摘要 基因组和组织工程的进步推动了癌症建模的重大进展和创新机会。人类诱导多能干细胞 (iPSC) 是一种成熟而强大的工具,可用于研究疾病特异性遗传背景下的细胞过程;然而,由于许多转化细胞无法成功进行重编程,它们在癌症中的应用受到了限制。在这里,我们回顾了人类 iPSC 在基因工程背景下对实体肿瘤进行建模的现状,包括如何将基础和主要编辑纳入“自下而上”的癌症建模中,这是我们为使用基因工程诱导转化的基于 iPSC 的癌症模型创造的一个术语。这种方法避免了对癌细胞进行重编程的需要,同时允许以高精度和可控性剖析转化、进展和转移背后的遗传机制。我们还讨论了各个工程方法的优势和局限性,并概述了建立未来模型的实验考虑因素。
Boxin Huang、Yong He、Elrade Rofaani、Feng Liang、Xiaochen Huang 等人。人类诱导多能干细胞在纳米纤维膜阵列单层上向同步神经网络自动分化。Acta Biomaterialia,2022 年,150,第 168-180 页。�10.1016/j.actbio.2022.07.038�。�hal-03818522�
摘要:甲氨蝶呤 (MTX) 是治疗类风湿性关节炎 (RA) 的一线疗法,然而,其使用可能受到副作用(尤其是注射后不适)的限制。当患者不耐受或反应迟钝时,可能需要二线或抗体疗法。叶酸靶向脂质体制剂 MTX (FL-MTX) 对关节炎爪有亲和性,可预防小鼠胶原诱导性关节炎 (CIA) 的发生。我们将药物与脂质的摩尔比优化为 0.15,并证明了这种形式在每周两次腹膜内 (ip) 注射 2 mg/kg MTX 时的治疗效果。这些改进的脂质体在发炎关节中的存在与爪肿胀程度和骨重塑活性成正比。与游离物质相比,FL-MTX 的肝肾消除率较低。 FL-MTX 腹腔注射或皮下注射 (sc) 的效果相同,每周两次 2 mg/kg FL-MTX(药物/脂质 0.15)在降低小鼠 CIA 模型的发病率和肿胀方面与 35 mg/kg MTX(相同途径和时间表)的效果相似或更有效。这些结果表明,FL-MTX 是一种比游离 MTX 治疗更有效的纳米治疗制剂。它对患者的潜在益处可能包括减少治疗频率和降低给定反应的总剂量。
摘要:遗传性视网膜疾病(IRD)影响着全球数百万人,是导致不可逆失明的主要原因。基于药物、基因增强或移植方法的治疗方法已被广泛研究和提出。在视网膜退行性疾病的基因疗法中,快速发展的基因组编辑 CRISPR/Cas 技术已成为一种新的潜在治疗方法。CRISPR/Cas 系统已成为眼科研究中强大的基因组编辑工具,不仅已应用于体内基因治疗的原理证明,而且还已广泛应用于培养皿中疾病模型的基础研究中。事实上,CRISPR/Cas 技术已被用于基因改造人类诱导多能干细胞(iPSC),以体外模拟视网膜疾病,测试体外药物和疗法并为自体移植提供细胞来源。在这篇综述中,我们将重点关注基于 iPSC 的细胞重编程和基因编辑技术的技术进步,以创建准确重现 IRD 机制的人类体外模型,从而开发治疗视网膜退行性疾病的方法。
巨核细胞系通常是未成熟细胞,不能转化为成熟的巨核细胞并产生血小板。正因为如此,使用细胞系或原代细胞对巨核细胞和血小板进行的一些常规研究被证明是有问题的。在本研究中,我们使用最近从人类诱导多能干 (iPS) 细胞建立的永生化巨核细胞祖细胞系 (imMKCL) 来阐明阿那格雷抑制血小板生成的分子机制。我们按如下方式制备 imMKCL。将含有 c-MYC、BMI1 和 BCL-XL 的强力霉素诱导慢病毒载体引入 imMKCL 以临床生产人工生成的血小板。6-8 去除强力霉素后,三种过表达的转基因被关闭;细胞开始分化,血小板在大约 5-7 天内生成(图 1A)。为了增强血小板的生成,在第 0 天添加了以下化合物:芳基烃受体拮抗剂 (SR1;美国马萨诸塞州默克密理博)、ROCK 抑制剂 (Y-27632;日本东京和光) 和 KP-457 (日本东京 Kaken Pharmaceutical Co. Ltd.)。KP-457 可有效保留糖蛋白 Ib (GPIb),也称为 CD42。如果没有它,GPIb 细胞外结构域的丢失会削弱血小板粘附细胞外基质并形成血栓的能力。9
结果:在心室编程刺激期间,DB/DB和HFHS喂养的小鼠显示出VT和T-WAVE替代品的增加。这些小鼠的心肌细胞表现出早期造影后的表现。 这两种模型均表明对副交感神经抑制的心率反应降低,表明自主神经功能障碍。 CGMP介导心脏副交感神经刺激,在DB/DB和HFHS喂养的小鼠的LV中降低。 相反,用可溶性鸟苷酸环化酶刺激(Riociguat)或磷酸二酯酶5抑制(sildenafil)降低VT诱导性的CGMP增强。 PKG1 lzm小鼠具有正常的自主响应性,但VT诱导性过高。 dB/db,HFHS和LZM小鼠分别表现出多活化的心肌糖原合酶三酶3βGSK3)。 此外,用TWS119抑制GSK3废除了这些小鼠的诱导VT。 舒张性胞质Ca 2+的重新摄取坡度在所有模型的心肌细胞中降低,而TWS119的GSK3抑制作用却反转了这种效果。 在HFHS-FED和LZM小鼠中抑制肌胞浆/内质网ca 2+ ATPase 2A-介导的Ca 2+再摄取的磷酸/磷酸磷脂(PLB)。心肌细胞表现出早期造影后的表现。这两种模型均表明对副交感神经抑制的心率反应降低,表明自主神经功能障碍。CGMP介导心脏副交感神经刺激,在DB/DB和HFHS喂养的小鼠的LV中降低。 相反,用可溶性鸟苷酸环化酶刺激(Riociguat)或磷酸二酯酶5抑制(sildenafil)降低VT诱导性的CGMP增强。 PKG1 lzm小鼠具有正常的自主响应性,但VT诱导性过高。 dB/db,HFHS和LZM小鼠分别表现出多活化的心肌糖原合酶三酶3βGSK3)。 此外,用TWS119抑制GSK3废除了这些小鼠的诱导VT。 舒张性胞质Ca 2+的重新摄取坡度在所有模型的心肌细胞中降低,而TWS119的GSK3抑制作用却反转了这种效果。 在HFHS-FED和LZM小鼠中抑制肌胞浆/内质网ca 2+ ATPase 2A-介导的Ca 2+再摄取的磷酸/磷酸磷脂(PLB)。CGMP介导心脏副交感神经刺激,在DB/DB和HFHS喂养的小鼠的LV中降低。相反,用可溶性鸟苷酸环化酶刺激(Riociguat)或磷酸二酯酶5抑制(sildenafil)降低VT诱导性的CGMP增强。PKG1 lzm小鼠具有正常的自主响应性,但VT诱导性过高。dB/db,HFHS和LZM小鼠分别表现出多活化的心肌糖原合酶三酶3βGSK3)。此外,用TWS119抑制GSK3废除了这些小鼠的诱导VT。舒张性胞质Ca 2+的重新摄取坡度在所有模型的心肌细胞中降低,而TWS119的GSK3抑制作用却反转了这种效果。在HFHS-FED和LZM小鼠中抑制肌胞浆/内质网ca 2+ ATPase 2A-介导的Ca 2+再摄取的磷酸/磷酸磷脂(PLB)。
心脏病涉及不可逆的心肌损伤,导致高发病率和死亡率。许多基于细胞的心脏体外模型已被提出作为非临床动物研究的补充方法。然而,大多数这些方法都难以准确复制成人心脏状况,例如心肌梗死和心室重塑病理。成人心脏内各种细胞类型(包括心肌细胞、成纤维细胞和内皮细胞)之间的复杂相互作用增加了大多数心脏病的复杂性。因此,心脏病诱发的机制不能归因于单细胞类型。因此,使用多细胞模型对于创建临床相关的体外细胞模型至关重要。本研究重点是使用人类诱导多能干细胞 (hiPSC) 生成自组织心脏类器官 (HO)。这些类器官由心肌细胞、成纤维细胞和内皮细胞组成,模仿人类心脏的细胞组成。通过各种技术确认了 HO 的多细胞组成,包括免疫组织化学、流式细胞术、q-PCR 和单细胞 RNA 测序。随后,在受控培养条件下对 HO 进行缺氧诱导的缺血和缺血-再灌注 (IR) 损伤。产生的表型类似于急性心肌梗死 (AMI),其特征是心脏细胞死亡、生物标志物分泌、功能缺陷、钙离子处理改变和搏动特性改变。此外,受到 IR 的 HO 有效地表现出心脏纤维化,显示胶原沉积、钙离子处理中断和模拟心脏病的电生理异常。这些发现对于体内 3D 心脏和疾病建模的进步具有重要意义。这些疾病模型为研究心脏疾病的动物实验提供了一种有希望的替代方案,并且它们也可作为药物筛选的平台以确定潜在的治疗靶点。
心脏二元组中的离子通道和细胞骨架蛋白在维持兴奋-收缩 (EC) 耦合和提供心脏稳态方面发挥着关键作用。这些二元组蛋白质的功能变化,无论是由遗传、表观遗传、代谢、治疗还是环境因素引起的,都会破坏正常的心脏电生理学,导致异常的 EC 耦合和心律失常。动物模型和异源细胞培养为基础心脏研究提供了阐明心律失常发病机制的平台;然而,这些传统系统并不能真正反映人类心脏电病理生理学。值得注意的是,具有相同遗传性通道病 (ICC) 基因变异的患者通常表现出不完全的外显率和不同的表现度,这强调了建立患者特定疾病模型以理解心律失常的机制途径和确定个性化疗法的必要性。患者特异性诱导多能干细胞衍生的心肌细胞 (iPSC-CM) 继承了患者的遗传背景,并反映了天然心肌细胞的电生理特征。因此,iPSC-CM 为心脏病建模和治疗筛选提供了一个创新且具有转化价值的关键平台。在这篇综述中,我们将研究患者特异性 iPSC-CM 如何在历史上演变为在培养皿中模拟心律失常综合征,以及它们在理解特定离子通道及其功能特征在引起心律失常中的作用方面的实用性。我们还将研究 CRISPR/Cas9 如何实现基于患者独立和变异诱导的 iPSC-CM 的心律失常模型的建立。接下来,我们将研究使用人类 iPSC-CM 进行体外心律失常建模的局限性,这种建模源于 iPSC 的变化或 iPSC 或 iPSC-CM 基因编辑引起的毒性,并探索如何解决这些障碍。重要的是,我们还将讨论新型 3D iPSC-CM 模型如何更好地捕捉体外特征,以及全光学平台如何提供非侵入性和高通量电生理数据,这些数据可用于分层新出现的心律失常变异和药物发现。最后,我们将研究提高 iPSC-CM 成熟度的策略,包括强大的基因编辑和光遗传学工具,这些工具可以在 iPSC-CM 中引入/修改特定离子通道并定制细胞和功能特征。我们预计 iPSC、新型基因编辑、3D 培养和细胞培养的协同作用将在未来几年内实现。
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