Differentiation of human pluripotent stem cells into endothelial and hematopoietic cells via a hemangioblast-like population
Différenciation des cellules souches pluripotentes humaines en cellules endothéliales et cellules hématopoïétiques via une population du type hémangioblastique
Résumé
Endothelial cells (ECs) and hematopoietic cells derived from human pluripotent stem cells (hPSc) are a promising tool for tissue engineering, cell therapy and drug discovery. ECs are involved in blood vessel formation, while mature hematopoietic cells participate in oxygen transport, hemostasis and immune response. In this study, we have differentiated hPSCs into a bipotent hemangioblast-like population to generate pure populations of these two lineages in vitro. This CD144+CD309+CD34+CD143+CD31+ population gives rise to an intermediate population in vitro, the blast colonies (BCs), which expresses the CD43 marker at 90%. BCs differentiate into myeloid and erythroid hematopoietic colonies and express transcription factors involved in definitive hematopoiesis (RUNX1c, GATA2, SCL, HOXB4). On the other hand, endothelial differentiation of the hemangioblast-like progenitors generates a population of more than 95% of functional CD309+CD34+CD144+CD31+ ECs in vitro, expressing arterial and venous specific markers of ECs. In vivo, we showed that the hemangioblast-like population generates a low but detectable hematopoietic reconstitution in immunodeficient mice. ECs transplanted in a mouse model of ischemia on a dorsal chamber were localized in the endothelium of the mouse blood vessels, suggesting an angiogenic potential of these cells. Finally, and as a proof of concept, ECs and hépatoblasts derived from hPSCs were cocultured to generate vascularized hepatic organoids in vitro.
Les cellules endothéliales (CE) et les cellules hématopoïétiques dérivées des cellules souches pluripotentes humaines (CSPh) sont un outil prometteur pour l'ingénierie tissulaire, la thérapie cellulaire et pour la découverte de nouveaux médicaments. Les CE assurent la formation des vaisseaux sanguins, tandis que les cellules hématopoïétiques matures sont impliquées dans le transport de l'oxygène, l'hémostase et la réponse immunitaire entre autres. Dans cette étude, nous avons différencié des CSPh en une population bipotente de type hémangioblastique pour générer des populations pures de ces deux lignages in vitro. Cette population CD144+CD309+CD34+CD143+CD31+ donne une population intermédiaire in vitro, les colonies blastiques (CB), qui exprime le marqueur CD43 à 90%. Les CB se différencient en colonies hématopoïétiques myéloïdes et érythroïdes et expriment des facteurs de transcription impliqués dans l'hématopoïèse définitive (RUNX1c, GATA2, SCL, HOXB4). D’autre part, la différenciation endothéliale du progéniteur hémangioblastique génère une population à plus de 95% de CE CD309+CD34+CD144+CD31+ fonctionnelles in vitro, exprimant des marqueurs spécifiques des CE artérielles et veineuses. In vivo, nous avons démontré que la population hémangioblastique génère une reconstitution hématopoïétique faible mais détectable chez des souris immunodéficientes. Les CE transplantées dans un modèle murin d’ischémie dans une chambre dorsale se sont incorporées à l’endothélium des vaisseaux de la souris, démontrant leur potentiel angiogénique. Enfin, et comme preuve du concept, nous avons utilisé des CE et des hépatoblastes dérivées de la lignée de CSPh dans le but de créer des organoïdes hépatiques vascularisés in vitro.
Origine : Version validée par le jury (STAR)