Двойственное влияние хлорида лития на эффективность образования иПСК мыши

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Соматические клетки могут быть репрограммированы в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (иПСК) с помощью определенных факторов. Низкая эффективность процесса репрограммирования ограничивает потенциал их применения для фундаментальных исследований, а гетерогенность получаемых иПСК – в клеточной терапии. В настоящей работе мы показываем, что хлорид лития (LiCl), известный активатор сигнального пути Wnt, снижает или усиливает эффективность генерации иПСК из эмбриональных фибробластов мыши (МЭФ) в зависимости от момента его добавления в течение процесса репрограммирования. Наши результаты не только демонстрируют способ улучшения эффективности формирования иПСК, но также указывают на двойную роль LiCl в этом процессе.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. В. Кузнецов

Институт цитологии РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: atsimokha@incras.ru
Россия, Санкт-Петербург, 194064

Е. В. Скворцова

Институт цитологии РАН

Email: atsimokha@incras.ru
Россия, Санкт-Петербург, 194064

А. Н. Томилин

Институт цитологии РАН

Email: atsimokha@incras.ru
Россия, Санкт-Петербург, 194064

А. С. Цимоха

Институт цитологии РАН

Email: atsimokha@incras.ru
Россия, Санкт-Петербург, 194064

Список литературы

  1. Гордеев М. Н., Бахмет Е. И., Томилин А. Н. 2021. Динамика плюрипотентности в эмбриогенезе и в культуре. Онтогенез. V. 52. P. 429. (Gordeev M. N., Bakhmet E. I., Tomilin A. N. 2021. Pluripotency dynamics during embryogenesis and in cell culture. Russ. J. Dev. Biol. V. 52. P. 379.)
  2. Carey B. W., Markoulaki S., Hanna J., Saha K., Gao Q., Mitalipova M., Jaenisch R. 2009. Reprogramming of murine and human somatic cells using a single polycistronic vector. Proc. Natl. Acad. Sci. V. 106. P. 157.
  3. Chen J., Liu J., Chen Y., Yang J., Chen J., Liu H., Zhao X., Mo K., Song H., Guo L. 2011. Rational optimization of reprogramming culture conditions for the generation of induced pluripotent stem cells with ultra-high efficiency and fast kinetics. Cell Res. V. 21. P. 884.
  4. David L., Polo J. M. 2014. Phases of reprogramming. Stem Cell Res. V. 12. P. 754.
  5. Durkin M. E., Qian X., Popescu N. C., Lowy D. R. 2013. Isolation of mouse embryo fibroblasts. Bio-protocol. V. 3. P. e908.
  6. Esteban M. A., Wang T., Qin B., Yang J., Qin D., Cai J., Li W., Weng Z., Chen J., Ni S. 2010. Vitamin C enhances the generation of mouse and human induced pluripotent stem cells. Cell Stem Cell. V. 6. P. 71.
  7. Evans M. J., Kaufman M. H. 1981. Establishment in culture of pluripotential cells from mouse embryos. Nature. V. 292. P. 154.
  8. Guan J., Wang G., Wang J., Zhang Z., Fu Y., Cheng L., Meng G., Lyu Y., Zhu J., Li Y. 2022. Chemical reprogramming of human somatic cells to pluripotent stem cells. Nature. V. 605. P. 325.
  9. Ho R., Papp B., Hoffman J. A., Merrill B. J., Plath K. 2013. Stage-specific regulation of reprogramming to induced pluripotent stem cells by Wnt signaling and T cell factor proteins. Cell Rep. V. 3. P. 2113.
  10. https://doi.org/10.1016/j.celrep.2013.05.015
  11. Hong K. 2015. Cellular reprogramming and its application in regenerative medicine. Tiss. Eng. Regen. Med. V. 12. P. 80.
  12. Hou P., Li Y., Zhang X., Liu C., Guan J., Li H., Zhao T., Ye J., Yang W., Liu K. 2013. Pluripotent stem cells induced from mouse somatic cells by small-molecule compounds. Science. V. 341. P. 651.
  13. Jope R. S. 2003. Lithium and GSK-3: one inhibitor, two inhibitory actions, multiple outcomes. Trends Pharm. Sci. V. 24. P. 441.
  14. Niwa H., Ogawa K., Shimosato D., Adachi K. 2009. A parallel circuit of LIF signalling pathways maintains pluripotency of mouse ES cells. Nature. V. 460. P. 118.
  15. Okada M., Oka M., Yoneda Y. 2010. Effective culture conditions for the induction of pluripotent stem cells. Biochim. Biophys. Acta (BBA)-General Subjects. V. 1800. P. 956.
  16. Osete J. R., Akkouh I. A., de Assis D. R., Szabo A., Frei E., Hughes T., Smeland O. B., Steen N. E., Andreassen O. A., Djurovic S. 2021. Lithium increases mitochondrial respiration in iPSC-derived neural precursor cells from lithium responders. Mol. Psych. V. 26. P. 6789.
  17. Sato N., Meijer L., Skaltsounis L., Greengard P., Brivanlou A. H. 2004. Maintenance of pluripotency in human and mouse embryonic stem cells through activation of Wnt signaling by a pharmacological GSK-3-specific inhibitor. Nat. Med. V. 10. P. 55.
  18. Skvortsova E. V., Nazarov I. B., Tomilin A. N., Sinenko S. A. 2022. Dual mode of mitochondrial ROS action during reprogramming to pluripotency. Int. J. Mol. Sci. V. 23: 10924.
  19. Skvortsova E. V., Sinenko S. A., Tomilin A. N. 2018. Immortalized murine fibroblast cell lines are refractory to reprogramming to pluripotent state. Oncotarget. V. 9: 35241.
  20. Somers A., Jean J.-C., Sommer C. A., Omari A., Ford C. C., Mills J. A., Ying L., Sommer A. G., Jean J. M., Smith B. W. 2010. Generation of transgene-free lung disease-specific human induced pluripotent stem cells using a single excisable lentiviral stem cell cassette. Stem Cells. V. 28. P. 1728.
  21. Takahashi K., Yamanaka S. 2006. Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors. Cell. V. 126. P. 663.
  22. Wang Q., Xu X., Li J., Liu J., Gu H., Zhang R., Chen J., Kuang Y., Fei J., Jiang C. 2011. Lithium, an anti-psychotic drug, greatly enhances the generation of induced pluripotent stem cells. Cell Res. V. 21. P. 1424.
  23. Wiznerowicz M., Trono D. 2003. Conditional suppression of cellular genes: lentivirus vector-mediated drug-inducible RNA interference. J. Virol. V. 77. P. 8957.
  24. Yamanaka S. 2020. Pluripotent stem cell-based cell therapy — promise and challenges. Cell Stem Cell. V. 27. P. 523.
  25. Ying Q.-L., Wray J., Nichols J., Batlle-Morera L., Doble B., Woodgett J., Cohen P., Smith A. 2008. The ground state of embryonic stem cell self-renewal. Nature. V. 453. P. 519.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Эффективность репрограммирования МЭФ в иПСК одинакова для сред 2iL и iCD1. а — Схема процесса репрограммирования МЭФ в иПСК; МЭФ инфицировали вирусами и на следующий день (Д0) активировали экспрессию OKSM с помощью доксициклина (DOX). Через 2 дня (Д2) репрограммирующиеся МЭФ рассеивали на фидерный слой клеток и через день (Д3) среду с сывороткой меняли на бессывороточную. б — На диаграмме представлено число Nanog-положительных колоний иПСК, образованных к 15-му дню репрограммирования (Д15) в лунке 6-луночного планшета. Данные представлены в виде средних значений и стандартных отклонений SD (n = 3). На нижней панели представлены репрезентативные изображения целых лунок 6-луночного планшета, содержащих Nanog-положительные колонии иПСК (красный), окраска ядер DAPI (синий). в — Микрофотографии колоний иПСК в проходящем свете, Nanog-положительных (красный), полученных в среде 2iL (слева) и iCD1 (справа). Окраска ядер DAPI (синий). Масштабная линейка: 1000 мкм.

Скачать (477KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Присутствие LiCl с 3-го дня репрограммирования МЭФ снижает эффективность генерации клонов иПСК в среде 2iL. а — Схема эксперимента по репрограммированию МЭФ в иПСК в среде 2iL. Экспрессию OKSM активировали с помощью доксициклина (DOX). Витамин С (ВитС) в концентрации 50 мкг/мл и (или) 5 мМ LiCl добавляли начиная с 3-го дня репрограммирования (Д3) и до конца эксперимента (Д15). б — На диаграмме представлено процентное содержание Nanog-положительных клонов на 15-й день репрограммирования. Данные представлены в виде средних значений и стандартного отклонения (n = 3), ** — достоверные отличия по сравнению со средой 2iL (р < 0.01).

Скачать (114KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Присутствие LiCl снижает эффективность генерации клонов иПСК из МЭФ в среде с заменителем сыворотки (KSR). а — Схема эксперимента по репрограммированию МЭФ в иПСК в среде с заменителем сыворотки (KSR). Экспрессию OKSM активировали с помощью доксициклина (DOX). 10 мМ LiCl добавляли в период с 3-го (Д3) по 8-й день (Д8) репрограммирования. Смену среды с сывороткой на среду с KSR производили с 6-го дня репрограммирования (Д6). б — На диаграмме представлено процентное содержание Nanog-положительных клонов на 15-й день репрограммирования. Данные представлены в виде средних значений ± стандартное отклонение (n = 3). Звездочками обозначены достоверные различия между группами (*р ≤ 0.05; **p ≤ 0.01).

Скачать (103KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Присутствие LiCl МЭФ с начала репрограммирования снижает эффективность генерации клонов иПСК в среде iCD1*, но увеличивает с 6-го дня репрограммирования. а — Схема эксперимента по репрограммированию МЭФ в иПСК в среде iCD1*. Экспрессию OKSM активировали с помощью доксициклина (DOX). 5 мМ LiCl добавляли в разные периоды репрограммирования. Смену среды с сывороткой на бессывороточную производили на 3-й день репрограммирования (Д3). б — На диаграмме представлено процентное содержание Nanog-положительных клонов на 15-й день репрограммирования. Данные представлены в виде средних значений и стандартнох отклонений (n = 3). Звездочками обозначены достоверные отличия по сравнению со средой iCD1* (*р < 0.05, **р < 0.01).

Скачать (171KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024