鳥類前顎内胚葉/中胚葉は、マウス胚性幹細胞の心筋細胞分化を誘導します

損傷した心筋を胚性幹（ES）細胞由来の組織で再生する能力については、現在広範な研究が行われています。移植療法の前提条件として、ES 細胞を心臓の表現型に誘導するための戦略を開発する必要があります。この目的に向けて、原腸形成期のニワトリ胚の前側方内胚葉（心臓前内胚葉）が心臓前中胚葉と非心臓前中胚葉の両方で心筋細胞の分化を強力に誘導するという以前の発見に基づいて、胚誘導のメカニズムからの手がかりが利用されてきた。フィーダー/インデューサー細胞として機能する鳥の心前内胚葉がマウス ES (mES) 細胞の心筋細胞への高い変換率を誘導するとの仮説を立てると、共培養された ES 細胞由来の胚様体 (EB) の大部分 (約 65%) が、心筋細胞が豊富で、リズミカルな収縮を示しました。対照的に、単独で、またはマウス胎児線維芽細胞のフィーダー層または鳥類の非心臓前後内胚葉上で培養したマウスEBは、心筋細胞を7%〜16%しか含まず、一方、心拍の発生率は比較的低かった(<10%)。mES細胞を、外植された心臓前内胚葉/中胚葉の二重層と共培養すると、律動的に収縮するEBの発生率が100%に増加した。リズミカルに収縮する細胞がマウス ES 細胞に由来することを検証するために、鳥の心臓前内胚葉/中胚葉で馴化した無細胞培地を使用して、心臓の制御下にある核 LacZ レポーター マーカー遺伝子を含む mES 細胞株の筋細胞分化を誘導しました。特異的なα-ミオシン重鎖プロモーターにより、EB の 92% でリズミカルな収縮が生じ、細胞の大部分 (平均 = 86%) が心筋細胞として同定されました。鳥類の心前内胚葉/中胚葉によって調整された培地の誘導効果は、ES 細胞における心筋細胞の分化を誘導する因子を生化学的に定義する機会を提供する可能性があります。この記事の全文は、オンライン http://circres.ahajournals.org でご覧いただけます。

The ability to regenerate damaged myocardium with tissue derived from embryonic stem (ES) cells is currently undergoing extensive investigation. As a prerequisite to transplantation therapy, strategies must be developed to induce ES cells to the cardiac phenotype. Toward this end, cues from mechanisms of embryonic induction have been exploited, based on previous findings that anterior lateral endoderm (precardiac endoderm) from gastrulation-stage chick embryos potently induces cardiac myocyte differentiation in both precardiac and nonprecardiac mesoderm. Hypothesizing that avian precardiac endoderm acting as feeder/inducer cells would induce high percentage conversion of murine ES (mES) cells into cardiac myocytes, it was observed that the majority (approximately 65%) of cocultured ES cell-derived embryoid bodies (EBs) were enriched in cardiac myocytes and exhibited rhythmic contractions. By contrast, mouse EBs cultured alone, or on feeder layers of mouse embryonic fibroblasts or avian nonprecardiac posterior endoderm, contained only 7% to 16% cardiac myocytes while exhibiting a relatively low incidence (<10%) of beating. When mES cells were cocultured with a bilayer of explanted precardiac endoderm/mesoderm, the incidence of rhythmically contractile EBs increased to 100%. To verify that the rhythmically contractile cells were derived from murine ES cells, cell-free medium conditioned by avian precardiac endoderm/mesoderm was used to induce myocyte differentiation in a mES cell-line containing a nuclear LacZ reporter marker gene under control of the cardiac-specific alpha-myosin heavy chain promoter, resulting in rhythmic contractility in 92% of EBs in which the majority of cells (average=86%) were identified as cardiac myocytes. The inductive efficacy of medium conditioned by avian precardiac endoderm/mesoderm may provide an opportunity to biochemically define factors that induce cardiac myocyte differentiation in ES cells. The full text of this article is available online at http://circres.ahajournals.org.