ヒト胚性幹細胞からのドーパミン作動性ニューロンの生成における間質由来誘導活性の評価

ドーパミン作動性（DA）ニューロンの産生は、ヒト胚性幹細胞（HESC）研究の主要な目標です。DAニューロンは、マウスPA6間質細胞株と共培養によってHESCから区別できます。この分化誘導効果は、間質由来誘導活性（SDIA）と呼ばれます。ただし、SDIAの分子および生化学的性質は不明です。さまざまな研究では、SDIAにはPA6細胞表面に位置する固定耐性成分またはPA6細胞によって培地に分泌される因子のいずれかが含まれることが示唆されています。この質問に対処するために、HESCは12日間PA6細胞と共培養され、その後、ソニックヘッジホッグホモログ、線維芽細胞成長因子-8、およびグリア細胞株由来の神経栄養因子とさらに分化しました。18日後、細胞の34％がチロシンヒドロキシラーゼ（TH）+でした。PA6細胞を固定または照射すると、TH+細胞の数は3倍減少しましたが、フィーダー細胞のマイトマイシン-C処理はTH+細胞の数を32％減少させました。ベータIII-チューブリン発現によって監視されているPA6細胞の神経誘導効果は、マトマイシン-C治療または固定の影響を最小限に抑えられましたが、照射により50％減少しました。PA6細胞によって中程度の条件は、単独で使用するとTH+細胞を区別するのに効果がありませんでした。ヘパリンおよび/または固定PA6細胞と組み合わせた条件付き培地は、PA6細胞共培養よりも効果的ではありませんが、TH+細胞分化を生成しました。したがって、PA6細胞表面活性はHESCの神経分化に必要ですが、特定のDAニューロン誘導効果には分泌因子が必要です。潜在的な利益相反の開示は、この記事の最後に見られます。

Producing dopaminergic (DA) neurons is a major goal of human embryonic stem cell (hESC) research. DA neurons can be differentiated from hESC by coculture with the mouse PA6 stromal cell line; this differentiation-inducing effect is termed stromal-derived inducing activity (SDIA). The molecular and biochemical nature of SDIA is, however, unknown. Various studies have suggested that SDIA involves either a fixation-resistant component located on the PA6 cell surface or factors secreted into the medium by PA6 cells. To address this question, hESC were cocultured with PA6 cells for 12 days and then further differentiated with sonic hedgehog homolog, fibroblast growth factor-8, and glial cell line-derived neurotrophic factor. After 18 days, 34% of cells were tyrosine hydroxylase (TH)+. When PA6 cells were fixed or irradiated, the number of TH+ cells was decreased by threefold, whereas mitomycin-c treatment of feeder cells decreased the number of TH+ cells by 32%. The neural-inducing effect of PA6 cells, as monitored by beta-III-tubulin expression, was minimally affected by mitomycin-c treatment or fixation but was decreased 50% by irradiation. Medium conditioned by PA6 cells was ineffective in differentiating TH+ cells when used alone. Conditioned medium combined with heparin and/or fixed PA6 cells produced TH+ cell differentiation, although less effectively than PA6 cell coculture. Thus, PA6 cell surface activity is required for neural differentiation of hESC, but secreted factors are required for the specific DA neuron-inducing effect. Disclosure of potential conflicts of interest is found at the end of this article.