Multimodal Imaging for In Vivo Evaluation of Induced Pluripotent Stem Cells in a Murine Model of Heart Failure

2016 ◽  
Vol 41 (2) ◽  
pp. 192-199 ◽  
Author(s):  
Sebastian V. Rojas ◽  
Martin Meier ◽  
Robert Zweigerdt ◽  
Dominik Eckardt ◽  
Christian Rathert ◽  
...  
Keyword(s):  
Heart Failure ◽  
Stem Cells ◽  
Induced Pluripotent Stem Cells ◽  
Murine Model ◽  
Pluripotent Stem Cells ◽  
Multimodal Imaging ◽  
In Vivo Evaluation ◽  
Induced Pluripotent

scholarly journals Human Induced Pluripotent Stem Cells as a Disease Model System for Heart Failure

2020 ◽  
Author(s):  
Anton Deicher ◽  
Timon Seeger
Keyword(s):  
Heart Failure ◽  
Stem Cells ◽  
Induced Pluripotent Stem Cells ◽  
Pluripotent Stem Cells ◽  
Molecular Mechanisms ◽  
Model System ◽  
Cardiac Diseases ◽  
Therapeutic Approaches ◽  
Induced Pluripotent

Abstract Purpose of Review Heart failure is among the most prevalent disease complexes overall and is associated with high morbidity and mortality. The underlying aetiology is manifold including coronary artery disease, genetic alterations and mutations, viral infections, adverse immune responses, and cardiac toxicity. To date, no specific therapies have been developed despite notable efforts. This can especially be attributed to hurdles in translational research, mainly due to the lack of proficient models of heart failure limited translation of therapeutic approaches from bench to bedside. Recent Findings Human induced pluripotent stem cells (hiPSCs) are rising in popularity, granting the ability to divide infinitely, to hold human, patient-specific genome, and to differentiate into any human cell, including cardiomyocytes (hiPSC-CMs). This brings magnificent promise to cardiological research, providing the possibility to recapitulate cardiac diseases in a dish. Advances in yield, maturity, and in vivo resemblance due to straightforward, low-cost protocols, high-throughput approaches, and complex 3D cultures have made this tool widely applicable. In recent years, hiPSC-CMs have been used to model a wide variety of cardiac diseases, bringing along the possibility to not only elucidate molecular mechanisms but also to test novel therapeutic approaches in the dish. Summary Within the last decade, hiPSC-CMs have been exponentially employed to model heart failure. Constant advancements are aiming at improvements of differentiation protocols, hiPSC-CM maturity, and assays to elucidate molecular mechanisms and cellular functions. However, hiPSC-CMs are remaining relatively immature, and in vitro models can only partially recapitulate the complex interactions in vivo. Nevertheless, hiPSC-CMs have evolved as an essential model system in cardiovascular research.

scholarly journals Induced Pluripotent Stem Cells (iPSCs) in Vascular Research: from Two- to Three-Dimensional Organoids

2021 ◽  
Author(s):  
Anja Trillhaase ◽  
Marlon Maertens ◽  
Zouhair Aherrahrou ◽  
Jeanette Erdmann
Keyword(s):  
Stem Cells ◽  
Stem Cell ◽  
Induced Pluripotent Stem Cells ◽  
Stem Cell Research ◽  
Pluripotent Stem Cells ◽  
Embryonic Stem ◽  
Cell Types ◽  
3D Models ◽  
Induced Pluripotent

AbstractStem cell technology has been around for almost 30 years and in that time has grown into an enormous field. The stem cell technique progressed from the first successful isolation of mammalian embryonic stem cells (ESCs) in the 1990s, to the production of human induced-pluripotent stem cells (iPSCs) in the early 2000s, to finally culminate in the differentiation of pluripotent cells into highly specialized cell types, such as neurons, endothelial cells (ECs), cardiomyocytes, fibroblasts, and lung and intestinal cells, in the last decades. In recent times, we have attained a new height in stem cell research whereby we can produce 3D organoids derived from stem cells that more accurately mimic the in vivo environment. This review summarizes the development of stem cell research in the context of vascular research ranging from differentiation techniques of ECs and smooth muscle cells (SMCs) to the generation of vascularized 3D organoids. Furthermore, the different techniques are critically reviewed, and future applications of current 3D models are reported. Graphical abstract

scholarly journals Differentiation of human induced pluripotent stem cells into functional airway epithelium

2020 ◽  
Author(s):  
Engi Ahmed ◽  
Mathieu Fieldes ◽  
Chloé Bourguignon ◽  
Joffrey Mianné ◽  
Aurélie Petit ◽  
...  
Keyword(s):  
Stem Cells ◽  
Drug Discovery ◽  
Induced Pluripotent Stem Cells ◽  
Blood Sample ◽  
Pluripotent Stem Cells ◽  
Bronchial Epithelium ◽  
Neuroendocrine Cells ◽  
Induced Pluripotent

AbstractRationaleHighly reproducible in vitro generation of human bronchial epithelium from pluripotent stem cells is an unmet key goal for drug screening to treat lung diseases. The possibility of using induced pluripotent stem cells (hiPSC) to model normal and diseased tissue in vitro from a simple blood sample will reshape drug discovery for chronic lung, monogenic and infectious diseases.MethodsWe devised a simple and reliable method that drives a blood sample reprogrammed into hiPSC subsequently differentiated within 45 days into air-liquid interface bronchial epithelium (iALI), through key developmental stages, definitive-endoderm (DE) and Ventralized-Anterior-Foregut-Endoderm (vAFE) cells.ResultsReprogramming blood cells from one healthy and 3 COPD patients, and from skin-derived fibroblasts obtained in one PCD patient, succeeded in 100% of samples using Sendai viruses. Mean cell purity at DE and vAFE stages was greater than 80%, assessed by expression of CXCR4 and NKX2.1, avoiding the need of cell sorting. When transferred to ALI conditions, vAFE cells reliably differentiated within 4 weeks into bronchial epithelium with large zones covered by beating ciliated, basal, goblets, club cells and neuroendocrine cells as found in vivo. Benchmarking all culture conditions including hiPSCs adaptation to single-cell passaging, cell density and differentiation induction timing allowed for consistently producing iALI bronchial epithelium from the five hiPSC lines.ConclusionsReliable reprogramming and differentiation of blood-derived hiPSCs into mature and functional iALI bronchial epithelium is ready for wider use and this will allow better understanding lung disease pathogenesis and accelerating the development of novel gene therapies and drug discovery.

Δημιουργία, in vitro πολλαπλασιασμός και διαφοροποίηση ανθρώπινων επαγόμενων πολυδύναμων βλαστοκυττάρων

2016 ◽  
Author(s):  
Ιωάννα Βαρελά
Keyword(s):  
Stem Cells ◽  
Induced Pluripotent Stem Cells ◽  
Mesenchymal Stromal Cells ◽  
Stromal Cells ◽  
Pluripotent Stem Cells ◽  
Rt Pcr ◽  
Induced Pluripotent

Η ανακάλυψη της μεθόδου του κυτταρικού επαναπρογραμματισμού ανθρώπινων δερματικών ινοβλαστών σε επαγόμενα πολυδύναμα βλαστοκύτταρα (induced pluripotent stem cells, iPSCs) το 2007 άνοιξε το δρόμο για τη μελέτη και την εξατομικευμένη θεραπεία πολλών χρόνιων νόσων. Επιδιώξαμε να δημιουργήσουμε iPS - κυτταρικές σειρές επαναπρογραμματίζοντας μεσεγχυματικά στρωματικά κύτταρα (mesenchymal stromal cells, MSCs) μυελού των οστών, μέσω μιας μεθόδου επαναπρογραμματισμού χωρίς ενσωμάτωση γονιδίων στο γενετικό υλικό των κυττάρων. Δερματικοί ινοβλάστες από φυσιολογικούς δότες και μεσεγχυματικά στρωματικά κύτταρα μυελού των οστών από φυσιολογικό δότη μεταμόσχευσης μυελού των οστών και από ασθενή με β-Μεσογειακή αναιμία (β-ΜΑ) διαμολύνθηκαν, μέσω λιποσωματικών φορέων, με συνθετικά mRNA που κωδικοποιούν τους μεταγραφικούς παράγοντες Oct4, Klf4, Sox2, Lin28, c-Myc. Στη συνέχεια, τα κύτταρα ελέγχθηκαν σε καλλιέργειες για τον σχηματισμό αποικιών πολυδύναμων βλαστοκυττάρων. Οι αποικίες απομονώθηκαν και με συνεχείς ανακαλλιέργειες δημιουργήθηκαν κυτταρικές σειρές, οι οποίες εξετάστηκαν για την πολυδυναμία τους με μεθόδους ανίχνευσης της έκφρασης των μεταγραφικών παραγόντων πολυδυναμίας (κυτταρομετρία ροής, RT-PCR, μελέτη του μεταγραφώματος με RNA μικροσυστοιχίες). Ως θετικός μάρτυρας και μέτρο σύγκρισης χρησιμοποιήθηκε πολύ καλά χαρακτηρισμένη εμβρυονική σειρά πολυδύναμων βλαστοκυττάρων. Οι iPS-κυτταρικές σειρές μελετήθηκαν, επίσης, ως προς τη λειτουργική τους πολυδυναμία με τον έλεγχο της ικανότητας τους να δημιουργούν in vitro εμβρυϊκά σωματίδια και in vivo τερατώματα μετά από υποδόρια εμφύτευση τους σε ανοσοανεπαρκείς ποντικούς, και ως προς τη δυνατότητα διαφοροποίησής τους σε αιμοποιητικά προγονικά κύτταρα. Η γενετική σταθερότητα των κυτταρικών σειρών ελέγχθηκε με DNA μικροσυστοιχίες συγκριτικού γονιδιωματικού υβριδισμού (aCGH). Απομονώθηκαν 3 iPS κυτταρικές σειρές από κάθε δείγμα κυττάρων, οι οποίες εμφανίζουν μεταγράφωμα πανομοιότυπο με εκείνο των πολυδύναμων εμβρυονικών βλαστοκυττάρων και. δημιουργούν εμβρυϊκά σωματίδια in vitro και τερατώματα in vivo, τα οποία αποτελούνται από ιστούς καταγωγής και από τα τρία βλαστικά δέρματα. Τα iPSCs των κυτταρικών σειρών πολλαπλασιάζονται για μεγάλο χρονικό διάστημα χωρίς μορφολογικές ενδείξες διαφοροποίησης. Με τη μέθοδο aCGH, στις iPS κυτταρικές σειρές μετά την 10η ανακαλλιέργεια ανιχνεύθηκαν πολυμορφισμοί στον αριθμό αντιγράφων (CNVs), τα οποία ήταν ελλείμματα μεγέθους περίπου 3 Mb. Η διαφοροποίηση των iPSCs σε αιμοποιητικά προγονικά κύτταρα οδήγησε στην παραγωγή CD34+ κυττάρων σε ποσοστό 8-10% των παραχθέντων κυττάρων με ασθενούς έντασης συνέκφραση του CD45, προσομοιάζοντας στο αιμαγγειακό στελεχιαίο κύτταρο. Στην παρούσα διατριβή παρουσιάζεται, για πρώτη φορά στην Ελλάδα, εξ όσων γνωρίζουμε, η τεχνολογία παραγωγής ανθρώπινων iPSCs με μια ασφαλή και αξιόπιστη μέθοδο. Οι iPSCs-κυτταρικές σειρές μπορεί να χρησιμοποιηθούν στη μελέτη ασθενειών, στον έλεγχο φαρμάκων και στην ανάπτυξη πρωτοκόλλων ιστικής μηχανικής και κυτταρικής θεραπείας.

scholarly journals Reconstitution of prospermatogonial specification in vitro from human induced pluripotent stem cells

2020 ◽  
Vol 11 (1) ◽  
Author(s):  
Young Sun Hwang ◽  
Shinnosuke Suzuki ◽  
Yasunari Seita ◽  
Jumpei Ito ◽  
Yuka Sakata ◽  
...  
Keyword(s):  
Stem Cells ◽  
Induced Pluripotent Stem Cells ◽  
Pluripotent Stem Cells ◽  
Primordial Germ Cell ◽  
Postnatal Period ◽  
Germline Development ◽  
Specific Regulation ◽  
Induced Pluripotent

Abstract Establishment of spermatogonia throughout the fetal and postnatal period is essential for production of spermatozoa and male fertility. Here, we establish a protocol for in vitro reconstitution of human prospermatogonial specification whereby human primordial germ cell (PGC)-like cells differentiated from human induced pluripotent stem cells are further induced into M-prospermatogonia-like cells and T1 prospermatogonia-like cells (T1LCs) using long-term cultured xenogeneic reconstituted testes. Single cell RNA-sequencing is used to delineate the lineage trajectory leading to T1LCs, which closely resemble human T1-prospermatogonia in vivo and exhibit gene expression related to spermatogenesis and diminished proliferation, a hallmark of quiescent T1 prospermatogonia. Notably, this system enables us to visualize the dynamic and stage-specific regulation of transposable elements during human prospermatogonial specification. Together, our findings pave the way for understanding and reconstructing human male germline development in vitro.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document