scholarly journals OncogenicPIK3CApromotes cellular stemness in an allele dose-dependent manner

2019 ◽  
Vol 116 (17) ◽  
pp. 8380-8389 ◽  
Author(s):  
Ralitsa R. Madsen ◽  
Rachel G. Knox ◽  
Wayne Pearce ◽  
Saioa Lopez ◽  
Betania Mahler-Araujo ◽  
...  
Keyword(s):  
Stem Cells ◽  
Pluripotent Stem Cells ◽  
Dependent Manner ◽  
Developmental Context ◽  
Epithelial Morphology ◽  
Pi3k Signaling Pathway ◽  
Induced Pluripotent

ThePIK3CAgene, which encodes the p110α catalytic subunit of PI3 kinase (PI3K), is mutationally activated in cancer and in overgrowth disorders known asPIK3CA-related overgrowth spectrum (PROS). To determine the consequences of geneticPIK3CAactivation in a developmental context of relevance to both PROS and cancer, we engineered isogenic human induced pluripotent stem cells (iPSCs) with heterozygous or homozygous knockin ofPIK3CAH1047R. While heterozygous iPSCs remained largely similar to wild-type cells, homozygosity forPIK3CAH1047Rcaused widespread, cancer-like transcriptional remodeling, partial loss of epithelial morphology, up-regulation of stemness markers, and impaired differentiation to all three germ layers in vitro and in vivo. Genetic analysis ofPIK3CA-associated cancers revealed that 64% had multiple oncogenicPIK3CAcopies (39%) or additional PI3K signaling pathway-activating “hits” (25%). This contrasts with the prevailing view thatPIK3CAmutations occur heterozygously in cancer. Our findings suggest that a PI3K activity threshold determines pathological consequences of oncogenicPIK3CAactivation and provide insight into the specific role of this pathway in human pluripotent stem cells.

scholarly journals Oncogenic PIK3CA promotes cellular stemness in an allele dose-dependent manner

2018 ◽  
Author(s):  
Ralitsa R. Madsen ◽  
Rachel G. Knox ◽  
Wayne Pearce ◽  
Saioa Lopez ◽  
Betania Mahler-Araujo ◽  
...  
Keyword(s):  
Stem Cells ◽  
Pluripotent Stem Cells ◽  
Dependent Manner ◽  
Developmental Context ◽  
Epithelial Morphology ◽  
Pi3k Signaling Pathway ◽  
Induced Pluripotent

AbstractThe PIK3CA gene, which encodes the p110α catalytic subunit of PI3-kinase (PI3K), is mutationally activated in cancer and in overgrowth disorders known as PIK3CA-related overgrowth spectrum (PROS). To determine the consequences of genetic PIK3CA activation in a developmental context of relevance to both PROS and cancer, we engineered isogenic human induced pluripotent stem cells (iPSCs) with heterozygous or homozygous knock-in of PIK3CAH1047R. While heterozygous iPSCs remained largely similar to wild-type cells, homozygosity for PIK3CAH1047R caused widespread, cancer-like transcriptional remodeling, partial loss of epithelial morphology, upregulation of stemness markers and impaired differentiation to all three germ layers in vitro and in vivo. Genetic analysis of PIK3CA-associated cancers revealed that 64 % had multiple oncogenic PIK3CA copies (39 %) or additional PI3K signaling pathway-activating “hits” (25 %). This contrasts with the prevailing view that PIK3CA mutations occur heterozygously in cancer. Our findings suggest that a PI3K activity threshold determines pathological consequences of oncogenic PIK3CA activation and provide the first insight into the specific role of this pathway in human pluripotent stem cells.

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.

scholarly journals Induced Pluripotent Stem Cells as Vasculature Forming Entities

2019 ◽  
Vol 8 (11) ◽  
pp. 1782 ◽  
Author(s):  
Antonio Palladino ◽  
Isabella Mavaro ◽  
Carmela Pizzoleo ◽  
Elena De Felice ◽  
Carla Lucini ◽  
...  
Keyword(s):  
Stem Cells ◽  
Endothelial Cells ◽  
Regenerative Medicine ◽  
Induced Pluripotent Stem Cells ◽  
Pluripotent Stem Cells ◽  
Tissue Growth ◽  
Safety Issues ◽  
Induced Pluripotent

Tissue engineering (TE) pursues the ambitious goal to heal damaged tissues. One of the most successful TE approaches relies on the use of scaffolds specifically designed and fabricated to promote tissue growth. During regeneration the guidance of biological events may be essential to sustain vasculature neoformation inside the engineered scaffold. In this context, one of the most effective strategies includes the incorporation of vasculature forming cells, namely endothelial cells (EC), into engineered constructs. However, the most common EC sources currently available, intended as primary cells, are affected by several limitations that make them inappropriate to personalized medicine. Human induced Pluripotent Stem Cells (hiPSC), since the time of their discovery, represent an unprecedented opportunity for regenerative medicine applications. Unfortunately, human induced Pluripotent Stem Cells-Endothelial Cells (hiPSC-ECs) still display significant safety issues. In this work, we reviewed the most effective protocols to induce pluripotency, to generate cells displaying the endothelial phenotype and to perform an efficient and safe cell selection. We also provide noteworthy examples of both in vitro and in vivo applications of hiPSC-ECs in order to highlight their ability to form functional blood vessels. In conclusion, we propose hiPSC-ECs as the preferred source of endothelial cells currently available in the field of personalized regenerative medicine.

scholarly journals Generation of male germ cells from induced pluripotent stem cells (iPS cells): an in vitro and in vivo study

2012 ◽  
Vol 14 (4) ◽  
pp. 574-579 ◽  
Author(s):  
Yong Zhu ◽  
Hong-Liang Hu ◽  
Peng Li ◽  
Shi Yang ◽  
Wei Zhang ◽  
...  
Keyword(s):  
Stem Cells ◽  
Induced Pluripotent Stem Cells ◽  
Germ Cells ◽  
Pluripotent Stem Cells ◽  
Ips Cells ◽  
In Vivo Study ◽  
Male Germ Cells ◽  
Induced Pluripotent
Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document