成分明确条件下人多能性干细胞衍生的多能心血管前体细胞的高效诱导和自我更新

摘要

人多能干细胞(human pluripotent stem cells(hPSCs))(包括人胚胎干细胞(embryonic stem cells,ESCs)和诱导性多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSCs))衍生的多能心血管前体细胞(Cardiovascular progenitor cells,CVPCs),对于研究心血管发育和心脏疾病的细胞治疗具有重要的意义,但是它们的应用受到分化效率和稳定维持方面的挑战.本研究目标旨在通过调节早期发育过程中参与心血管特化和CVPCs自我更新的关键信号通路,来开发一种成分明确的高效获得并稳定扩增人多能干细胞衍生的心血管前体细胞的体系.在此,报道:在无饲养层、无血清、化学成分明确的培养条件下联合加入骨形成蛋白4(BMP4)、糖原合成酶激酶3(GSK3)抑制剂CHIR99021抗坏血酸(AA)进行诱导足以迅速将单层培养hPCs分化为成均一的CVPCs.在无滋养层细胞/无血清的条件下,当GSK3、BMP和Activin/Nodal信号通路被协同抑制时,可以使这些前体细胞在体外稳定的自我更新和扩增,扩大超过107倍.同时保持均一同质的多能心血管前体细胞的分子标志,并且这些增殖的CVPCs在体外能够高效地形成主要的心血管细胞类型:心肌细胞、平滑肌细胞和内皮细胞,而且不具有形成畸胎瘤的能力.综上所述,该体系可以高效的获得人多能干细胞衍生的心血管前体细胞并稳定扩增,为研究早期心血管发育提供了有力的工具,并为心肌再生医学提供了潜在的安全的细胞来源.