日本語AIでPubMedを検索
トランスクリプトーム解析とinVivo発生との比較解析により明らかになったシグナル伝達経路の変調による網膜オルガノイド分化の改善
Improved Retinal Organoid Differentiation by Modulating Signaling Pathways Revealed by Comparative Transcriptome Analyses with Development In Vivo.
PMID: 31631019 PMCID: PMC6895716. DOI: 10.1016/j.stemcr.2019.09.009.
抄録
幹細胞由来の網膜オルガノイドは、インビボでの分化の多くのランドマークを再現しているが、異なる細胞タイプ、特に光受容体の機能的成熟を欠いている。幹細胞由来の網膜オルガノイドでは、生後6日目(P6)から10日目(P10)までの間のトランスクリプトームのシフトは明らかではなく、類似のパターンを持つ共発現クラスターには異なる遺伝子が含まれていることが明らかになった。さらに、ネットワーク解析により、発育中の網膜のインビボとオルガノイドの間では、特定のシグナル伝達経路の時間的な調節障害や、光受容体の機能や生存に関わる遺伝子の発現の遅延や減少など、発育中の網膜とオルガノイドの間で異なる制御ダイナミクスが確認された。その結果、オルガノイドにドコサヘキサエン酸や線維芽細胞増殖因子1を添加することで、円錐体を含む光受容体の成熟が特異的に促進された。このように、本研究は網膜オルガノイドの発達に欠落した制御シグナルを同定し、より成熟した網膜をインビトロで作製することで実験的検証を行い、疾患モデルや治療法の研究を容易にするものである。
Stem cell-derived retinal organoids recapitulate many landmarks of in vivo differentiation but lack functional maturation of distinct cell types, especially photoreceptors. Using comprehensive temporal transcriptome analyses, we show that transcriptome shift from postnatal day 6 (P6) to P10, associated with morphogenesis and synapse formation during mouse retina development, was not evident in organoids, and co-expression clusters with similar patterns included different sets of genes. Furthermore, network analysis identified divergent regulatory dynamics between developing retina in vivo and in organoids, with temporal dysregulation of specific signaling pathways and delayed or reduced expression of genes involved in photoreceptor function(s) and survival. Accordingly, addition of docosahexaenoic acid and fibroblast growth factor 1 to organoid cultures specifically promoted the maturation of photoreceptors, including cones. Our study thus identifies regulatory signals deficient in developing retinal organoids and provides experimental validation by producing a more mature retina in vitro, thereby facilitating investigations in disease modeling and therapies.
Copyright © 2019 The Authors. Published by Elsevier Inc. All rights reserved.