Preliminary Exposure to Histone Deacetylase Inhibitors Changes the Direction of Human IPSCs Differentiation with the Formation of Cardiospheres Instead of Skin Organoids

V. K. Abdyev; Абдыев В. К.; A. A. Riabinin; Рябинин А. А.; E. D. Erofeeva; Ерофеева Е. Д.; M. D. Pankratova; Панкратова М. Д.; E. A. Vorotelak; Воротеляк Е. А.; A. V. Vasiliev; Васильев А. В.

doi:10.31857/S0475145023060022

Предварительное воздействие ингибиторов деацетилаз гистонов изменяет направление дифференцировки ИПСК человека с формированием кардиосфер вместо кожных органоидов

Авторы: Абдыев В.К.¹, Рябинин А.А.¹, Ерофеева Е.Д.², Панкратова М.Д.¹^,2, Воротеляк Е.А.¹, Васильев А.В.¹^,2
Учреждения:
1. Институт биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН
2. Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, биологический факультет
Выпуск: Том 54, № 6 (2023)
Страницы: 389-396
Раздел: КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
URL: https://rjsvd.com/0475-1450/article/view/669911
DOI: https://doi.org/10.31857/S0475145023060022
EDN: https://elibrary.ru/HKRZYI
ID: 669911

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Плюрипотентные стволовые клетки (ПСК) являются уникальным типом клеток, способным дифференцироваться во все типы клеток организма. В культуре ПСК могут существовать субпопуляции с различным уровнем плюрипотентности, что приводит к различным результатам при их дифференцировке. Одним из ключевых факторов, определяющих состояния плюрипотентности и влияющих на потенциал дифференцировки ПСК, является эпигенетическое состояние клеток, в том числе уровень деацетилирования гистонов. Активация деацетилазы гистонов (HDAC) в ПСК человека и мыши увеличивает процентное содержание гетерохроматина. В данной работе мы использовали протокол дифференцировки эмбриоидных телец из индуцированных плюрипотентных клеток человека (чИПСК), рассчитанный на формирование эктодермы и нейроэктодермы с последующим их развитием в кожные органоиды. Однако после воздействовия на чИПСК ингибиторов HDAC (бутирата натрия и вальпроевой кислоты), направление их дифференцировки менялось: формировалась мезодерма, которая в дальнейшем развивалась в сокращающиеся кардиосферы.

Ключевые слова

чИПСК, направленная дифференцировка, HDAC, кожный органоид, эктодерма, нейроэктодерма, HDACi, кардиосферы

Список литературы

Balafkan N., Mostafavi S., Schubert M. et al. A method for differentiating human induced pluripotent stem cells toward functional cardiomyocytes in 96-well microplates // Sci. Rep. 2020. V. 10. № 1. 18498. PMID: 33116175; PMCID: PMC7595118.https://doi.org/10.1038/s41598-020-73656-2
Brons I., Smithers L.E., Trotter M.W.B. et al. Derivation of pluripotent epiblast stem cells from mammalian embryos // Nature. 2007. V. 448. № 7150. P. 191–195. https://doi.org/10.1038/nature05950
Fischer B., Meier A., Dehne A. et al. A complete workflow for the differentiation and the dissociation of hiPSC-derived cardiospheres // Stem Cell Res. 2018. V. 32. P. 65–72. Epub 2018 Aug 24. PMID: 30218895. https://doi.org/10.1016/j.scr.2018.08.015
Johnstone R.W. Histone-deacetylase inhibitors: novel drugs for the treatment of cancer // Nature. 2002. V. 1. № 4. P. 287–299. https://doi.org/10.1038/nrd772
Lagarkova M.A., Eremeev A.V., Svetlakov A.V. et al. Human embryonic stem cell lines isolation, cultivation, and characterization // In Vitro Cell Dev. Biol. Anim. 2010. V. 46. № 3–4. P. 284–293. https://doi.org/10.1007/s11626-010-9282-6
Lau K.X., Mason E.A., Kie J. et al. Unique properties of a subset of human pluripotent stem cells with high capacity for self-renewal // Nature Communications. 2020. V. 11. № 1. P. 1–18. https://doi.org/10.1038/s41467-020-16214-8
Lee J., Koehler K.R. Skin organoids: A new human model for developmental and translational research // Exp. Dermatol. 2021. V. 30. № 4. P. 613–620. Epub 2021 Feb 18. PMID: 33507537; PMCID: PMC8265774.4).https://doi.org/10.1111/exd.14292
Lee J., Rabbani C.C., Gao H. et al. Hair-bearing human skin generated entirely from pluripotent stem cells // Nature. 2020. V. 582. № 7812. P. 399–404.
Saraiva N.Z., Oliveira C.S., Garcia J.M. Histone acetylation and its role in embryonic stem cell differentiation // World J. Stem. Cells. 2010. V. 2. № 6. P. 121–126. https://doi.org/10.4252/WJSC.V2.I6.121
Seto E., Yoshida M. Erasers of histone acetylation: The histone deacetylase enzymes // Cold Spring Harb Perspect Biol. 2014. V. 6. № 4. a018713. https://doi.org/10.1101/CSHPERSPECT.A018713
Shkumatov A., Baek K., Kong H. Matrix rigidity-modulated cardiovascular organoid formation from embryoid bodies // PLoS One. 2014. V. 14. № 9. 4 PMID: 24732893; PMCID: PMC3986240.https://doi.org/10.1371/journal.pone.0094764
Takahashi K., Yamanaka S. Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors // Cell. 2006. V. 126. № 4. P. 663–676. https://doi.org/10.1016/j.cell.2006.07.024
Teslaa T., Chaikovsky A.C., Lipchina I. et al. a-Ketoglutarate accelerates the initial differentiation of primed human pluripotent stem cells cell metabolism differentiation of primed human pluripotent stem cells // Cell Metabolism. 2016. V. 24. P. 485–493. https://doi.org/10.1016/j.cmet.2016.07.002
Toyooka Y., Shimosato D., Murakami K. et al. Identification and characterization of subpopulations in undifferentiated ES cell culture // Development. 2008. V. 135. № 5. P. 909–918. https://doi.org/10.1242/DEV.017400
Zhao M., Tang Y., Zhou Y., Zhang J. Deciphering role of wnt signalling in cardiac mesoderm and cardiomyocyte differentiation from human iPSCs: Four-dimensional control of Wnt pathway for hiPSC-CMs differentiation // Sci. Rep. 2019. V. 18. № 9. 1. PMID: 31852937; PMCID: PMC6920374.https://doi.org/10.1038/s41598-019-55620-x