マウス多能性幹細胞からの発達中の付属物の自己組織化された形成

四肢の発達は、2つの異なる生殖層からの組織で構成される四肢芽（LB）の形成から始まります。外側板中胚葉由来間葉および外胚葉由来表面上皮。ここでは、in vitroでマウス多能性幹細胞（PSC）からのLB様間葉/上皮複合組織の誘導の手段を報告します。LB様組織は、レチノイン酸の濃度に応じて、前肢または後肢型間葉系に選択的に分化します。比較トランスクリプトーム分析は、LB様組織がLBSで見られるものと同様の遺伝子発現パターンを示すことを明らかにしています。また、BMPシグナル伝達を操作することで、頂端外胚葉尾骨と同様の肥厚した上皮構造を誘導できることも示しています。最後に、誘導された組織が移植後に内因性の桁組織に寄与する可能性があることを実証します。このPSCテクノロジーは、培養中に人工四肢の芽を作成するための最初のステップを提供し、PSCから他の間葉/上皮複合組織を誘導するためのドアを開ける可能性があります。

Limb development starts with the formation of limb buds (LBs), which consist of tissues from two different germ layers; the lateral plate mesoderm-derived mesenchyme and ectoderm-derived surface epithelium. Here, we report means for induction of an LB-like mesenchymal/epithelial complex tissues from murine pluripotent stem cells (PSCs) in vitro. The LB-like tissues selectively differentiate into forelimb- or hindlimb-type mesenchymes, depending on a concentration of retinoic acid. Comparative transcriptome analysis reveals that the LB-like tissues show similar gene expression pattern to that seen in LBs. We also show that manipulating BMP signaling enables us to induce a thickened epithelial structure similar to the apical ectodermal ridge. Finally, we demonstrate that the induced tissues can contribute to endogenous digit tissue after transplantation. This PSC technology offers a first step for creating an artificial limb bud in culture and might open the door to inducing other mesenchymal/epithelial complex tissues from PSCs.