ヒト多能性幹細胞からの白と茶色の脂肪細胞前駆細胞株のクローン誘導体

背景：非揺れの熱発生における茶色の脂肪の役割と、成人の人間における茶色の脂肪デポの発見は、それを激しい研究関心の対象としています。茶色の脂肪細胞（BA）前駆細胞の再生可能源は、研究と治療にとって非常に価値があります。白または茶色の脂肪細胞へのヒト多能性幹（HPS）細胞の指示された分化は、細胞純度の欠如とスケーラビリティによって制限されます。ここでは、部分的なHPS細胞分化とスケーラブルクローンの選択に続く、クローン自己再生ヒト胚前駆細胞（HEP）細胞株の同定を含む代替アプローチについて説明します。 方法：脂肪細胞分化培地の成長後の脂肪細胞マーカーのために、HPS細胞由来のクローンHEP細胞株の多様なパネルをスクリーニングしました。3つのクラスの決定的な脂肪細胞前駆細胞を表すヒトHES由来のクローン胚性前駆細胞株E3、C4ELS5.1、NP88、およびNP110のトランスクリプトームは、遺伝子発現ミクロアレイ、RT-QPCR、MetaBCR、MetaBCR、MetaBCR、MetaBCR、Metabcr、Metabcr、Metabcr、MetaBristicを使用して、比較的非脂肪形成系E85および成体由来のBATおよびSAT由来のBATおよびSAT由来のBATおよびSAT由来のBATおよびSAT由来のBATおよびSAT由来のBATおよびSAT由来分化条件は、最大のUCP1発現のために最適化されました。 結果：分化したHEP細胞株の多くは脂肪細胞マーカーであるFAPB4を発現しましたが、茶色の脂肪細胞マーカー、UCP1を含む決定的な脂肪細胞マーカーを発現したのは小さなサブセットのみでした。クラスI細胞（つまり、E3）は、引用1、Adipoq、およびC19ORF80を発現しましたが、UCP1はほとんどまたはまったくありません。クラスII（すなわち、C4ELS5.1）は、引用1およびUCP1を表しますが、ほとんどアディポックとリポシンを表しました。クラスIII（すなわち、NP88、NP110）は、胎児のBAT由来（FBAT）細胞と同様の方法で、引用1、Adipoq、C19ORF80、およびUCP1を発現しました。分化したNP88およびNP110系統は、アディポネクチンおよび分離タンパク質発現において形態学的にFBAT細胞に最も近かった。しかし、それらはFBAT細胞よりも代謝的に活性であり、3-ヒドロキシブチレートのレベルが高く、胎児/成体マーカーのCOX7A1の発現が欠けていました。HEP BA前駆細胞系統は、分化能力を失うことなく17の通路にスケーラブルであり、容易に再執行することができました。 結論：これらのデータは、自己再生脂肪細胞前駆細胞がHES細胞に由来する可能性があり、機能的にはBAT細胞のように由来するが、基礎研究や代謝疾患の細胞ベースの治療の開発に有利なユニークな特性を備えていることを示しています。

BACKGROUND: The role of brown fat in non-shivering thermogenesis and the discovery of brown fat depots in adult humans has made it the subject of intense research interest. A renewable source of brown adipocyte (BA) progenitors would be highly valuable for research and therapy. Directed differentiation of human pluripotent stem (hPS) cells to white or brown adipocytes is limited by lack of cell purity and scalability. Here we describe an alternative approach involving the identification of clonal self-renewing human embryonic progenitor (hEP) cell lines following partial hPS cell differentiation and selection of scalable clones. METHODS: We screened a diverse panel of hPS cell-derived clonal hEP cell lines for adipocyte markers following growth in adipocyte differentiation medium. The transcriptome of the human hES-derived clonal embryonic progenitor cell lines E3, C4ELS5.1, NP88, and NP110 representing three class of definitive adipocyte progenitors were compared to the relatively non-adipogenic line E85 and adult-derived BAT and SAT-derived cells using gene expression microarrays, RT-qPCR, metabolic analysis and immunocytochemistry. Differentiation conditions were optimized for maximal UCP1 expression. RESULTS: Many of the differentiated hEP cell lines expressed the adipocyte marker, FAPB4, but only a small subset expressed definitive adipocyte markers including brown adipocyte marker, UCP1. Class I cells (i.e., E3) expressed CITED1, ADIPOQ, and C19orf80 but little to no UCP1. Class II (i.e., C4ELS5.1) expressed CITED1 and UCP1 but little ADIPOQ and LIPASIN. Class III (i.e., NP88, NP110) expressed CITED1, ADIPOQ, C19orf80, and UCP1 in a similar manner as fetal BAT-derived (fBAT) cells. Differentiated NP88 and NP110 lines were closest to fBAT cells morphologically in adiponectin and uncoupling protein expression. But they were more metabolically active than fBAT cells, had higher levels of 3-hydroxybutyrate, and lacked expression of fetal/adult marker, COX7A1. The hEP BA progenitor lines were scalable to 17 passages without loss of differentiation capacity and could be readily rederived. CONCLUSIONS: Taken together, these data demonstrate that self-renewing adipocyte progenitor cells can be derived from hES cells and that they are functionally like BAT cells but with unique properties that might be advantageous for basic research and for development of cell-based treatments for metabolic diseases.