Human Pluripotent Stem Cell-Derived Neurons Are Functionally Mature In Vitro and Integrate into the Mouse Striatum Following Transplantation
Notice bibliographique
Résumé
Human pluripotent stem cells (hPSCs) are a powerful tool for modelling human development. In recent years, hPSCs have become central in cell-based therapies for neurodegenerative diseases given their potential to replace affected neurons. However, directing hPSCs into specific neuronal types is complex and requires an accurate protocol that mimics endogenous neuronal development. Here we describe step-by-step a fast feeder-free neuronal differentiation protocol to direct hPSCs to mature forebrain neurons in 37 days in vitro (DIV). The protocol is based upon a combination of specific morphogens, trophic and growth factors, ions, neurotransmitters and extracellular matrix elements. A human-induced PSC line (Ctr-Q33) and a human embryonic stem cell line (GEN-Q18) were used to reinforce the potential of the protocol. Neuronal activity was analysed by single-cell calcium imaging. At 8 DIV, we obtained a homogeneous population of hPSC-derived neuroectodermal progenitors which self-arranged in bi-dimensional neural tube-like structures. At 16 DIV, we generated hPSC-derived neural progenitor cells (NPCs) with mostly a subpallial identity along with a subpopulation of pallial NPCs. Terminal in vitro neuronal differentiation was confirmed by the expression of microtubule associated protein 2b (Map 2b) by almost 100% of hPSC-derived neurons and the expression of specific-striatal neuronal markers including GABA, CTIP2 and DARPP-32. HPSC-derived neurons showed mature and functional phenotypes as they expressed synaptic markers, voltage-gated ion channels and neurotransmitter receptors. Neurons displayed diverse spontaneous activity patterns that were classified into three major groups, namely "high", "intermediate" and "low" firing neurons. Finally, transplantation experiments showed that the NPCs survived and differentiated within mouse striatum for at least 3 months. NPCs integrated host environmental cues and differentiated into striatal medium-sized spiny neurons (MSNs), which successfully integrated into the endogenous circuitry without teratoma formation. Altogether, these findings demonstrate the potential of this robust human neuronal differentiation protocol, which will bring new opportunities for the study of human neurodevelopment and neurodegeneration, and will open new avenues in cell-based therapies, pharmacological studies and alternative in vitro toxicology.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,002 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».