Journal de recherche et de thérapie sur les cellules souches

Abstrait

Analyse structurelle du tissu nerveux humain tridimensionnel dérivé de cellules souches pluripotentes induites

Patrick Terrence Brooks, Mikkel Aabech Rasmussen et Poul Hyttel

Objectif : La présente étude visait à établir une méthode de production d'un tissu neural humain tridimensionnel (3D) dérivé de cellules souches pluripotentes induites (iPSC) et à analyser le résultat par une combinaison d'ultrastructure tissulaire et d'expression de marqueurs neuronaux.

Méthodes : Une procédure de culture cellulaire en deux étapes a été mise en œuvre en soumettant les cellules iPS humaines à un protocole de différenciation neurale basé sur un échafaudage 3D. Tout d'abord, de petites molécules induisant le destin neural ont été utilisées pour créer une monocouche neuroépithéliale. Ensuite, la monocouche a été trypsinisée en cellules individuelles et ensemencée dans un échafaudage en polystyrène poreux, puis cultivée pour produire un tissu neural 3D. Le tissu neural a été caractérisé par une combinaison d' immunohistochimie et de microscopie électronique à transmission (MET).

Résultats : Les iPSC se sont développées en un tissu neural 3D exprimant des marqueurs pour les cellules progénitrices neurales, la différenciation et la maturation neurales précoces, les cellules gliales radiales et la prolifération cellulaire, notamment SOX2, Nestin, β-III Tubuline, MAP2, Tau, BLBP et Ki67. Nous avons trouvé une abondance de structures en rosette ressemblant à la morphologie du tube neural en développement. Il a été démontré que ces structures de type tube neural (NTLS) contiennent des zones de maintien et de prolifération des cellules progénitrices neurales . La ressemblance avec le tube neural embryonnaire a été confirmée par des analyses TEM démontrant des jonctions serrées luminales et des cils primaires. De plus, les NTLS étaient constituées de cellules de type gliale radiale, rayonnant à partir de la lumière, et de cellules progénitrices neurales présentant des noyaux allongés, signalant la transposition du noyau observée lors de la migration nucléaire intercinétique au cours de la neurogenèse précoce, et les mitoses.

Conclusion : Nos résultats ont révélé que ce protocole de différenciation neuronale relativement simple basé sur un échafaudage 3D pour les iPSC humaines était capable de récapituler plusieurs événements clés du développement neuronal précoce. L'organisation en NTLS et la présence de cellules neuronales matures dans le tissu entourant ces structures ont montré que ce protocole avait le potentiel pour les études in vitro du développement neuronal et la modélisation des maladies.