FGF-signalling in the differentiation of mouse ES cells towards ...

ResuméSukkersyge er en sygdom der på verdensplan påvirker mere end 200 mio. mennesker.Transplantation med insulinproducerende β-celler anses for en mulig fremtidig kur modsukkersyge, men da antallet af donorer er begrænset er der brug for andre kilder tilcellemateriale. Embryonale stamceller (ESC’er) er pluripotente celler, hvilket betyder at de harpotentiale til at kunne differentiere til alle celle- og vævstyper i den voksne krop. De vil somsådan kunne være en ubegrænset kilde til in vitro-differentierede β-lignende celler. Detnærværende arbejde beskriver hvordan muse-ESC’er, der bruges som model for humaneESC’er, bliver induceret til at differentiere i de tidlige stadier mod β-lignende celler. Arbejdetfokuserer på fibroblast vækstfaktor (FGF)-signalering i forhold til dannelsen af mesendoderm,definitiv endoderm (DE) og ’posterior foregut endoderm’. Mesendoderm er en bipotentcellepopulation som kan differentiere til enten DE eller mesoderm ved activinA eller bonemorphogenetic protein (BMP). DE og ’posterior foregut endoderm’ er mere modne celletyperder senere danner bugspytkirtlen og β-celler.Dette arbejde er baseret på et serum- og feederfrit cellekultursystem og viser hvordan induktionaf mesendoderme celletyper med BMP4 eller forskellige activinA-koncentrationer afhænger afFGF-signalering. Blokering af FGF-signalering med opløselige FGF receptorer (FGFR’er) ellersmåmolekylære hæmmere hindrer dannelsen af mesendoderm, hvorimod tilsætning af en rækkeFGF’er øger dens dannelse. Mere præcist er det aktivering af FGFR(III)c (FGFRc)-isoformerder giver effekten, mens aktivering af FGFRb-isoformer ikke har nogen effekt. Dette stemmeroverens med udtrykket af især FGFRc-isoformer i tidlig differentiering af ESC’er. På denanden side reducerer høje FGF-koncentrationer antallet af mere modne DE celler, men aktivFGFR-signalering generelt er dog nødvendig for DE-dannelse.En FGF4 knockout cellelinje, der tidligere har vist sig ikke at kunne differentiere til ektodermog mesoderm kimlagstyper, kunne meget overraskende sagtens differentiere til DE udentilsætning af FGF4-protein. Den heterozygote cellelinje FGF4 +/– viser endda højere udtryk afDE markørgener end både vildtype og knockout cellelinjerne, hvilket tyder på at etmellemliggende niveau af FGF-signalering er fremmende for DE dannelse. Alt i alt tyder disseresultater på at DE opnås bedst i muse-ESC’er ved tidlig aktivering af FGFRc-isoformer imesendodermdannelse efterfulgt af FGFRc-aktivering under endogene niveauer.Endeligt afhænger en videre differentiering af DE cellepopulationen af retinoic acid og FGFsignalering,helst ved FGF7 og FGF10, der aktiverer FGFRb-isoformer. Enmiddelkoncentration af FGF resulterer i mange celler der udtrykker en ’anterior foregut’-markør, få celler der udtrykker en ’posterior foregut’ markør og ingen celler der udtrykker en’hindgut’-markør. Høje koncentrationer af FGF får DE til at danne ’hindgut’.Disse resultater giver ny viden om FGF-signalerings forskelligartede effekt på mesendoderm-,DE- og ’posterior foregut endoderm’-dannelse over tid. Det vil sandsynligvis være værdifuldtfor slutmaterialet, nemlig β-lignende celler, at overføre denne viden til nuværendedifferentieringsprotokoller.V