scholarly journals Transplantation of iPSC-derived TM cells rescues glaucoma phenotypes in vivo

2016 ◽  
Vol 113 (25) ◽  
pp. E3492-E3500 ◽  
Author(s):  
Wei Zhu ◽  
Oliver W. Gramlich ◽  
Lauren Laboissonniere ◽  
Ankur Jain ◽  
Val C. Sheffield ◽  
...  

Glaucoma is a common cause of vision loss or blindness and reduction of intraocular pressure (IOP) has been proven beneficial in a large fraction of glaucoma patients. The IOP is maintained by the trabecular meshwork (TM) and the elevation of IOP in open-angle glaucoma is associated with dysfunction and loss of the postmitotic cells residing within this tissue. To determine if IOP control can be maintained by replacing lost TM cells, we transplanted TM-like cells derived from induced pluripotent stem cells into the anterior chamber of a transgenic mouse model of glaucoma. Transplantation led to significantly reduced IOP and improved aqueous humor outflow facility, which was sustained for at least 9 wk. The ability to maintain normal IOP engendered survival of retinal ganglion cells, whose loss is ultimately the cause for reduced vision in glaucoma. In vivo and in vitro analyses demonstrated higher TM cellularity in treated mice compared with littermate controls and indicated that this increase is primarily because of a proliferative response of endogenous TM cells. Thus, our study provides in vivo demonstration that regeneration of the glaucomatous TM is possible and points toward novel approaches in the treatment of this disease.

2021 ◽  
Vol 22 (9) ◽  
pp. 4616
Author(s):  
Fa Yuan ◽  
Mingwei Wang ◽  
Kangxin Jin ◽  
Mengqing Xiang

Glaucoma, the second leading cause of blindness worldwide, is an incurable neurodegenerative disorder due to the dysfunction of retinal ganglion cells (RGCs). RGCs function as the only output neurons conveying the detected light information from the retina to the brain, which is a bottleneck of vision formation. RGCs in mammals cannot regenerate if injured, and RGC subtypes differ dramatically in their ability to survive and regenerate after injury. Recently, novel RGC subtypes and markers have been uncovered in succession. Meanwhile, apart from great advances in RGC axon regeneration, some degree of experimental RGC regeneration has been achieved by the in vitro differentiation of embryonic stem cells and induced pluripotent stem cells or in vivo somatic cell reprogramming, which provides insights into the future therapy of myriad neurodegenerative disorders. Further approaches to the combination of different factors will be necessary to develop efficacious future therapeutic strategies to promote ultimate axon and RGC regeneration and functional vision recovery following injury.


2020 ◽  
Author(s):  
Engi Ahmed ◽  
Mathieu Fieldes ◽  
Chloé Bourguignon ◽  
Joffrey Mianné ◽  
Aurélie Petit ◽  
...  

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.


2016 ◽  
Author(s):  
Ιωάννα Βαρελά

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.


2020 ◽  
Vol 11 (1) ◽  
Author(s):  
Young Sun Hwang ◽  
Shinnosuke Suzuki ◽  
Yasunari Seita ◽  
Jumpei Ito ◽  
Yuka Sakata ◽  
...  

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.


2009 ◽  
Vol 247 (10) ◽  
pp. 1353-1360 ◽  
Author(s):  
Akiyasu Kanamori ◽  
Maiko Naka ◽  
Masahide Fukuda ◽  
Makoto Nakamura ◽  
Akira Negi

Stem Cells ◽  
2017 ◽  
Vol 35 (11) ◽  
pp. 2239-2252 ◽  
Author(s):  
Pooja Teotia ◽  
Matthew J. Van Hook ◽  
Christopher S. Wichman ◽  
R. Rand Allingham ◽  
Michael A. Hauser ◽  
...  

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document