感染症のモデル化と治療法の検証のためのヒト胚性幹細胞と患者特定の誘導多能性幹細胞からの完全な多細胞型肺オルガノイドの生成

Generation of Complete Multi-Cell Type Lung Organoids From Human Embryonic and Patient-Specific Induced Pluripotent Stem Cells for Infectious Disease Modeling and Therapeutics Validation.

• Sandra L Leibel
• Rachael N McVicar
• Alicia M Winquist
• Walter D Niles
• Evan Y Snyder

抄録

肺系の正常な発達は、胎盤依存性の胎児期から肺胞依存性の新生児期への移行に重要である。ヒトの肺の発達と疾患は、大きな気道と遠位肺胞からの細胞を含むin vitroモデルシステムの欠如のために研究することが困難であった。この記事では、ヒト胚性幹細胞（hESCs）と誘導多能性幹細胞（hiPSCs）が分化し、上皮および間葉系細胞集団を含む、肺の開発、サイトアーキテクチャ、および機能（"オルガノイド"）をエミュレートする3次元（3D）構造を形成し、界面活性剤の生産と繊毛状細胞の存在を含むことができるシステムについて説明します。オルガノイドはまた、同じヒト多能性幹細胞から分化した中胚葉誘導体、例えば肺胞マクロファージおよび血管系のようなものを投資することができる。このような肺オルガノイドは、環境修飾剤やperturbagens（毒素、微生物またはウイルス性病原体、マイクロバイオームの変化）の影響、または薬剤、生物学的製剤、遺伝子導入の有効性と安全性を研究するために使用することができる。 © 2020 Wiley Periodicals LLC.基本プロトコール：hESC/hiPSCの解剖、確定的内胚葉形成、および肺前駆細胞誘導。

The normal development of the pulmonary system is critical to transitioning from placental-dependent fetal life to alveolar-dependent newborn life. Human lung development and disease have been difficult to study due to the lack of an in vitro model system containing cells from the large airways and distal alveolus. This article describes a system that allows human embryonic stem cells (hESCs) and induced pluripotent stem cells (hiPSCs) to differentiate and form three-dimensional (3D) structures that emulate the development, cytoarchitecture, and function of the lung ("organoids"), containing epithelial and mesenchymal cell populations, and including the production of surfactant and presence of ciliated cells. The organoids can also be invested with mesoderm derivatives, differentiated from the same human pluripotent stem cells, such as alveolar macrophages and vasculature. Such lung organoids may be used to study the impact of environmental modifiers and perturbagens (toxins, microbial or viral pathogens, alterations in microbiome) or the efficacy and safety of drugs, biologics, and gene transfer. © 2020 Wiley Periodicals LLC. Basic Protocol: hESC/hiPSC dissection, definitive endoderm formation, and lung progenitor cell induction.

© 2020 Wiley Periodicals LLC.