Hastalık modelleme

iPSC teknolojisi, hastalık fenotipini taklit etmek için sağlıklı donörlerden alınan hiPSC'lerde hastalığa neden olan genleri düzenleyerek hastanın somatik hücrelerinden hastalığa özgü hiPSC'lerin veya hasarlı hücre tiplerine farklılaştığı in vitro hastalık modellerinin oluşturulmasını sağlamıştır (Şekil 1a). Freedman ve ark. polikistik böbrek hastalığı (ADPKD) hastalarının neden olduğu otozomal dominant PKD1 gen mutasyonlarından hiPSC'ler üretti ve hiPSC'ler ve bunların farklılaşmış hücrelerinin polisistin 2'de aşağı regülasyonu sergilediğini buldu, bu da polisistin 1'i kodlayan PKD1 geninin polisistin 2 ifadelerini düzenlediği yeni bir mekanizmayı aydınlattı. Grubumuz, kombine kafa içi anevrizmaları olanlar da dahil olmak üzere ADPKD'li hastalardan alınan hiPSC'leri kültürledi ve hücre içi kalsiyum kullanımının ve hücre dışı matrisle ilişkili genlerin ekspresyonunun, bir ADPKD fare modelinden vasküler hücrelerle tutarlı olarak hiPSC'lerden farklılaştırılmış vasküler hücrelerde değiştiğini doğruladı. ODPKD'li hastalardan böbrek kist hücreleri.

Şekil 1: Hastalığa özgü hiPSC'ler kullanılarak ODPKD'nin modellenmesi. a: ODPKD için hastalık modelleme araştırmasını gösteren şematik. Hastalığa özgü hiPSC'ler, ADPKD hastalarının somatik hücrelerinin yeniden programlanmasıyla veya sağlıklı donörlerden türetilen hiPSC'lerde PKD1/2 gen düzenlemesiyle elde edilir. Hastalık modelleri, patolojik analiz ve ilaç keşfi için ADPKD'ye özgü hiPSC'leri renal dokulara ayırarak üretilir.

hiPSC'lerden renal ünite benzeri organların üretilmesindeki son gelişmeler, renal nefropati, konjenital nefrotik sendrom ve otozomal resesif polikistik böbrek hastalığı (ARPKD) gibi böbrek hastalıklarının modellenmesini sağlamıştır. Böbrek ünitesi benzeri organları kullanan ADPKD böbrek kistlerinin modelleri, genetiği düzenlenmiş saf kardeş pkd1/2 mutant hESC'lerden üretilmiştir. Bununla birlikte, ADPKD hastadan türetilmiş veya gene düzenlenmiş heterozigot pkd1 mutant hiPSC'ler kullanıldığında, bu modeller ADPKD'de görülen böbrek kisti fenotipini genelleştirmedi. Buna karşılık, son zamanlarda renal kistleri çoğaltmak için forskolin tedavisi ile ADPKD hastadan türetilen ve gene-düzenlenmiş heterozigoz ve saf pkd1 mutant hiPSC'lerden renal ünite benzeri organlar ürettik. Özellikle, üç hiPSC tipinin de böbrek kistleri oluşturabileceğini doğruladık (Şekil 1b-d). Bu böbrek kistleri, rapamisinin memeli hedefi (mTOR) gibi ADPKD'de kist oluşumunu engellediği bilinen bazı ilaçlara yanıt verdi; bu, bu modellerin böbrek kisti oluşumunu önlemek için ilaç bileşiklerini taramak için kullanılabileceğini düşündürdü (Şekil 1e). Şu anda kist modelini değiştirerek ODPBH'de terapötik ilaç keşfi için yüksek verimli bir kimyasal tarama sistemi geliştiriyoruz.

Şekil 1:b: 7 günlük forskolin tedavisinden sonra vahşi tip ve gene-düzenlenmiş PKD1-mutant hiPSC'den türetilmiş böbrek organoidlerinin temsili parlak alan görüntüleri. c: (b)'deki böbrek organoidlerinin kistik alanlarının miktarının belirlenmesi. Veriler, her birinde dört kopya bulunan üç bağımsız deneyden elde edilen ortalama ± SE olarak temsil edilir. **P<0.005 and ***p<0.001 by one-way ANOVA and Bonferroni'smethod. d: Representative bright-field images of the normal subject- and ADPKD patient-derived kidney organoids after 7 days of forskolin treatment. e: Representative bright-field images of patient-derived kidney organoids after 7 days of treatment with CFTR inhibitor 172 (100 μM) or everolimus (10 μM) in the presence of forskolin. Scale bars, 300 μm in (b), (d, right), and (e) and 500 μm in (d, left). Adapted from Shimizu et al.

Almak için buraya tıklayınCistanche'nin Böbrekler Üzerindeki EtkileriVeCistanche özü nedir

Böbrek hastalıklarının komplikasyonlarının ele alınması

Kronik böbrek hastalığı (KBH) ile ilişkili başlıca komplikasyonlar, renal hematopoietik hormon eritropoietin (EPO) yetersiz üretiminin neden olduğu renal anemiyi içerir. Renal anemi, rekombinant insan EPO preparatlarının aralıklı olarak uygulanmasıyla başarılı bir şekilde tedavi edilmiş olsa da, ek fizyolojik tedavilere ihtiyaç vardır. EPO'nun embriyonik veya yetişkin şiddetli anemi sırasında karaciğerde de üretildiğini göz önünde bulundurarak, hiPSC'lerden (hiPSC-EPO hücreleri) başarılı bir şekilde EPO hücreleri üretmek için daha önce bildirilen karaciğer farklılaşma protokolünü değiştirdik. Bu hiPSC-EPO hücreleri, in vivo muadillerine benzer şekilde, hipoksik stimülasyona yanıt olarak EPO üretimini yukarı doğru düzenler. İnsan hematopoietik progenitör hücreleri kullanılarak yapılan koloni oluşumu deneylerine dayanarak, kültür süpernatanlarında bulunan EPO proteinleri, kırmızı soy üzerinde farklılaşmayı teşvik edici etkiler gösterdi. Ayrıca, bu hiPSC-EPO hücreleri, adenin kaynaklı bir fare modelinde transplantasyondan sonra 7 ay boyunca renal anemiyi iyileştirmiştir. Böylece, hiPSC-EPO hücreleri, renal aneminin tedavisi için yeni ilaçlar keşfetmek ve hücresel terapiler geliştirmek için kullanılabilir.

standartlaştırılmış Cistanche

hücre tedavisi

Hücre terapisi için hiPSC'den türetilen embriyonik böbrek progenitör hücrelerinin kullanımı araştırılmıştır. Böbrek hastalıkları için terapötik potansiyellerini araştırmak için, hiPSC'lerden üretilen NPC benzeri böbrek progenitör hücrelerini, farklılaşma yöntemimizi kullanarak iskemi/reperfüzyon hasarının neden olduğu bir akut böbrek hasarı (AKI) fare modelinin alt kapsülüne naklettik ve naklin önemli ölçüde baskılandığını bulduk. konakçı farelerde kan üre nitrojen (BUN) ve serum kreatinin (Cre) yükselmesi. Ek olarak, tedavi, tübüler nekroz gibi AKI kaynaklı histolojik hasarı önemli ölçüde iyileştirmiştir. Özellikle, kronik hastalık ilerlemesini yansıtan interstisyel fibroz da önemli ölçüde önlendi. Nakledilen progenitör hücreler, konakçı böbrek dokusuna entegrasyon olmadan AKI'yi iyileştirdi; bu, hiPSC'den türetilen renal progenitör hücreler tarafından salgılanan renal trofik faktörlerin parakrin etkilerinin terapötik faydadan büyük ölçüde sorumlu olduğunu düşündürür. Bu faktörlerin aydınlatılması, ABH'ye karşı hücresel tedavilerin ve yeni ilaçların geliştirilmesine yardımcı olacaktır.

Imberti ve ark. ayrıca sisplatin kaynaklı AKI'nın bir fare modelini tedavi etmek için hiPSC'den türetilen renal progenitör hücrelerin kullanılmasının terapötik faydasını da bildirdi. HiPSC'den türetilen NPC benzeri renal progenitör hücreleri kuyruk damarından AKI fare modeline enjekte ettiler. Bu transplantasyon tedavisi, azalmış BUN seviyeleri ve histolojik bulgularla kanıtlandığı gibi ABH'yi de önemli ölçüde iyileştirmiştir.

Renal progenitör hücrelerin üretilmesine yönelik farklılaşma protokolü AKI fare modelinden farklı olsa da, bu iki rapor ilk kez böbrek hastalığının tedavisi için hiPSC'den türetilen renal progenitör hücrelerin kullanılmasının potansiyel terapötik faydasını göstermektedir.

Bitkisel Cistanche

Sonuç ve gelecek perspektifi

hPSC'lerden embriyonik böbrek progenitör hücrelerinin ve böbrek dokusunun üretilmesinde önemli ilerleme kaydedilmiştir. Ancak yine de klinik uygulama öncesinde aşılması gereken bazı engeller bulunmaktadır. Böbrek rekonstrüksiyonu ile ilgili olarak, daha büyük böbrek dokularının ve toplayıcı kanalların toplandığı pelvis ve üreter benzeri yapıların oluşumu sağlanamamıştır. Ek olarak, hiPSC'den türetilen böbrek yapılarının büyük kan damarlarıyla entegrasyonu gereklidir. hiPSC'den türetilen renal progenitör hücrelerin kullanıldığı hücre tedavisi de bir KBH modelinde incelenmelidir. Son olarak, ADPKD dahil olmak üzere bir dizi böbrek hastalığı için hiPSC tabanlı modeller geliştirilmiştir ve böbrek hastalıklarına karşı ilaç adayı bileşikleri tanımlaması beklenmektedir.

Cistanche tubulosa özü

REFERANSLAR

1. Freedman BS, Lam AQ, Sundsbak JL, Iatrino R, Su X, Koon SJ, Wu M, Daheron L, Harris PC, Zhou J, Bonventre JV. PKD1 mutasyonları olan polikistik böbrek hastalarından alınan indüklenmiş pluripotent kök hücrelerde azaltılmış siliyer polisistin-2. J Am Soc Nefrol. 2013;24(10):1571–86.

2. Ameku T, Taura D, Sone M, Numata T, Nakamura M, Shiota F, Toyoda T, Matsui S, Araoka T, Yasuno T, Mae SI, Kobayashi H, 584 Clinical and Experimental Nephrology (2021) 25:574– 584 1 3 Kondo N, Kitaoka F, Amano N, Arai S, Ichisaka T, Matsuura N, Inoue S, Yamamoto T, Takahashi K, Asaka I, Yamada Y, Ubara Y, Muso E, Fukatsu A, Watanabe A, Sato Y, Nakahata T, Mori Y, Koizumi A, Nakao K, Yamanaka S, Osafune K. iPSC modelleri kullanılarak ADPKD'de intrakraniyal anevrizmalar için yeni bir risk faktörü olarak MMP1'in tanımlanması. Sci Rep. 2015;6:30013.

3. Forbes TA, Howden SE, Lawlor K, Phipson B, Maksimovic J, Hale L, Wilson S, Quinlan C, Ho G, Holman K, Bennetts B, Crawford J, Trnka P, Oshlack A, Patel C, Mallett A, Simons C, Küçük MH. Hastadan iPSC'den türetilmiş böbrek organoidleri, bir siliyopatik renal fenotipin fonksiyonel doğrulamasını gösterir ve altta yatan patogenetik mekanizmaları ortaya çıkarır. Ben J Hum Genet. 2018;102(5):816–31.

4. Tanigawa S, Islam M, Sharmin S, Naganuma H, Yoshimura Y, Haque F, Era T, Nakazato H, Nakanishi K, Sakuma T, Yamamoto T, Kurihara H, Taguchi A, Nishinakamura R. Nefrotik hastalık kaynaklı organoidler iPSC'ler, böbrek podositlerinde bozulmuş NEPHRIN lokalizasyonunu ve yarık diyafram oluşumunu tanımlar. Kök Hücre Raporları. 2018;11(3):727–40.

5. Düşük JH, Li P, Chew EGY, Zhou B, Suzuki K, Zhang T, Lian MM, Liu M, Aizawa E, Rodriguez Esteban C, Yong KSM, Chen Q, Campistol JM, Fang M, Khor CC, Foo JN , Izpisua Belmonte JC, Xia Y. Desenli nefron segmentleri ve bir de novo vasküler ağ ile insan PSC'den türetilmiş böbrek organoidlerinin üretilmesi. Hücre Kök Hücre. 2019;25(3):373–879.

6. Czerniecki SM, Cruz NM, Harder JL, Menon R, Annis J, Otto EA, Gulieva RE, Islas LV, Kim YK, Tran LM, Martins TJ, Pippin JW, Fu H, Kretzler M, Shankland SJ, Himmelfarb J, Moon RT, Paragas N, Freedman BS. Yüksek verimli tarama, insan pluripotent kök hücrelerinden böbrek organoid farklılaşmasını geliştirir ve otomatikleştirilmiş çok boyutlu fenotiplemeye olanak tanır. Hücre Kök Hücre. 2018;22(6):929–40.

7. Shimizu T, Mae SI, Araoka T, Okita K, Hotta A, Yamagata K, Osafune K. Hastalığa özgü insan iPSC'lerinden türetilen böbrek organoidlerini kullanan yeni bir ADPKD modeli. Biochem Biophys Res Kom. 2020;12:34–43.

8. Hitomi H, Kasahara T, Katagiri N, Hoshina A, Mae SI, Kotaka M, Toyohara T, Rahman A, Nakano D, Niwa A, Saito MK, Nakahata T, Nishiyama A, Osafune K. İnsan pluripotent kök hücre kaynaklı eritropoietin üreten hücreler farelerde renal anemiyi iyileştirir. Sci Transl Med. 2017;9(409):eaaj2300.

9. Toyohara T, Mae SI, Sueta SI, Inoue T, Yamagishi Y, Kawamoto T, Kasahara T, Hoshina A, Toyoda T, Tanaka H, ​​Araoka T, SatoOtsubo A, Takahashi K, Sato Y, Yamaji N, Ogawa S, Yamanaka S, Osafune K. İnsan kaynaklı pluripotent kök hücre türevli renal progenitörleri kullanan hücre tedavisi, farelerde akut böbrek hasarını iyileştirir. Kök Hücre Transl Med. 2015;4(9):980–92.

10. Hoshina A, Kawamoto T, Sueta SI, Mae SI, Araoka T, Tanaka H, ​​Sato Y, Yamagishi Y, Osafune K. İnsan iPSC'den türetilmiş böbrek progenitörlerini hücre yüzey işaretleri kullanarak zenginleştirmek için yeni yöntemin geliştirilmesi. Sci Rep. 2018;8(1):6375.

11. Imberti B, Tomasoni S, Ciampi O, Pezzotta A, Derosas M, Xinaris C, Rizzo P, Papadimou E, Novelli R, Benigni A, Remuzzi G, Morigi M. İnsan iPSC'lerinden elde edilen renal progenitörler, engraft ve restore function in a akut böbrek hasarının fare modeli. Sci Rep. 2015;5:8826.