BMP 4で処理されたヒト誘導多能性幹細胞に由来する栄養芽細胞系統細胞のトランスクリプトームの特徴

はじめに：適切なモデルシステムが不足しているため、人間の胎盤の早期発達はあまり理解されていません。以前の報告では、骨形成タンパク質4（BMP4）で処理されたヒト誘導多能性幹細胞（hipSC）が、栄養芽層（TB）分化の初期段階の有用なモデルとしてエクストラエンブリック組織に分化できることが実証されています。以前の研究では、hIPSC由来のTB系統の培養条件を最適化しましたが、分化した細胞は不均一でした。 方法：HIPSC由来のTB系統細胞を特徴付けるために、4種類のhIPSCを50ng/mlのBMP4で10日間処理しました。その後、PAN-TBマーカーケラチン7（KRT7）に対して陽性の細胞を、フローサイトメトリーを使用して分化した細胞から精製し、DNAマイクロアレイで同定しました。 結果：以前の大規模解析でのマイクロアレイデータとヒトトランスクリプトームとの比較により、Krt7+細胞の遺伝子発現パターンが胎盤と類似していることが示されました。合計で、259の上方制御された遺伝子が、よく知られている結核マーカーを含む4つのKRT7+グループすべてで一般的に発現しました。これらの上方制御された遺伝子の中で、発現パターンと機能が不十分に調査されたいくつかは、一次胎盤で発現しているように確認されました。Xage2とKCNQ2のみが結核層で発現しましたが、Xage2は妊娠中に発現し、KCNQ2は最初の妊娠後期胎盤の細胞栄養芽細胞でのみ発現しました。 結論：BMP4処理KRT7+細胞は、人間の胎盤発達の過程にありました。さらに、このアプローチにより、胎盤に関与する可能性のある新しい遺伝子の識別が可能になりました。ただし、機能を確認するには、さらなる研究が必要です。

INTRODUCTION: Early development of the human placenta remains poorly understood due to the lack of proper model systems. Previous reports have demonstrated that human induced pluripotent stem cells (hiPSCs) treated with bone morphogenetic protein 4 (BMP4) can differentiate into extraembryonic tissues as useful models of the early stage of trophoblast (TB) differentiation. In our previous study, we optimized the culture conditions of hiPSC-derived TB lineages, but the differentiated cells were heterogeneous. METHODS: In order to characterize the hiPSC-derived TB lineage cells, four types of hiPSCs were treated with 50 ng/mL of BMP4 for 10 days. Subsequently, cells that were positive for the pan-TB marker keratin 7(KRT7) were purified from the differentiated cells using flow cytometry and identified with a DNA microarray. RESULTS: Comparisons of our microarray data with the human transcriptome in a previous large-scale analysis showed that the gene expression patterns of KRT7+ cells were similar to the placenta. In total, 259 upregulated genes were commonly expressed in all four KRT7+ groups, including well-known TB markers. Among these upregulated genes, several with poorly investigated expression patterns and functions were confirmed as expressed in the primary placenta. While only XAGE2 and KCNQ2 were expressed in TB layers, XAGE2 was expressed throughout pregnancy and KCNQ2 was expressed only in cytotrophoblasts of the first trimester placenta. CONCLUSION: BMP4-treated KRT7+ cells were in the course of the human placental development. In addition, this approach allowed the identification of new genes that might be involved in placentation. However, further studies are needed to confirm their functions.