İnsan kaynaklı pluripotent kök hücreler (hiPSC'ler) kişiselleştirilmiş hücresel tedaviler için umut verici fırsatlar sunsa da, klinik uygulamaları, güvenliklerini, etkinliklerini ve maliyet etkinliklerini etkileyen tümörjenite, immünojenisite ve fenotipik ve fonksiyonel heterojenite1 gibi büyük zorluklarla karşı karşıyadır. Ayrıca, geleneksel, astarlanmış hiPSC hatlarından türetilen soy taahhütlü progenitörler, oldukça değişken hatlar arası farklılaşma verimlilikleri2 ile üretilir ve sınırlı in vivo aşılama ve işlevsellik sergiler. Bununla birlikte, bu tür sınırlamalar, optimize edilmiş yeniden programlama yöntemleri3 veya alternatif kök hücre durumları 4,5 kullanılarak aşılabilir.
Deri veya kan somatik hücrelerinin hiPSC'ye viral olmayan epizomal yeniden programlama etkinlikleri düşük olmasına rağmen (~% 0.01 -% 2)6, CB progenitörlerinin yüksek derecede optimize edilmiş dört faktörlü yeniden programlanması elde edilebilir ve mezenkimal stromal kök progenitör (MSC) ile aktive edilen ko-kültür koşullarında% 50'ye kadar toplu verimliliğe ulaşabilir7. Bu sistemde, CB miyeloid progenitörlerinin hücresel olarak yeniden programlanması, çözünür ve temasa bağımlı stromal sinyallerle hızlandırıldı. Stroma primeli (SP) epizomal CB kaynaklı hiPSC hatları, konvansiyonel fibroblast kaynaklı hiPSC 3,5'ten daha yüksek verimlilikle vasküler progenitörlere (VP) farklılaşmıştır. SP-CB-iPSC'den türetilen VP, daha otantik embriyonik VP transkripsiyonel kimliği, azalmış yaşlanma ve DNA hasarına duyarlılık sergiledi 3,4. SP-CB-iPSC'den türetilen VP ayrıca, retinal iskemi reperfüzyonu ile yaralanmış yetişkin immün yetmezliği olan farelerin vitreusuna sistemik veya doğrudan transplantasyonu takiben konvansiyonel hiPSC'den türetilmiş VP'den daha sağlam in vivo engraftman göstermiştir 3,4.
Zimmerlin ve ark. hazırlanmış, konvansiyonel insan pluripotent kök hücrelerini, geliştirilmiş çok soylu farklılaşma potansiyeline sahip bir TIRN-SC durumuna geçiren iki aşamalı bir kimyasal yeniden programlama sistemi ('LIF-5i -> LIF-3i') kurdu5. Diferansiye TIRN-SC'den türetilmiş vasküler progenitörler, iskemik retinanın derin nöral katmanlarına göç etme ve yeniden vaskülarizasyon için gelişmiş kapasiteleri ile gösterildiği gibi, daha yüksek işlevsellik, daha fazla genomik stabilite ve üstün in vivo engraftman sergiledi4. TIRN-SC, türler arası kimera testinde yüksek katkı ile fonksiyonel bir hibrit blastomer benzeri durum elde etmek için proteogenomik yeniden programlamaya tabi tutuldu8. TIRN-SC, DNMT1 ekspresyonunu korudu ve CpG ile metillenmiş genomik baskılı bölgelerde erozyona karşı korundu. İlginç bir şekilde, SP-CB-hiPSC, alternatif, daha az verimli yöntemlerletüretilen hiPSC'den daha verimli bir şekilde TIRN-SC'ye geri döndürüldü 5,9.
Bu nedenle, TIRN-SC'ler, geliştirilmiş çoklu soy farklılaşma kapasitesi ve verimli kimera katkısı ile alternatif bir kök hücre durumudur. Daha fazla optimizasyon
Tanımlanmış, cGMP uyumlu kültür koşullarında TIRN-SC'nin yeniden programlanması, tedaviler için çok çeşitli fonksiyonel, aşılanabilir hücre tiplerinin ve dokuların oluşturulmasını kolaylaştıracaktır. Uygun maliyetli terapötik progenitörlere olan ihtiyacı karşılamak için, bu yöntemler HLA tanımlı CD34 + hematopoietik CB veya periferik kan progenitörleri kullanılarak cGMP dereceli 'Evrensel Donör' TIRN-SC (UTIRN-SC) bankaları üretmek için uygulanabilir. HLA tanımlı UTIRN-SC'den türetilmiş progenitörler, karmaşık dokuların hemen, çok soylu rejenerasyonunu gerektiren daha fazla sayıda hastanın ihtiyaçlarına hizmet edebilir.
Klinik kemik iliği transplantasyonu (KİT) için geliştirilen paradigmalar, ulusal donör kayıtlarından kısmen HLA uyumlu veya HLA-haplo ile özdeş hematopoietik kök hücrelerden UTIRN-SC bankalarının geliştirilmesine rehberlik edebilir. ABD de dahil olmak üzere 18 ülkeden birleştirilmiş ilk 10 haplotipin tahmine dayalı, küresel bir hesaplamalı analizi, bu tür hiPSC 'haplobankalarından' ortalama %68,4'lük bir hasta kapsamı sağlayacaktır10. Tanımlanmış bir UTIRN-SC bankası, yalnızca soya bağlı progenitörler sağlamakla kalmaz, aynı zamanda geniş genetik çeşitliliğe sahip popülasyonlarda (örneğin, ABD) greft reddini azaltmak için toleransa neden olan hematopoietik progenitörlerin üretilmesi de dahil olmak üzere, tüm organ üretimi11,12 için evcil hayvanlarda (örneğin domuzlar) türler arası blastosist tamamlama sistemlerinin terapötik TIRN-SC uygulamalarını da destekleyebilir.
TIRN yetkin XF/FF hiPSC hatları oluşturmak için bu değiştirilmiş yeniden programlama protokolü, gelecekteki cGMP uyumlu UTIRN-SC bankalarını geliştirmek için ilk adımdır. Bu protokol, insan CB miyeloid progenitörlerinin geleneksel XF-hiPSC hatlarına kademeli stroma astarlı yeniden programlamasını ve fonksiyonel doğrulamasını ana hatlarıyla belirtir. Bu XF-hiPSC, XF olmayan yöntemlerebenzer verimlilikle TIRN-SC'ye kolay geri dönüş gösterdi 7 ve iyi şekillendirilmiş soy yanlılığı azaltılmış teratomlar (izojenik primed XF-hiPSC'ye göre) üretmek için geliştirilmiş kapasite dahil olmak üzere sınırsız fonksiyonel pluripotentlik elde etti4,5,9. Ayrıca, hematovasküler soylara gelişmiş ve sağlam doğrudan farklılaşmaları için TIRN ile geri döndürülmüş XF-hiPSC'yi doğrulayan protokolleri de özetliyoruz.