Journal de recherche et de thérapie sur les cellules souches

Abstrait

Le profilage des microARN révèle des mécanismes distincts régissant la spécification de la lignée cardiaque et neuronale des cellules souches embryonnaires humaines pluripotentes

Xuejun H. Parsons

L'exploitation du potentiel des cellules souches embryonnaires humaines (hESC) a été entravée par l'inefficacité et l'instabilité de la génération des types de cellules souhaités à partir de cellules pluripotentes par différenciation multi-lignée. Nous avons récemment rapporté que les hESC pluripotentes maintenues sous une plate-forme définie peuvent être uniformément converties en une lignée cardiaque ou neurale par induction de petites molécules, ce qui permet une différenciation spécifique de la lignée directement à partir de l'état pluripotent des hESC et ouvre la porte à l'étude du développement embryonnaire humain à l'aide de systèmes de modèles cellulaires in vitro. Pour identifier les mécanismes de spécification de la lignée induite par les petites molécules des hESC pluripotentes, dans cette étude, nous avons comparé l'expression et les profils de distribution intracellulaire d'un ensemble de modificateurs cardinaux de la chromatine dans les hESC pluripotentes, les cellules cardiomésodermiques induites par la nicotinamide (NAM) et les cellules neuroectodermiques induites par l'acide rétinoïque (RA). De plus, le profilage à l'échelle du génome des profils d'expression différentiels de microARN (miARN) a été utilisé pour surveiller les réseaux de régulation de l'ensemble du génome et identifier les miARN initiateurs du développement dans la spécification de la lignée cardiaque et neurale des cellules souches embryonnaires humaines (hESC). Nous avons découvert que le NAM induisait la translocation nucléaire de l'histone désacétylase SIRT1 dépendante du NAD et le silençage global de la chromatine, tandis que le RA induisait le silençage de la famille hsa-miR-302 associée à la pluripotence et une régulation à la hausse drastique de la famille hsa-miR-10 des miARN Hox neuroectodermiques à des niveaux élevés. Le profilage des miARN à l'échelle du génome a permis d'identifier qu'un ensemble unique de miARN associés à la pluripotence était régulé à la baisse, tandis que de nouveaux ensembles de miARN cardiaques et neurales distincts étaient régulés à la hausse lors de l'induction de la spécification de la lignée directement à partir de l' état pluripotent des hESC. Ces résultats suggèrent qu'un mécanisme épigénétique prédominant via le silençage global de la chromatine médié par SIRT1 gouverne la détermination du destin cardiaque des cellules souches embryonnaires humaines induit par NAM, tandis qu'un mécanisme génétique prédominant via le silençage de la famille hsa-miR-302 associée à la pluripotence et la régulation à la hausse drastique de la famille hsa-miR-10 du miRNA Hox neuroectodermique gouverne la détermination du destin neuronal des cellules souches embryonnaires humaines induit par RA. Cette étude fournit un aperçu essentiel des premiers événements de l'embryogenèse humaine et offre des moyens de contrôle direct et de modulation par de petites molécules du destin pluripotent des cellules souches embryonnaires humaines lors de la dérivation de lignées cliniquement pertinentes pour les thérapies régénératives .