет роль в адгезии и миграции клеток16.
Предыдущие высокоочищающие методы для гепатоцитов, полученных из плюрипотентных стволовых клеток, требовали генетических модификаций, а негенетические методы очистки имели низкую эффективность. Митохондриальный негенетический метод имеет достоинства для достижения высокой чистоты. Когда необходимы печеночные клетки-предшественники, можно выбрать методына основе CD133 и CD13- или Dlk1 18,19. Несмотря на то, что точность технологии редактирования генома продвинулась вперед, потенциальный риск непредвиденных изменений генома (например, канцерогенеза) не может быть полностью устранен. Методы, основанные на митохондриальной активности, без привлечения генетической модификации, могут быть свободны от таких рисков.
В результате исследования различных митохондриальных показателей в кардиомиоцитах новорожденных крыс наблюдалось полное исчезновение ТМРМ в течение 24 ч, в то время как другие красители сохранялись в течение не менее 5 дней13 дней. Кроме того, важно отметить, что TMRM и JC-1 не влияли на жизнеспособность клеток при оценке с помощью анализа 3-(4,5-диметил-тиазол-2-ил)-2,5-дифенилтетразолия бромида (МТТ), в то время как другие красители продемонстрировали различное влияние на жизнеспособностьклеток13. TMRM демонстрирует более высокую безопасность.
На сегодняшний день разработано несколько методов двумерной (2D) дифференцировки в качестве более эффективных подходов к индуцированию дифференцировки по сравнению с трехмерным (3D) формированием эмбриоидного тела. Это связано с тем, что пошагово индуцирующие дифференцировку соединения или цитокины могут быть равномерно введены в клетки в двумерной плоскости, а не в трехмерном пространстве. В данном исследовании ранее описанный метод20 был модифицирован для индуцирования дифференцировки в гепатоциты, полученные из iPS-клеток человека. В данной работе подробно описаны процедуры современной 2D-дифференцировки и очистки гепатоцитов, полученных из iPS-клеток человека.