XiaoMi-AI文件搜索系统
World File Search SystemhiPSC
用于神经器官生物整合和刺激的可拉伸网状微电子技术
* 通讯作者 三维 (3D) 培养方法的进步已导致类器官的产生，这些类器官重现了人类神经系统各个领域的细胞和生理特征。尽管已经开发出微电极用于与神经组织建立长期电生理接口，但对微电极和自由漂浮类器官之间长期接口的研究仍然有限。在本研究中，我们报告了一种可拉伸的柔软网状电极系统，该系统在 3D 类器官中建立了与人类神经元的密切体外电接口。我们的网状电极由基于聚（3,4-乙烯二氧噻吩）聚苯乙烯磺酸盐 (PEDOT:PSS) 的导电水凝胶电极阵列和弹性体聚（苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯） (SEBS) 作为基材和封装材料构成。这种网状电极可以在 50% 压缩应变和 50% 拉伸应变下的缓冲溶液中保持稳定的电化学阻抗。我们已成功在这种聚合物网上培养了多能干细胞衍生的人类皮质类器官 (hCO) 超过 3 个月，并证明类器官很容易与网状物整合。通过同时进行刺激和钙成像，我们表明通过网状电刺激可以引发强度依赖性钙信号，与双极立体电极的刺激相当。该平台可用作监测和调节神经精神疾病体外模型电活动的工具。简介网状电极是一种新兴的脑组织慢性电生理接口平台 1,2 。与由硅等硬质材料制成的传统多电极阵列或柄探针不同，网状电极由柔性导电互连线和绝缘聚合物材料封装的电极组成。由于多种原因，网状电极已被证明能够实现稳定的长期接口。首先是它们的弯曲刚度低：通过具有薄层，它们可能更容易与神经组织贴合，从而最大程度地减少异物相互作用 3 。其次，网状电极排除的体积远小于其他技术（例如实心电极插入物）。网状电极可以做得小于 1 微米，并且已被证明在注入液体溶液后会膨胀和扭开 4,5 。网状电极的一个潜在应用领域是刺激和监测 3D 神经类器官中电活动的出现。神经类器官最初是人类诱导多能干细胞 (hiPSC) 的 3D 聚集体。随着时间的推移，hiPSC 衍生的分化细胞自组织成 3D 结构，重现发育神经轴域的某些方面 6 。这些类器官或它们的组合形成组装体，可用于研究早期
iPSC 临床前景：前景光明 - Alacrita
细胞和基因疗法 (CGT) 正在改变生物制药公司治疗和治愈某些疾病的方式。从病毒载体到 CAR-T 细胞，CGT 的格局正在我们眼前迅速演变。一种结合多种 CGT 的方法是使用体细胞衍生细胞来产生多能人类干细胞，这些干细胞可以重新分化为终末细胞类型，以治疗和研究疾病。在过去十年中，在利用诱导多能干细胞 (hiPSC) 建模特定器官和微环境细胞系统方面取得了重大进展，包括心脏、肺、肝脏、胰腺和中枢神经系统 (CNS) 1 等（图 1）。通过使用转录因子或小分子，人类多能细胞已经分化成在形态、转录和功能上与其原代细胞非常相似的状态。这使得能够对处于成熟度和疾病各个阶段的细胞系统进行建模（图 1）。事实上，自 2006 年发现该技术以来，实现所需细胞类型多样性和特异性的能力已得到显著提高 2 。结合最近人们对 CGT 兴趣的激增，使用 iPSC 技术进行治疗干预的潜力非常光明。
高效 CRISPR/Cas9 介导全色盲患者来源的 iPSC 中纯合突变的校正
摘要：全色盲是一种常染色体隐性遗传病，患者视锥细胞会逐渐退化，导致色盲和视力下降，以及其他严重的眼部病变。它属于一类遗传性视网膜营养不良症，目前尚无治疗方法。尽管一些正在进行的基因治疗研究报告了功能改善，但仍应开展更多努力和研究以增强其临床应用。近年来，基因组编辑已成为个性化医疗最有前途的工具之一。在本研究中，我们旨在通过 CRISPR/Cas9 和 TALENs 技术纠正全色盲患者 hiPSC 中的纯合 PDE6C 致病变异。在这里，我们展示了 CRISPR/Cas9 的高基因编辑效率，但 TALENs 近似值不高。尽管少数经过编辑的克隆表现出杂合的靶向缺陷，但具有潜在恢复的野生型 PDE6C 蛋白的校正克隆的比例占所分析克隆总数的一半以上。此外，它们中没有一个出现脱靶畸变。这些结果对单核苷酸基因编辑的进展和未来治疗全色盲的策略的发展做出了重大贡献。
动态电刺激促进了HIPSC-CM分化和功能
动态电刺激促进了HIPSC-CM分化和功能抽象的人类诱导的多能干细胞分化的心肌细胞（HIPSC-CMS）具有很大的潜力，可以解决心血管疾病，但由于其功能不成熟而受阻。在心脏病发生过程中测得的复杂电势表明，外源性电刺激在改善心脏分化和功能方面的潜力。在此，我们创建，验证和实施低成本的电刺激装置，以刺激心脏分化期间的hipsc。值得注意的是，我们的开源设备可以生成复杂的电刺激状态，这些刺激状态可能会随着时间的流逝而变化和脉冲持续时间。我们的结果表明，分化过程中的动态刺激提高了心脏分化效率，钙处理和流速性，并促进了与静态刺激或没有刺激控制的显着转录组途径富集。动态刺激可以通过肌节发育增强电化学耦合并促进心源途径的表达。我们预计可以生成更复杂的动态电刺激方案，以进一步优化HIPSC-CM功能和成熟度。简介
开发源自IPSC的用于神经退行性疾病建模的IPSC的技术：通过
神经退行性疾病是成人发作的神经系统疾病，众所周知，很难对药物发现和发育进行建模，因为大多数模型无法准确地概括有关疾病相关细胞中的病理学，因此很难探索神经退行性疾病的潜在机制。因此，已经开发出人类或动物细胞的替代模型来弥合差距，并通过试图模仿神经元和神经胶质细胞相互作用以及更多的机制来更准确地预测新的治疗策略的影响。与2007年最初产生的人类诱导的多能干细胞的出现同时，可以将来自患者的人类诱导的多能干细胞（HIPSC）的可访问性区分开，可以区分与疾病相关的神经元，从而为体外建模，药物测试和治疗策略提供无与伦比的平台。最近开发了源自IPSC的三维（3D）脑器官，作为研究神经退行性疾病的病理特征的最佳替代模型。本评论重点介绍了当前基于IPSC的疾病建模的概述以及结合了神经退行性疾病的IPSC模型开发的最新进展。此外，还提出了现有的基于脑器官的疾病建模的阿尔茨海默氏病。我们还讨论了建模的区域特定脑器官的当前方法论，其潜在的应用，强调了脑器官，作为对患者特异性疾病建模，个性化疗法的建模的有前途的平台，并为持续的或未来的临床试验设计了主体技术。
亲本和子代获得 1q 染色体重复
图 1 hiPSC-NSC 的生成和核型分析。A、在 Matrigel 上生长的 R-iPSC4-hiPSC 菌落。B、用胶原酶 IV 消化 hiPSC 后形成的胚状体 (EB)。C、用 TGF β 抑制剂 SB421543 和 BMP 抑制剂 dorsomorphin 处理的 EB 接种到聚-l-鸟氨酸和层粘连蛋白包被的板上后 7-10 天出现玫瑰花结状结构。D、通过解离玫瑰花结状结构并接种到聚-l-鸟氨酸和层粘连蛋白包被的板上获得神经外胚层细胞。E、F、这些细胞表达 NSC 标记物 Nestin (E) 并在分化第 30 天分化为表达微管相关蛋白 2 (MAP2) 的神经元 (F)。细胞核用 Hoechst 33342 (蓝色) 染色。比例尺：100 µ m。G、H、基于全基因组 SNP 阵列的 hiPSC-NSC 核型分析。针对位于该区域的阵列上所有 SNP，绘制了每条染色体的 B 等位基因频率（上图）和 log 2 R 比率（下图）。每个点都是一个 SNP。虽然第 10 代（p10）的细胞没有显示任何主要核型异常（G），但 p16 的 hiPSC-NSC 表现出 1 号染色体整个长臂的重复，dup(1)q（H）
干细胞研究
SPG11 中的双等位基因致病变异编码了 spatacsin，可导致罕见的运动神经元疾病，如遗传性痉挛性截瘫 11 型 (SPG11-HSP)、夏科-马里-图斯病和青少年型肌萎缩侧索硬化症-5 (ALS5)。SPG11-HSP 是最常见的复杂常染色体隐性 HSP。除了下肢痉挛和截瘫外，SPG11-HSP 患者还存在其他症状，如认知能力下降、上肢无力和周围神经病变（Pozner et al., 2020）。SPG11 编码一种 ~280 kDa 的蛋白质，称为 spatacsin，其参与自噬溶酶体机制的功能和囊泡运输。然而，由于缺乏特异性抗体，spatacsin 的确切功能尚不清楚。为了克服这一障碍，我们生成了一种内源标记的 SPG11 人诱导多能干细胞 (hiPSC) 系 (SPG11-HA)。标记是通过使用 CRISPR/Cas9 技术将具有同源定向修复的 HA 标签插入市售人类游离型 iPSC 系 (A18945；Thermo Fisher Scientific) 中进行的。用编码 SpCas9、GFP 和单个向导 RNA (gRNA；addgene) 的载体以及单链寡核苷酸 (ssODN) 供体 DNA 进行核转染。ssODN 包含一个 HA 编码区，两侧是 ~66 – 67 个核苷酸同源臂（图 1 AB）。经过单细胞分选程序和克隆扩增后，通过 PCR 扩增和桑格测序鉴定出阳性候选者（图 1 A）。通过 Sanger 和 Amplicon/NGS 测序确认了基因型 (图 1 A、C)。在预测的脱靶位点未检测到致病变异 (图 S1 A)。与未经过 CRISPR 过程的 iPSC 对照细胞 (ctrl) 相比，染色体微阵列分析未发现核转染报告系中存在任何从头拷贝数变异 (CNV) (图 1 D)。然而，在这两种细胞系中均发现了 20q11.21 处的增益。这种 CNV 在 hiPSC 和癌症中反复出现，表明它具有增殖或生存优势 (Nguyen et al., 2014)。ctrl 和 SPG11-HA iPSC 均表现出典型的多能性细胞样形态，并经支原体检测呈阴性 (图 S1 BC)。两种细胞系均表达多能性标记，并在三系分化范式测试中分化为所有三个胚层的衍生物（图 1 EF；图 S1 D；表 1）。为了验证报告细胞系的功能，通过蛋白质印迹研究了标记的 spatacsin 的表达。正如预期的那样，HA 标记的 spatacsin 在 280 kDa 的大小下可检测到（图 1 G）。由于 spatacsin 功能丧失后表现出一系列神经系统症状，因此评估了神经分化能力。近 90% 的分化对照和 SPG11-HA 神经祖细胞 (NPC) 表达
博士后奖学金-CAR T细胞神经毒性
博士后奖学金 - 电源T-Cell神经毒性目前可在美国食品和药物管理局国家毒理学研究中心（NCTR）神经毒理学部（FDA）的神经毒理学部门获得，位于杰斐逊实验室校园的杰弗森校园，位于杰弗森，阿尔基萨斯，小洛克（Little Rock）。成功的候选人将参加一个多学科项目，以开发和表征与人相关的模型，以评估嵌合抗原受体（CAR）T细胞诱导的神经毒性。该项目旨在使用新的替代方法来评估CD19 CAR T细胞疗法后观察到的神经不良事件是否可以在体外环境中复制。该模型使用患者衍生的诱导多能干细胞（HIPSC）和微生物生理系统（器官芯片）来重现儿科和成人神经血管单元。候选人将与NCTR和其他FDA中心的FDA调查人员合作。在项目期间，将积极鼓励候选人在内部和外部会议上介绍研究，并在同行评审的期刊上发布调查结果。合格的候选人应目前在相关领域之一（例如神经科学，毒理学/遗传毒理学，细胞和分子生物学，生物医学科学）中攻读或获得博士学位。学位必须在约会开始日期的五年内获得。首选技能：
棕色脂肪组织作为胰岛类器官移植的独特利基：体内成像的见解
背景。人类诱导的多能干细胞（HIPSC）衍生的胰岛类器官的移植是一种有前途的1型糖尿病（T1D）的细胞替代疗法。重要的是要通过识别具有高血管化和足够容纳的新移植部位来提高胰岛类器官移植的疗效，以支持具有高氧递送能力的移植物存活。方法。产生了人类诱导的多能干细胞系（HIPSCS-L1），以构成表达荧光素酶。表达荧光素酶的hipscs被分化为胰岛类器官。将胰岛类器官移植到非肥胖糖尿病/严重的合并免疫缺陷疾病（NOD/SCID）小鼠的肩cap骨脂肪组织（BAT）中，作为蝙蝠组，在NOD/SCID小鼠的左肾胶囊（KC）下，作为对照组，作为对照组，分别为tivers-tivers-tivers-tivers-tivers-tivers-tivers-tivers-tivers-tivers-tivers-tivers-tivers-tivers-tivers-tiver。在第1、7、14、28、35、42、49、56和63后移植后，进行了类器官移植物的生物发光成像（BLI）。结果。BLI信号，包括BAT和对照组。BAT和KC组的BLI信号逐渐降低。然而，左KC下的移植BLI信号强度大大降低的速度要快得多。此外，我们的数据表明，将移植到链蛋白酶诱导的糖尿病小鼠中的胰岛器官恢复了正常血糖。正电子发射断层扫描/MRI验证了胰岛类器官是否在这些糖尿病小鼠的预期位置移植。结论。免疫荧光染色显示出胰岛素和胰高血糖素染色所证实的功能类器官移植物的存在。我们的结果表明，BAT是T1D治疗的胰岛类器官移植的潜在理想部位。
使用人类诱导性多能干细胞衍生的多细胞心脏类器官模拟急性心肌梗死和心脏纤维化
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。