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Enhanced structure and function of human pluripotent stem cell‐derived beta‐cells cultured on extracellular matrix
STEM CELLS Translational Medicine ( IF 5.4 ) Pub Date : 2020-11-04 , DOI: 10.1002/sctm.20-0224 Reena Singh 1 , Louise Cottle 1 , Thomas Loudovaris 2 , Di Xiao 3 , Pengyi Yang 3, 4 , Helen E Thomas 2, 5 , Melkam A Kebede 1 , Peter Thorn 1
STEM CELLS Translational Medicine ( IF 5.4 ) Pub Date : 2020-11-04 , DOI: 10.1002/sctm.20-0224 Reena Singh 1 , Louise Cottle 1 , Thomas Loudovaris 2 , Di Xiao 3 , Pengyi Yang 3, 4 , Helen E Thomas 2, 5 , Melkam A Kebede 1 , Peter Thorn 1
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The differentiation of human stem cells into insulin secreting beta‐like cells holds great promise to treat diabetes. Current protocols drive stem cells through stages of directed differentiation and maturation and produce cells that secrete insulin in response to glucose. Further refinements are now needed to faithfully phenocopy the responses of normal beta cells. A critical factor in normal beta cell behavior is the islet microenvironment which plays a central role in beta cell survival, proliferation, gene expression and secretion. One important influence on native cell responses is the capillary basement membrane. In adult islets, each beta cell makes a point of contact with basement membrane protein secreted by vascular endothelial cells resulting in structural and functional polarization. Interaction with basement membrane proteins triggers local activation of focal adhesions, cell orientation, and targeting of insulin secretion. This study aims to identifying the role of basement membrane proteins on the structure and function of human embryonic stem cell and induced pluripotent stem cell‐derived beta cells. Here, we show that differentiated human stem cells‐derived spheroids do contain basement membrane proteins as a diffuse web‐like structure. However, the beta‐like cells within the spheroid do not polarize in response to this basement membrane. We demonstrate that 2D culture of the differentiated beta cells on to basement membrane proteins enforces cell polarity and favorably alters glucose dependent insulin secretion.
中文翻译：
在细胞外基质上培养的人多能干细胞衍生β细胞的结构和功能增强
人类干细胞分化为分泌胰岛素的β样细胞对治疗糖尿病具有很大的前景。目前的协议驱动干细胞通过定向分化和成熟阶段，并产生分泌胰岛素以响应葡萄糖的细胞。现在需要进一步改进以忠实地对正常β细胞的反应进行表型复制。正常β细胞行为的一个关键因素是胰岛微环境，它在β细胞存活、增殖、基因表达和分泌中起核心作用。对天然细胞反应的一个重要影响是毛细血管基底膜。在成人胰岛中，每个 β 细胞与血管内皮细胞分泌的基底膜蛋白形成一个接触点，从而导致结构和功能极化。与基底膜蛋白的相互作用触发局部粘着斑激活、细胞定向和胰岛素分泌靶向。本研究旨在确定基底膜蛋白对人胚胎干细胞和诱导多能干细胞衍生的β细胞的结构和功能的作用。在这里，我们展示了分化的人类干细胞衍生的球状体确实含有基底膜蛋白作为扩散的网状结构。然而，球体内的 β 样细胞不会响应该基底膜而极化。我们证明了分化的 β 细胞在基底膜蛋白上的 2D 培养增强了细胞极性并有利地改变了葡萄糖依赖性胰岛素分泌。本研究旨在确定基底膜蛋白对人胚胎干细胞和诱导多能干细胞衍生的β细胞的结构和功能的作用。在这里，我们展示了分化的人类干细胞衍生的球状体确实含有基底膜蛋白作为扩散的网状结构。然而，球体内的 β 样细胞不会响应该基底膜而极化。我们证明了分化的 β 细胞在基底膜蛋白上的 2D 培养增强了细胞极性并有利地改变了葡萄糖依赖性胰岛素分泌。本研究旨在确定基底膜蛋白对人胚胎干细胞和诱导多能干细胞衍生的β细胞的结构和功能的作用。在这里，我们展示了分化的人类干细胞衍生的球状体确实含有基底膜蛋白作为扩散的网状结构。然而，球体内的 β 样细胞不会响应该基底膜而极化。我们证明了分化的 β 细胞在基底膜蛋白上的 2D 培养增强了细胞极性并有利地改变了葡萄糖依赖性胰岛素分泌。我们表明，分化的人类干细胞衍生的球状体确实含有基底膜蛋白，呈扩散的网状结构。然而，球体内的 β 样细胞不会响应该基底膜而极化。我们证明了分化的 β 细胞在基底膜蛋白上的 2D 培养增强了细胞极性并有利地改变了葡萄糖依赖性胰岛素分泌。我们表明，分化的人类干细胞衍生的球状体确实含有基底膜蛋白，呈扩散的网状结构。然而，球体内的 β 样细胞不会响应该基底膜而极化。我们证明了分化的 β 细胞在基底膜蛋白上的 2D 培养增强了细胞极性并有利地改变了葡萄糖依赖性胰岛素分泌。
更新日期：2020-11-04
中文翻译：
在细胞外基质上培养的人多能干细胞衍生β细胞的结构和功能增强
人类干细胞分化为分泌胰岛素的β样细胞对治疗糖尿病具有很大的前景。目前的协议驱动干细胞通过定向分化和成熟阶段，并产生分泌胰岛素以响应葡萄糖的细胞。现在需要进一步改进以忠实地对正常β细胞的反应进行表型复制。正常β细胞行为的一个关键因素是胰岛微环境，它在β细胞存活、增殖、基因表达和分泌中起核心作用。对天然细胞反应的一个重要影响是毛细血管基底膜。在成人胰岛中，每个 β 细胞与血管内皮细胞分泌的基底膜蛋白形成一个接触点，从而导致结构和功能极化。与基底膜蛋白的相互作用触发局部粘着斑激活、细胞定向和胰岛素分泌靶向。本研究旨在确定基底膜蛋白对人胚胎干细胞和诱导多能干细胞衍生的β细胞的结构和功能的作用。在这里，我们展示了分化的人类干细胞衍生的球状体确实含有基底膜蛋白作为扩散的网状结构。然而，球体内的 β 样细胞不会响应该基底膜而极化。我们证明了分化的 β 细胞在基底膜蛋白上的 2D 培养增强了细胞极性并有利地改变了葡萄糖依赖性胰岛素分泌。本研究旨在确定基底膜蛋白对人胚胎干细胞和诱导多能干细胞衍生的β细胞的结构和功能的作用。在这里，我们展示了分化的人类干细胞衍生的球状体确实含有基底膜蛋白作为扩散的网状结构。然而，球体内的 β 样细胞不会响应该基底膜而极化。我们证明了分化的 β 细胞在基底膜蛋白上的 2D 培养增强了细胞极性并有利地改变了葡萄糖依赖性胰岛素分泌。本研究旨在确定基底膜蛋白对人胚胎干细胞和诱导多能干细胞衍生的β细胞的结构和功能的作用。在这里，我们展示了分化的人类干细胞衍生的球状体确实含有基底膜蛋白作为扩散的网状结构。然而，球体内的 β 样细胞不会响应该基底膜而极化。我们证明了分化的 β 细胞在基底膜蛋白上的 2D 培养增强了细胞极性并有利地改变了葡萄糖依赖性胰岛素分泌。我们表明，分化的人类干细胞衍生的球状体确实含有基底膜蛋白，呈扩散的网状结构。然而，球体内的 β 样细胞不会响应该基底膜而极化。我们证明了分化的 β 细胞在基底膜蛋白上的 2D 培养增强了细胞极性并有利地改变了葡萄糖依赖性胰岛素分泌。我们表明，分化的人类干细胞衍生的球状体确实含有基底膜蛋白，呈扩散的网状结构。然而，球体内的 β 样细胞不会响应该基底膜而极化。我们证明了分化的 β 细胞在基底膜蛋白上的 2D 培养增强了细胞极性并有利地改变了葡萄糖依赖性胰岛素分泌。
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