Halaman 1Kirim Pesanan dari Cetak ulang di reprints@benthamscience.net120Gene Therapy saat ini, 2013, 13, 120-132Manusia Stem Sel pluripoten untuk Penyakit Pemodelan manusia Hati danTerapi selNoushin Dianat1,2, #, Clara Steichen1,2, #, Ludovic Vallier3, Anne Weber1,2danAnne Dubart-Kupperschmitt1,2,*1INSERM UMR-S972, Rumah Sakit Paul Brousse, Villejuif, F-94807, Prancis;2Universitas Paris-Sud, Orsay, F-91405,Perancis;3Wellcome Trust-Medical Research Council di Cambridge Stem Cell Institute, Anne McLaren Laboratorium Re-generatif Medicine, University of Cambridge, Cambridge, UKAbstrak: Hati dipengaruhi oleh banyak jenis penyakit, termasuk gangguan metabolisme dan gagal hati akut. Ortotransplantasi hati topik (OLT) saat ini satu-satunya pengobatan yang efektif

untuk penyakit hati yang mengancam jiwa tetapi transplan-tasi hepatosit alogenik kini telah menjadi alternatif karena kurang invasif dibandingkan OLT dan dapat dilakukan re-peatedly. Namun, pendekatan ini terhambat oleh kekurangan donor organ, dan masalah-masalah yang berkaitan dengan isolasihepatosit dewasa kualitas tinggi, kriopreservasi dan ketidakhadiran mereka proliferasi dalam budaya. Hati juga merupakan kunci atau-gan untuk menilai farmakokinetik dan toksikologi dari xenobiotik dan untuk penemuan obat, tapi sistemik kultur sel yang tepattems kurang. Semua masalah ini telah menyoroti kebutuhan untuk mengeksplorasi sumber-sumber lain dari sel-sel seperti sel induk yangdapat diisolasi, diperluas untuk menghasilkan populasi yang cukup besar dan kemudian diinduksi untuk berdiferensiasi menjadi hepato fungsionalcytes. Kehadiran relung "fakultatif" progenitor dan batang sel di hati yang normal baru-baru ini telah dikonfirmasitetapi mereka tidak menunjukkan aktivitas telomerase. Penemuan terbaru yang manusia induced pluripotent stem sel dapat dihasilkandari sel somatik telah memperbaharui harapan untuk pengobatan regeneratif dan dalam pemodelan penyakit vitro, karena sel-sel ini mudah

diakses. Kami meninjau sini kemajuan ini, batas dan tantangan bagi generasi hepatosit fungsional darisel induk berpotensi majemuk manusia dalam pandangan penggunaan potensi mereka dalam pengobatan regeneratif dan penemuan obat.Kata kunci: Induced pluripotent stem cells, penyakit hati, diferensiasi hepatosit, obat regeneratif, pemodelan penyakit.PENGANTARObat regeneratif adalah salah satu yang paling menarik dancepat bidang biologi modern maju, karena berfokus padapendekatan inovatif untuk memperbaiki dan mengganti sel-sel, JARINGAN dan organ. Pentingnya fron- relatif baru initingkat penelitian tercermin dalam kebutuhan belum pernah terjadi sebelumnya daripasien dari seluruh dunia: saat ini ada sekitar satukematian setiap 30 detik karena kegagalan organ, dan komplikasitions dan penolakan tetap masalah yang signifikan. Biaya darimerawat individu yang mungkin manfaat dari pengobatan denganjaringan rekayasa atau organ telah diperkirakan mencapai miliaran $ 600singa per tahun di Eropa.Hati dipengaruhi oleh banyak jenis penyakit, termasukkelainan bawaan metabolisme (IMD) dan gagal hati akut.Transplantasi hati orthotopic (OLT) saat ini hanyapengobatan yang efektif untuk penyakit hati yang mengancam jiwa. Di

Eropa, penyakit metabolik yang diwariskan account untuk 26% dariindikasi untuk OLT (Gbr. 1). Namun, jumlah pa-pasien-sekarat sementara di daftar tunggu untuk transplantasi hatitelah meningkat dalam beberapa tahun terakhir karena kekurangan parahorgan (11%), dengan situasi ini mempengaruhi hingga 80% daripasien dengan gagal hati akut pada transplantasi tunggudaftar (Eropa Transplantasi Hati Registry). ada juga* Alamat korespondensi untuk penulis ini di INSERM U 972, PaulRumah Sakit Brousse, Villejuif, F-94807, Prancis; Tel: 33 1 45 59 51 38; Fax: 331 47 26 03 19; E-mail: anne.dubart@inserm.fr#Co-penulisrisiko substansial mortalitas dan morbiditas karena pascakomplikasi bedah (penolakan sel, pembuluh darah dan empeduobstruksi), dan imunosupresi (infeksi, kanker).Komplikasi jangka panjang termasuk hipertensi, hyperlipide-mia, diabetes dan obesitas. Di Eropa, tingkat kelangsungan hidup untukpasien dewasa adalah 62% setelah 10 tahun, menunjukkan bahwa lebih dari30.000 pasien transplantasi meninggal dalam periode ini (EropaTransplantasi Hati Registry).Terapi sel menargetkan hati, dengan hepato alogenik

cytes misalnya, memberikan alternatif untuk hati orthotopictransplantasi untuk pengobatan metabolisme yang mengancam jiwagangguan, dengan tujuan mengganti en- kekurangan tunggalzyme atau produknya. Prosedur kurang invasif dibandingkan OLTdan dapat dilakukan berulang-ulang.Di seluruh dunia, pengobatan lebih dari 30 pasien dalamcara telah dilaporkan, sebagian besar anak-anak dengan siklus urea de-fects, tetapi juga pasien dengan tipe 1 sindrom Crigler-Najjar,Kekurangan FVII, jenis I penyakit penyimpanan glikogen, infantilPenyakit dan jenis progresif 2 intrahepatik keluarga Refsum inikolestasis. Pada anak-anak, hingga 108/ kg berat badan hepatocytes (segar atau cryopreserved), cocok untuk darah ABOkelompok, telah ditransplantasikan, dengan tujuan menggantikan 5%dari massa sel hati [1, 2].Keamanan prosedur ini mapan danhasil yang diperoleh menggembirakan, dengan peningkatan transiendi beberapa fenotipe penyakit. Namun, pendekatan initunduk pada beberapa keterbatasan utama. Selain-masalah yang1875-5631 / 13 $ 58,00 + 0,00© 2013 Bentham Ilmu Penerbit

Halaman 2Manusia Stem Sel pluripoten untuk Penyakit Pemodelan manusia Hati

Saat Gene Therapy, 2013, Vol. 13, No. 2 121lems timbul dari kekurangan donor organ, teknik-saatteknik-untuk isolasi hepatosit dewasa menghasilkan sangatnomor variabel yang layak, sel berkualitas tinggi [3] dan adaada prosedur standar untuk menilai kualitas selpersiapan. Hepatosit sedang diisolasi dari terpakaihati donor dan hati donor yang tidak cocok untukTransplantasi seluruh organ, yang mungkin steatotic [4, 5].Selain itu, hepatosit dapat membagi hanya sekali atau dua kali dalam vi-tro, dengan adanya hepatosit Growth Factor, tanpaperluasan lebih lanjut mungkin. Sel-sel ini juga sulit untukcryopreserve dan sangat rentan terhadap freeze-thaw terjadi kerusakanusia [6].Transplantasi sel alogenik juga terhambat olehfungsi transien sel ditransplantasikan, sebagian karenarejimen imunosupresif dan ke sel-dimediasi kekebalanrespon, meskipun mekanisme nonspesifik lainnya, sepertiapoptosis [7] juga dapat menyebabkan hilangnya sel.Transplantasi autologous dari dikoreksi genetiksel dapat dipertimbangkan sebagai alternatif mengatasi inidua keterbatasan. Namun, pendekatan ini membutuhkan sebuah lobec-

tomy sesuai dengan penghapusan sekitar 20% dari hatiuntuk hepatosit isolasi, prosedur bukan tanpa risiko-pasienpasien-dengan penyakit metabolik tertentu, seperti FamilialHiperkolesterolemia.Hati adalah organ penting dalam pengujian obat, di mana ia digunakan untukmenilai farmakokinetik dan toksikologi dari xenobiotik,namun hasil yang diperoleh pada model binatang sering mislead-ing, karena perbedaan dalam tingkat dan spesifisitas substratenzim hati antara hewan dan manusia. Quencesberkala, clearance dan kimia profil hati diperolehuntuk metabolit pada model binatang tidak benar mewakiliapa yang diamati pada manusia. Memang, toksisitas tak terduga danmasalah farmakokinetik account untuk 40 sampai 50% dari semua failures dalam pengembangan obat klinis. Sistem sel manusia, di-daerah, termasuk budaya hepatosit manusia, diabadikan baris seldan mikrosom hati, berpotensi mengatasi limi- inisultasi, tapi tidak ada sistem sel yang tersedia telah belum terbukticocok. Ekspresi enzim hati kunci, sepertiCYP450, menurun dengan cepat setelah hepatosit isolasi, dan selbaris, seperti seperti sel HEP-G2, yang sebagian besar berasal

dari tumor, memiliki tingkat kurang tinggi ekspresiuntuk transporter dan enzim hati kunci (Sitokrom P450,konjugasi enzim) dan tidak memiliki morphol- benarogy dan polarisasi untuk transportasi obat vectorial dariplasma untuk empedu. Sebuah garis sel hepatoma baru baru-baru initerbukti sangat berharga sebagai model untuk studi saya- obattabolism pada manusia. Namun, beberapa ac- Sitokrom P450kegiatan-tetap rendah [8].Semua keterbatasan ini untuk mengarahkan aplikasi terapi danpenemuan obat telah menyoroti kebutuhan untuk mengeksplorasi lainnyasumber sel. Sel induk yang dapat diisolasi, diperluasuntuk menghasilkan populasi klonal yang cukup besar dan kemudian di-diproduksi untuk berdiferensiasi menjadi hepatosit yang berfungsi penuh divitro akan menjadi sumber ideal sel.Sumber HepatositStem Sel endogenSel batang mesenchymal adalah sel asal ekstra-hatidan memiliki aplikasi terapi yang potensial. Namun, baru-baru inilaporan menunjukkan bahwa peran mereka dalam hati terluka adalah es-pokoknya akan memberikan dukungan trofik, dengan demikian menjaga en-hepatosit dogenous hidup dan merangsang proliferasi mereka

tion. Dalam budaya, sel-sel ini memasuki fase senes- replikatifcence setelah sejumlah doubling populasi [11/09].Hati dewasa memiliki kapasitas luar biasa untuk Regenerasition, yang dicapai melalui proliferasi matangpopulasi sel yang membentuk organ utuh. Namun, jikakapasitas regeneratif sel matang terganggu oleh liver-agen merusak, sel progenitor hati diaktifkan danmemperluas dalam parenkim hati. Berikut amplifica- merekation selama transit, sel-sel progenitor ini dapat menghasilkan baruhepatosit dan sel empedu untuk mengembalikan homeostasis hati[12]. Progenitor hati merupakan populasi yang heterogention mengekspresikan penanda kedua hepatosit dan saluran empedusel. Dalam hati manusia, sel-sel ini diaktifkan oleh berbagaipenyakit hati, termasuk hepatitis virus kronis, dan setelahnekrosis hepatoseluler parah [13], seperti yang ditunjukkan oleh matianStudi phological. Kehadiran ceruk progenitor dansel induk dalam hati yang normal baru-baru ini dikonfirmasi.Sel-sel ini telah diperkirakan untuk memperhitungkan antara0,01% dan 1% dari sel-sel hati pada neonatus dan, tidak seperti janinsel progenitor hati, mereka tidak menunjukkan aktivitas telomerase

[14-16]. Relung sel induk intrahepatik adalah kanal-kanalHering di hati postnatal dan berasal dari piring duktaldi hati janin [17, 18]. Kami juga terisolasi hati janinAra. (1) Indikasi utama dari transplantasi hati pada pasien anak dari Eropa Registry Transplantasi Hati (1968-2010)..

Halaman 3122 Saat Gene Therapy, 2013, Vol. 13, No 2Dianat dkk.sel progenitor dan menunjukkan kemampuan mereka untuk menanamkan dalamvivo [19], tetapi akses terbatas ke sel-sel ini dan mereka yang keciljumlahnya kelemahan utama.Stem Sel pluripotenStem Sel embrio (ESCs)Manusia sel induk embrionik (hESCs), yang berasaldari massa sel bagian dalam blastokista manusia (5 harisetelah pembuahan), pertama kali diisolasi kurang dari 15 tahun yang laluoleh kelompok Thomson di University of Wisconsin [20].Asal embrio dari ESCs menganugerahkan dua tepat-pentingikatan pada sel-sel ini: mereka dapat tumbuh tanpa batas in vitro sementaramempertahankan pluripotency atau kapasitas untuk berdiferensiasi menjadijenis sel. Sel-sel ini tetap standar emas untuk semuastudi di bidang sel punca pluripotent, meskipun penggunaannya

telah dibatasi oleh kekhawatiran etis, dan dua uji klinistelah diluncurkan oleh Advanced Cell Technology. Iniuji coba bertujuan untuk menilai keamanan sel retina hESC diturunkanuntuk mengobati pasien dengan penyakit mata yang disebut StargardtMakula Dystrophy dan pasien dengan usia makula terkaitdegenerasi. Awal menghasilkan empat bulan setelah uji cobamenunjukkan bahwa metode tersebut aman [21], [lihat juga artikel olehCramer et al. Dalam edisi khusus ini Gene Therapy sekarang].Diinduksi Stem Sel pluripoten (hiPSCs)Penemuan terbaru yang manusia induced pluripotentsel induk (IPSC) dapat dihasilkan oleh ekspresi paksadari faktor transkripsi beberapa di sel somatik telah memperbaharuiharapan untuk pengobatan regeneratif dan model- penyakit vitroling, karena sel-sel ini mudah diakses [22, 23], [lihat jugaArtikel oleh Bayart dkk. dalam edisi khusus ini Gene sekarangTerapi]. IPSCs manusia mirip hESCs dalam halkapasitas pembaruan diri mereka dan kemampuan untuk berdiferensiasi menjadijenis sel yang berasal dari tiga lapisan kuman utama:ectoderm, mesoderm dan endoderm. Oleh karena itu mereka menyediakan

kesempatan unik untuk mempelajari penyakit pasien-spesifik, sekalikondisi yang diperlukan untuk menginduksi diferensiasi mereka ke dalamJenis diinginkan sel telah ditetapkan [24, 25]. Ini adalah par-khusus- penting bagi pasien dengan penyakit hati, yang bisa-tidak menjalani biopsi bedah untuk isolasi hepatosituntuk transplantasi. Teknologi IPSC harus memungkinkanuntuk mengidentifikasi dampak mutasi pada diferensiasi yangtion / proliferasi / fungsi sel. IPSCs pasien 'juga harus menjadi alat yang baik untuk skrining calonmolekul farmakologis.Dua set berbeda aplikasi dapat dibayangkan, depend-ing pada asal iPSCs:IPSC-Berasal dari hepatosit Individu normal

Sel-sel ini dapat digunakan dalam pembentukan bank seluntuk aplikasi dalam pengobatan regeneratif. Kemungkinanhepatosit pembangkit IPSC-berasal dari orang dewasa yang dipilihakan memfasilitasi pembangunan perpustakaan jalur sel dengangenotipe dikenal, memberikan pasien dengan menutupHLA / MHC pertandingan, sehingga meminimalkan kebutuhan untuk immu-nosuppression sebelum engraftment sel.Sel-sel ini juga akan berguna untuk pemodelan suscepti-

bility untuk penyakit menular, memberikan kesempatan untuk elu-cidate dasar genetik dari sel yang mendasari mekanismekerentanan atau ketahanan terhadap virus. Secara khusus, iPSC-hepatosit berasal merupakan sasaran yang tepat untuk mempelajariinteraksi antara host dan virus dengan tro- hatipism. Infeksi sel hepatosit-seperti IPSC yang diturunkanhepatitis virus C telah dilaporkan, dan permis-siveness infeksi telah terbukti berkorelasi denganinduksi dari-hati spesifik microRNA-122 dan modu- yanglation faktor seluler yang mempengaruhi replikasi HCV [26-28].Sel-sel ini mendukung seluruh siklus hidup HCV. ItuReseptor LDL, mutasi genetik yang telah terbuktimenyebabkan tipe IIA hiperkolesterolemia familial, merupakan salah satukofaktor diidentifikasi untuk masuk HCV, dan ada tumbuh-buktidence untuk menunjukkan bahwa hubungan antara HCV danLDL / VLDL penting bagi masuknya virus dan pelepasan darisel [29].Dalam situasi akut, seperti stroke atau cedera hati akut,kebutuhan untuk perawatan yang cepat akan menghalangi penggunaansel autologous, bahkan "off-the-shelf" iPSCs alogenik karenauntuk pencairan delay / budaya.

Namun, diferensiasi iPSCs normal menjadi hepatomatocytes dapat digunakan untuk membuat hati bio-buatan untukpengobatan sementara gagal hati akut. Replace- sepertiment fungsi hati telah dicapai oleh construct-ing extracorporeal hati membantu perangkat baik dari primaryhepatosit babi atau garis sel hepatoma manusia. Bagaimana-pernah, penggunaan sel babi dibatasi karena risikoinfeksi zoonosis yang ditimbulkan oleh retrovirus endogen babitidak diketahui [30]. Baris sel hepatoma manusia memiliki beberapa-bedaferentiated fungsi dan ada kekhawatiran bahwa dengan demikian sel-sel tersebutmungkin melarikan diri ke pasien tumor aliran darah dan menyebabkanpengembangan. Baris sel hepatoma baru, seperti HepaRG,telah terbukti efektif pada hewan model dari akutgagal hati, namun pelaksanaan klinis bio sebuahhati buatan dengan biocomponent proliferatif manusiamasih beberapa tahun lagi [31].IPSC-Berasal dari hepatosit Individu yang sakitTerapi gen / sel-pasien tertentu adalah cara yang ideal untuk pramelampiaskan penolakan sel dan kebutuhan untuk imunosupresi disituasi di mana hepatosit jangka panjang engraftment adalah ulangquired, seperti dalam koreksi genetik hati diwariskan disor-

ders. iPSCs tidak harus memerlukan risiko yang sama dari sys kekebalantem penolakan bila digunakan untuk pengobatan, karena merekasel autologous unik untuk pasien yang bersangkutan. Dengan demikiandiasumsikan bahwa sel-sel ini akan menghasilkan kemungkinan fungsi terbaikHasil nasional transplantasi: sel-sel yang berfungsi dalam merekalingkungan alam, tanpa memunculkan kronis kekebalan ataureaksi inflamasi dan tanpa masalah yang terkaitdengan penggunaan obat imunosupresif [32].Demonstrasi pertama dari terapi sel IPSC berbasis adalahditerbitkan oleh Hanna dan rekan kerja di tahun 2007. IPSCs yangberasal dari model tikus anemia sel sabit manusia.Cacat genetik terkoreksi di iPSCs, yangdiizinkan untuk berdiferensiasi menjadi sel-sel hematopoietik dankemudian ditransplantasikan kembali ke dalam tikus syngeneic [33]. Sebuah signifikanperbaikan tidak bisa diamati pada gejalatikus diobati.Hati adalah organ utama yang bertanggung jawab untuk detoxifica-tion. Hepatosit demikian, IPSC-berasal dari individu- yang normalals harus menemukan berbagai macam aplikasi dalam obat skrininging. Penggunaan model IPSC juga harus meningkatkan pemahaman kami

Halaman 4Manusia Stem Sel pluripoten untuk Penyakit Pemodelan manusia HatiSaat Gene Therapy, 2013, Vol. 13, No. 2 123berdiri dari risiko untuk janin obat yang diambil oleh hamilperempuan. Hepatosit Selanjutnya, dengan mendapatkan IPSC yang diturunkandengan berbagai genotipe, itu harus mungkin untuk mengidentifikasi barusenyawa terapeutik, seperti sel-sel dari pasien dengan mewarisipenyakit dapat digunakan untuk pengembangan tinggilayar obat throughput.Pluripotent sel Diferensiasi Menuju HepatositDalam beberapa tahun terakhir, sejumlah laboratorium telah melaporkanspesifikasi hati sel endoderm dan selanjutnya merekadiferensiasi menjadi hepatosit-seperti sel-sel janin [34-42] disistem budaya yang beragam. Namun, semua pendekatan ini adalahberdasarkan media kultur yang mengandung serum, matriks kompleksseperti Matrigel dan / atau penggunaan mouse fibro- embrioledakan sebagai sel pengumpan. Semua elemen ini adalah sumberfaktor yang tidak diketahui yang bisa mengaburkan-mekanisme molekulermekanisme-mengendalikan pembangunan hati manusia atau menjadikansehingga jaringan tidak kompatibel dengan applica- klinis masa depan

tions. Memang, paparan sel manusia untuk produk dariasal hewan dapat meningkatkan risiko penularan patologisgens yang biasanya tidak menginfeksi manusia, seperti transmissi-ble ensefalopati spongiform, dan penolakan kekebalan tubuhdari transplantasi sel. Ini disorot oleh Martin MJ etal. [43], yang menunjukkan bahwa hESCs dibudidayakan dengan hewanatau produk serum dipertahankan asam sialat non-manusia, yangimunogenik ketika sel-sel tersebut ditransplantasikan ke asasimans. Selain itu, jumlah yang sangat kecil studi in vivo dariHepatosit ESC yang diturunkan dilakukan adalah baik difokuskan padasangat efek jangka pendek atau teratoma dilaporkan atau adenocarci-nomas. Protokol identik yang diterapkan untuk iPSCs dandihasilkan sel dibedakan tidak menampilkan fungsihepatosit sepenuhnya matang.Oleh karena itu kami fokus pada peningkatan diferensiasiprotokol tion atas dasar gagasan bahwa pemodelanlangkah awal perkembangan embrio in vitro mungkinCara terbaik untuk menghasilkan jenis sel dengan sifat asli. IniPendekatan memerlukan identifikasi dan induksi berurutanfaktor perkembangan kunci, berpotensi menyerupaiUrutan normal pembangunan hati manusia. Sedikit adalah

diketahui tentang mekanisme molekuler yang mengatur proc- iniess, tapi pembangunan hati manusia dapat dibagi menjadi empatbesar, langkah-langkah berurutan: 1) Anterior endoderm diferensiasition, 2) pembentukan foregut Ventral (endoderm definitif), 3)Bud spesifikasi hati (hepatoblasts), dan 4) berbeda- Theentiation progenitor hati ke hepato janin dewasacytes dan hepatosit dewasa (Gbr. 2).Menuju Sel EndodermThe Activin / Nodal jalur sinyal telah terbuktimenginduksi diferensiasi endoderm selama perkembangan awalikan, amfibi dan mamalia [44]. Namun, kelompok kami danlain telah menunjukkan bahwa faktor pertumbuhan yang sama mempertahankanStatus pluripotent dari hESCs dan hiPSCs [45]. -Mekanisme yangmekanisme-oleh yang jalur sinyal yang sama dapat memenuhi inifungsi bertentangan telah menjadi fokus utama bagi batangsel lapangan selama 10 tahun terakhir. Pertama, berbagai sinyal-jalur ling mengendalikan keputusan nasib sel awalsel induk berpotensi majemuk, seperti yang melibatkan Aktivin, FGFdan BMP, dianalisis. Analisis ini mengakibatkan bangan yangngunan dan validasi didefinisikan kimia-kondisi budayations untuk mencapai spesifikasi embrio manusia

sel ke mesendoderm (tetapi juga ke neuroectoderm batangdan jaringan ekstra-embrio) [45]. Kemudian genom analisi lebarses telah mengungkapkan bahwa Activin / Nodal sinyal dikendalikanjaringan transkripsi yang berbeda di hESCs dan endodermsel dan bahwa efek dari Activin / Nodal sinyal pada pluri-potensi dan diferensiasi didikte oleh jaringan-spesifikmitra dari Smad2 / 3, seperti NANOG dan Eomesodermin[46]. Model molekul pertama yang komprehensif menghubungkantransisi dari pluripotency spesifikasi endodermselama pengembangan mamalia, melalui hirarkifaktor transkripsi yang mengatur spesifikasi endoderm, adalahbaru-baru ini dijelaskan oleh Teo et al. [47]. Kami menemukan bahwapluripotency faktor NANOG, OCT4, dan Sox2 memainkanperan penting dalam jaringan ini, dengan secara aktif mengarahkan diferensiasitiation. Faktor-faktor ini mengendalikan produksi Eomesoder-min (EOMES), yang menandai awal endoderm membuat spesifikasikation. Pada gilirannya, EOMES berinteraksi dengan Smad2 / 3, untuk memulaijaringan transkripsi pembentukan endoderm pemerintahan[47]. Akhirnya, studi terbaru menunjukkan bahwa PI3 Kinase

memblokir efek induktif Activin / Nodal pada endodermdiferensiasi dengan mengendalikan aktivitas sinyal NTB[48]. Oleh karena itu, penghambatan jalur ini secara signifikan im-membuktikan diferensiasi endoderm dari hPSCs [49].Menuju HepatoblastsPengembangan hati janin dimulai ketika foregut ventraltunas endoderm off dan menimbulkan epitelium hati awallium dalam menanggapi sinyal dari kedua mesoderm jantungdan septum transversum [50, 51]. Pada manusia, tunas inibentuk pada minggu ke 4 kehamilan. Selama proses ini, hatinenek moyang timbul dari pematangan suatu belum diketahui,sel induk multipoten. Progenitor hati yang bipotent prosel genitor yang dapat berdiferensiasi menjadi baik hepato janincytes atau, jika kontak dengan mesenkim portal, empedusel. Mereka mengekspresikan penanda dari kedua garis keturunan.Sel progenitor dari tikus hati janin telah puri-fied oleh aliran cytometry berbasis seleksi positif [52]. Klonalpopulasi diri memperbaharui sel-sel induk murine dapat differen-tiate ke dalam sel dari berbagai garis keturunan, seperti yang ditemukan dalamhati, pankreas, usus dan perut. Setelah transplantasi,

mereka terisi kembali populasi hepatosit dan saluran empedu, panCreas (sel duktus pankreas) dan usus-epitel tis-menggugat. Namun, sel-sel induk ini jarang, bahkan pada tikus foe-tal hati, dan kelimpahan mereka tampaknya menurun lebih lanjut denganpenuaan. Progenitor janin tersebut telah diisolasi dari hu-Pria hati janin di akhir (18-22 minggu) [53, 54] dan awal[19] tahap pembangunan. Kami juga telah menunjukkan bahwa pro-genitors / hepatosit berasal dari hati janin manusia memilikisifat molekul tertentu berbeda dengan orang dewasahepatosit, memungkinkan mereka untuk menanamkan dan bermigrasi dalampenerima parenkim hati yang lebih efisien daripada hepatoma dewasatocytes setelah transplantasi [19, 55, 56].Setelah generasi sel endoderm dari pluripo-sel tenda, kami dihasilkan hepatoblasts, yang ditampilkan phepenanda notypic sel janin, seperti A1AT, AFP, CK19.Setelah diferensiasi lanjut, hepatosit janin dan lebihsel matang yang dihasilkan dari kedua ESCs dan iPSCs, dansel-sel ini ditampilkan fungsi hati, seperti albumin pro

Halaman 5

124 Saat Gene Therapy, 2013, Vol. 13, No 2Dianat dkk.duction dan sekresi, ekskresi urea, CYP3A7 kemudianEkspresi CYP3A4 [57].Menuju Hepatosit Sepenuhnya DifferentiatedMeskipun kemajuan terbaru, diferensiasi manusiaESCs dan iPSCs sangat bervariasi, tergantung sel-line danmenghasilkan sel dewasa berbeda dari yang ditemukan di ma-organ mendatang in vivo. Hal ini juga berlaku untuk jenis sel lain (misalnyauntuk neuron [58]).Hal ini penting untuk menjaga sel hati dibedakan stabilfungsi dalam budaya, hepatosit terutama jika hiPSC diturunkanyang akan digunakan untuk pemodelan penyakit, penilaian obattoksisitas atau bahkan sebagai hati bio-buatan.Perbedaan dalam kapasitas diferensiasi telah dilaporkanantara ESC dan garis IPSC, yang memerlukan pengujianprotokol didefinisikan pada baris yang berbeda. Yamanaka dan co-pekerja baru saja menganalisis perbedaan diferensiasi hatition antara 28 baris hiPSC [59]. Garis sel berasaldari berbagai sel somatik (sel darah perifer, kulitfibroblas) dan dihasilkan dengan retrovirus, Sendaivirus atau episom plasmid. Perbedaan diferensiasi hati

tiation sebagian besar disebabkan perbedaan antara donordaripada perbedaan dalam jenis sel awalnya digunakan,meskipun klon IPSC berasal dari limfosit darah periferphocytes (PBL) secara konsisten dibedakan lebih efisiendaripada yang berasal dari fibroblas dermal.Dalam hati, interaksi sel heterotypic antara paren-sel chymal dan tetangga non-parenkim mereka menghasilkanregulasi diferensiasi dan proliferasi jaringan dalamtiga dimensi (3D) mikro.In vitro, hepatosit kelangsungan hidup dan fungsi-hati khususyang stabil selama beberapa minggu oleh kokultur dengan sel lainnyajenis, oleh budaya dengan komponen matriks ekstraseluler atau denganmenggunakan bioreaktor 3D [60]. Dalam kondisi lain, sel-sel RAPiseng dedifferentiate dan menampilkan inducibility obat miskin. ECMdan kokultur dengan sel non-parenkim telah ditunjukkanmemodulasi diferensiasi ESC [38, 61].Sinyal parakrin yang diproduksi oleh subpopula- berbedations sel mesenchymal hati yang diturunkan, dimurnikan dengan im-teknologi munoselection, telah diidentifikasi dan ditampilkanuntuk menginduksi diferensiasi sel induk hati manusia menjadisel parenkim sepenuhnya matang dan fungsional [62]. Dengan demikian,

satu gol dari in vitro sistem sel adalah untuk menyusun kembali sel mikrolingkungan yang sesuai untuk diferensiasi sel, dan 3D sistemsedang dikembangkan untuk tujuan ini. Sebuah matriks poliuretanbaru-baru ini telah ditunjukkan untuk mempromosikan obat-diinduksi hepatositmetabolisme dan fungsi [63].Fungsi yang paling penting yang dibutuhkan dari matanghepatosit adalah ekspresi terpolarisasi kesenjangan dan patuhprotein persimpangan, seperti connexin 32, Zona occludens pro-Tein 1 dan Integrin, semua yang terlibat dalam en- selgraftment, dan transporter membran, seperti multidrugprotein perlawanan dan transporter asam empedu. Untuk efektifdetoksifikasi, sel-sel harus menghasilkan sejumlah besar narkobametabolisme enzim, sitokrom P450, seperti CYP3A4, UDP-glucuronosyltransferase dan glutathione S -transferase. Sitokrom P450 hati yang khususnya untuk paralarly penting karena mereka terlibat dalam pemeliharaanhomeostasis lipid (kolesterol, vitamin D, dan oxysterolasam empedu metabolisme) dan dalam detoksifikasi endoge-Senyawa nous (misalnya asam empedu) dan xenochemicals (obat).Dalam Vivo AssaySel manusia yang spesifik dibedakan in vitro harus

ditransplantasikan ke tikus model untuk menunjukkan fungsi merekationality. Namun, masalah berikut harus diambilmemperhitungkan: penolakan sel manusia, dan tingkat rendahdari engraftment sel ditransplantasikan, yang tidak berkembang biakdalam kondisi normal di hati tikus [64]. IPSC yang diturunkanhepatosit dapat ditransplantasikan ke tikus imunodefisiensiatau ke tikus imunosupresi sebagai model penyakit. Alternatif--masing, sebagai repopulation hati oleh hepatosit donortelah ditunjukkan pada model binatang yang trans-hepatosit ditanam menampilkan keunggulan pertumbuhan selektiflebih hepatosit endogen, model tersebut dapat digunakan.Ara. (2). Tahap Sequential diferensiasi hepatosit untuk aplikasi terapeutik.

Halaman 6Manusia Stem Sel pluripoten untuk Penyakit Pemodelan manusia HatiSaat Gene Therapy, 2013, Vol. 13, No. 2 125Sebagai contoh, dalam beberapa model, kelangsungan hidup dan / atau proliferasition hepatosit asli terganggu oleh genetik atau inher-ketidakmampuan ited untuk menumbuhkan, seperti dalam fumarylacetoacetate hidrolase (FAH) tikus -deficient dan urokinase (alb-uPA) trans-

tikus genic, [65, 66]. Kedua jenis model tikus memilikitelah menyeberang dengan tikus imunodefisiensi dengan berbedalatar belakang genetik.Sampai saat ini, sangat sedikit penelitian yang menilai fungsiESC / IPSC yang diturunkan sel hepatosit-seperti in vivo. HESC-sel hepatosit-seperti berasal baru-baru ini disuntikkan ke dalamlimpa cedera akut NOD / SCID (IL-2R) tikus -null dankegigihan dan fungsi sel-sel ini ditunjukkansampai tiga bulan setelah transplantasi. Namun, semuatikus penerima dikembangkan limpa dan hati tumor besar,menunjukkan sel-sel yang ada mungkin telah dibedakan dalampopulasi sel diresapi [67]. Kami ditransplantasikan ESC-berasal GFP-hepatoblasts dan IPSC diturunkan hepatosit-sepertisel ke uPAxRag2gammac- / -tikus. Tiga bulan kemudian,beberapa kelompok sel GFP-mengekspresikan dan persentase kecilusia hepatosit IPSC diturunkan ditemukan memiliki en-dicangkokkan dalam parenkim tuan rumah [57, 68]. Namun,hepatosit yang dihasilkan dari pluripotent stem atau multipotensel saat terisi kembali hati ditransplantasikan kurang efisiendari hepatosit manusia dewasa (hingga 80%) [69], tetapi mereka bisa

digunakan untuk mengembangkan dalam model vivo infeksi sel manusia ditikus dengan hati chimeric [70].Pemodelan Penyakit ManusiaPemodelan penyakit menggunakan iPSCs dicapai untuk variabel aEty penyakit genetik, [71], [lihat juga artikel oleh Sille etal. dalam edisi khusus ini Gene Therapy sekarang]. PertamaModel dicapai untuk atrofi otot tulang belakang, terkemukamewarisi penyakit genetik yang sering menyebabkan kematian pada bayi.IPSCs tersebut dibedakan menjadi neuron motorik, yangditampilkan defisit selektif sehubungan dengan motor neurondihasilkan dari seorang individu tidak terpengaruh oleh otot tulang belakangatrofi [72, 73].Sekitar 50 model penyakit berbasis pemrograman ulang memilikisejak diterbitkan dan telah menjadi subyek dari baru-baru inireview artikel [74-76]. Sebagian besar penyakit yang ditargetkan adalahgangguan neurodegenerative, karena kesulitan obtain-ing neuron dari pasien dan kurangnya penyakit yang tepatmodel. Mereka termasuk penyakit Huntington, AlzheimerPenyakit dan penyakit Parkinson [77, 78]. Penyakit lain memilikitelah ditargetkan, termasuk diabetes tipe 1, yang dihasilkan darikehancuran autoimun sel beta pankreas [24],

distrofi otot dan hati penyakit. Baru-baru ini suksespenyelamatan iPSCs sakit oleh skrining obat menyorotipotensi pendekatan ini untuk mengidentifikasi obat calonpengobatan yang potensial. Neuron motorik telah dihasilkan dariyang iPSCs pasien dengan familial scle- lateral yang amyotrophicRosis. ALS adalah akhir-onset, gangguan yang fatal di mana motorneuron merosot, karena mutasi dari gen pengkodeanTar DNA-binding protein-43. Dalam tes dari sejumlah chemi-senyawa kal, seorang histon acetyltransferase inhibitor, anac-asam ardic, ditemukan untuk menyelamatkan ALS motorik abnormalneuron fenotipe. Dalam laporan lain, prekursor neural crestberasal dari iPSCs yang dihasilkan dari individu dengandysautonomia familial (FD), kelainan genetik yang fatal terkena dampaknyaing garis keturunan neural crest. Dari 6912 molekul kecildiuji, delapan ditemukan untuk menyelamatkan ekspresi IKBKAP,gen yang bertanggung jawab untuk FD. Salah satu molekul kecil jugadiselamatkan hilangnya penyakit-spesifik saraf otonomekspresi penanda [79].Pemodelan Warisan Penyakit Hati MetabolikGangguan hati mewarisi dapat diklasifikasikan menjadi dua catego-Ries:

1) Cacat genetik yang mempengaruhi fungsi hati tertentudengan gejala hati tambahan, seperti Crigler Najjar(CN), Familial Hiperkolesterolemia (FH) pembekuan-faktorkekurangan tor. Hepatosit normal dan dapat prolif-erate.2) Penyakit yang hepatosit terluka karenaakumulasi produk beracun, seperti alpha1 antitripsin (A1AT), atau tembaga pada penyakit Wilson, dan bisa-tidak berkembang biak.Kami telah berfokus pada gangguan metabolik yang diwariskan disebabkanoleh mutasi genetik pada protein kunci. Kami pertama kali melakukanPenelitian yang iPSCs yang dihasilkan dari pasien dengan sev-gangguan eral, termasuk A1AT dan FH, dan dibedakanke dalam sel hepatosit-seperti. Sel-sel ini ditunjukkan untuk menampilkanfenotip penyakit [68]. Kedua penyakit, bersama-samadengan hemofilia B (HB), telah terpilih sebagai paradigmaKekurangan hati dari reseptor permukaan sel (FH), dan se-creted (HB dan A1AT) protein. Hilangnya hepatosit prohasil kegiatan Tein dalam berbagai manifestasi hilirkhusus untuk jalur metabolisme terkait: ekstraselulerserapan lipid dimediasi oleh reseptor kekurangan, gangguan

sekresi dan akumulasi beracun dari protein bermutasi dantergantung enzim-gangguan koagulasi cascade.1- Jenis IIa Familial Hiperkolesterolemia (FH)Penyakit kardiovaskular merupakan-masalah kesehatan utamalem di Eropa. Hiperkolesterolemia familial adalah salah satu sepertipenyakit, yang tidak ada pengobatan kuratif. FH adalahkelainan genetik yang disebabkan oleh mutasi dari gen pengkodeanlow-density lipoprotein reseptor (LDLR) yang menghasilkantingkat abnormal beredar kolesterol terkonjugasi untukPartikel LDL (LDLC). Pada individu normal, LDLC dapatdiambil dan terdegradasi hanya oleh hepatosit, melalui LDLR tersebut.Pasien heterozigot (prevalensi 1: 500) diperlakukan dengankombinasi obat, termasuk statin, namun khasiatpengobatan adalah variabel dan pasien ini sering hadirpenyakit kardiovaskular prematur dari usia 40 tahun[80, 81]. Pasien homozigot (prevalensi 01:106) Memiliki severe penyakit kardiovaskular dari masa kanak-kanak. Apheresis LDLadalah pengobatan yang paling efektif saat ini tersedia untuk di hiliring kadar kolesterol serum pada pasien ini, tapi sangat

agresif. Namun demikian, pasien bahkan diperlakukan mati dari mobil-penyakit diovascular sekitar 50 tahun [82, 83]. Mengingatkesulitan dalam memperoleh sampel biopsi hati dari pasiendengan FH untuk isolasi hepatosit primer, adaSaat ini tidak ada in vitro Model seluler penyakit ini. Lima-pasienpasien-dengan homozigot familial hypercholesterolemia ulanghepatosit autologus Perangkat ini mendapat ditransduksi ex vivo denganvektor retroviral yang membawa gen reseptor LDL manusia [84],di pertama ex vivo terapi sel / gen percobaan, dilaporkan lebih dari15 tahun yang lalu. Perawatan ini secara sementara menurun lev- LDLels di beberapa pasien dan percobaan menunjukkan pendekatan ini

Halaman 7126 Saat Gene Therapy, 2013, Vol. 13, No 2Dianat dkk.Supaya aman. Namun, pendekatan ini tidak kemudiandiulang karena kompleksitas dari prosedur yang di-dilibatkan penghapusan lobus kiri pasien untuk perfu-sion, budaya dan transduksi retroviral dari hepato yangcytes dan infus mereka ke pasien. Selanjutnya, masa depanperkembangan dari pendekatan ini dibatasi oleh jumlahhepatosit diisolasi dan tingkat transduksi non

membagi sel dengan vektor retroviral. Untuk memotong iniketerbatasan dan untuk mengembangkan relevan in vitro model untuk obatscreening, kami telah menghasilkan garis IPSC baru dari pasienhomozigot untuk mutasi menyebabkan FH. Dihasilkan inisel ditampilkan fitur morfologi dan penandasel induk berpotensi majemuk (Gambar. 3) dan sekali dibedakan menjadihepatosit diinternalisasi ligan LDLR buruk, menunjukkanbahwa mereka mereproduksi fenotipe yang sakit.2- Hemofilia B (HB)HB disebabkan oleh mutasi gen yang mengkode clot- yangting faktor IX (FIX) yang terletak pada kromosom X. HB adalahPenyakit hemoragik (kejadian: 1: 30.000 laki-laki). Hepatocytes mengeluarkan sejumlah besar FIX, dalam bentuk tidak aktif, kealiran darah. Tingkat keparahan penyakit ini berbanding terbalik corterkait dengan aktivitas FIX residual, dan sesedikit 5% lebihKegiatan FIX cukup untuk mengubah hidup-parahmengancam penyakit hemofilia ringan dalam dengan jauh lebih baikkualitas hidup. Pengobatan substitusi dengan FIX rekombinanatau dengan FIX dimurnikan dari donor plasma tersedia, tetapimahal, karena terbatasnya pasokan. Namun, pengobatan ini

tidak tanpa efek samping, termasuk produksi neutrofiltralising antibodi anti-FIX. Beberapa percobaan dari gen manusiaterapi, sebagai pengobatan alternatif, telah dilakukanmeskipun produksi stabil koagulasi terapiprotein belum tercapai. Ini tetap tetapdaerah penyelidikan intens [85, 86]. Sebuah gen yang berhasilpercobaan terapi baru-baru ini dilaporkan di mana serotype- sebuah8-pseudotyped, self-pelengkap adenovirus terkaitvirus (AAV) digunakan [87]. Infus dosis tunggalmanusia vektor faktor IX mengakibatkan pro AAV-dimediasiduction dari FIX dalam jumlah yang sesuai dengan 2-11% yang normaltingkat. Ini sudah cukup untuk meningkatkan fenotipe perdarahanketik enam peserta, dengan hanya beberapa efek samping. Begitujauh, penyakit ini belum dimodelkan menggunakan hiPSCs dansehingga tetap menjadi fokus utama untuk pengembangan obat baruPlatform skrining. Oleh karena itu, telah dibuktikanyang ESC- dan hepatosit IPSC diturunkan ekspres FIX [88,89].3- Alpha-1-Anti-Trypsin1 antitrypsin (A1AT) defisiensi (A1ATD) adalah salah satupaling IMDS umum (1: 2000 North Caucasian) yang as-sociated dengan manifestasi klinis yang berat. The A1AT pro-

Tein, dikodekan oleh SERPINA1 gen, biasanya disekresikandari hepatosit sebagai glikoprotein dari 52 kDa serum. A1ATbertindak sebagai inhibitor neutrofil elastase di paru-paru. Diskemudahan terutama muncul dari warisan homozigot dari Zalel, yang terdiri dari titik mutasi pada ekson lalu(Glu342Lys, Z) dari SERPINA1 gen. The ZZ genotipehasil dalam cacat yang ditandai di A1AT lipat, danAra. (3). Pluripotent stem sel induced berasal dari fibroblas dari homozigot pasien untuk Familial Hiperkolesterolemia dan ekspresipenanda pluripotency.

Halaman 8Manusia Stem Sel pluripoten untuk Penyakit Pemodelan manusia HatiSaat Gene Therapy, 2013, Vol. 13, No. 2 127kecenderungan untuk pembentukan polimer protein oleh loop-theMekanisme lembar penyisipan [90]. Retensi berikutnya ZA1AT dalam hepatosit menyebabkan kelebihan protein yangbermanifestasi sebagai asam periodik Schiff (PAS) inklusi-positifterkait dengan hepatitis neonatal, sirosis, dan hepatocellu-karsinoma lar. Selain itu, sebagai kadar plasma A1AT di ZZhomozigot jatuh hanya 10-15% dari tingkat normal,paru-paru yang tersisa terkena kerusakan enzimatik oleh neutrofil

elastase dan dengan demikian cenderung untuk onset awal panlobularemfisema [91]. Pengobatan kuratif untuk gangguan ini adalah skrrently kurang, meninggalkan peneliti mengejar thera- berbedastrategi peutic termasuk terapi gen. Sampai saat dua Tahap Iuji klinis telah dilakukan untuk menyelidiki terdistribusikan dengankeampuhan dari augmentasi gen dari situs ektopik seperti skeletalotot sebagai sarana untuk mengobati penyakit paru-paru A1AT [92]. Seperti itustrategi tidak namun mampu menjawab berdasarkan hati-komplikasi yang dihasilkan dari intra-hepatocytic polimer ac-penumpukan. Bukannya transplantasi dikoreksi genetikhepatosit ke dalam hati dari pasien yang terkena dapat memfasilitasikoreksi lengkap dari semua aspek dari penyakit. SepertiPendekatan sudah membawa diutamakan dalam-praktek klinisPraktisnya setidaknya sejak dua pasien yang dirawat untuk α1-antitrypsinKekurangan [93]. Perawatan ini telah sayangnya menghasilkankeberhasilan klinis jangka panjang terbatas karena terbatasnya jumlahdan rendahnya kualitas sel donor hati digunakan, sertakebutuhan terus-menerus obat imunosupresan untuk pra-melampiaskan penolakan sel alogenik. Baru-baru ini, kelompok kami

telah menunjukkan bahwa hiPSC dapat digunakan untuk model α1-antitrypsin in vitro dan budaya yang dihasilkansistem bisa berlaku untuk skrining obat skala besar.Gen KoreksiTerapi gen / sel dipersonalisasi gangguan genetik menggunakanhiPSCs akan menghindari penolakan sel dan kebutuhan untuk immuno-penekanan. Namun, pendekatan terapi tersebut akan ulangquire teknologi baru untuk memperbaiki anomali genetik Inducing penyakit. Terapi gen hepatosit berasal darihiPSCs merupakan alternatif pertama untuk mencapai ini besartujuan. Memang, sejak persidangan dilakukan pada pasien FH, sig-kemajuan nifikan telah dibuat dengan vektor terapidan, khususnya, vektor lentiviral telah dirancang danprotokol dikembangkan untuk transduksi efisien manusiahepatosit (> 80%, dibandingkan 20-25% dengan vektor retroviral)[94, 95]. Karya ini memungkinkan untuk memperbaiki hepatositdiisolasi dari pasien dengan tipe 1 sindrom Crigler-Najjar[96]. Strategi ini didasarkan pada modifikasi genetiksel autologous dari pasien akhirnya bisa diterapkanuntuk banyak penyakit metabolik lain yang mempengaruhi hati, termasuk-ing sindrom Crigler-Najjar, A1ATD, gangguan siklus urea

dan gangguan koagulasi lainnya. Namun, penelitian memilikimenunjukkan bahwa penggunaan vektor integratif seperti retrovirusbisa menimbulkan risiko termasuk vektor imunogenisitas, hatitoksisitas dan induksi mutasi genetik yang berbahaya [97]. Bulu-thermore, ekspresi terus menerus vec- non-integratiftor seperti AAV seringkali sulit untuk dicapai. Bahkan,proliferasi konstan hepatosit mungkin membatasi terdistribusikansiensi sistem viral episom di jangka panjang dalam hati[98]. Yang paling penting, IMD sering melibatkan gen yang mantanpression perlu dikontrol ketat dan / atau diaturmelalui mekanisme fisiologis kompleks yang tidak bisadireplikasi oleh promotor ubiquitously aktif umumnya ditemukandi vektor terapi gen. Penyebaran vektor dan dengan demikian genEkspresi juga sulit untuk mengontrol dan meskipun memanfaatkan- yangKemampuan promotor-jaringan tertentu, efek potensiintegrasi sistemik merupakan perangkap lain dari terapi tersebut.Sementara menarik, terapi gen untuk IMDS akan membutuhkan lebih lanjutpengembangan untuk terapi pribadi dari penyakit hati.Editing genom merupakan alternatif yang menarik danbeberapa publikasi telah melaporkan mutasi genetik yang efisien

Koreksi di hiPSCs [99-101]. Rekombinasi homolog(HR) merupakan pendekatan yang paling umum digunakan untuk menargetkansitus tertentu dari genom mamalia. Namun, ini approach sejauh ini telah terbukti waktu prohibitively dan sumber dayamengkonsumsi di hESCs dan hiPSCs. Ini juga membutuhkan penggunaanenzim rekombinase berpotensi beracun Cre dan daunbelakang sisa "loxP" urutan [102]. Keterbatasan tersebutmembuat HR pantas untuk koreksi genetik hiPSCgaris yang pada akhirnya akan menghasilkan turunan yang keakan kembali diperkenalkan kembali ke dalam tubuh manusia. Munculnya baruteknologi berdasarkan Zinc Finger nucleases (ZFNs) dan tran-skripsi aktivator seperti nucleases efektor (Talens) memilikiterbukti sangat meningkatkan efisiensi gen sasaran dariing dalam sel induk berpotensi majemuk manusia [103, 104]. Baru saja,ZFNs dalam kombinasi dengan sistem transposon piggyBac(Teknologi Z-Pig) telah digunakan untuk memperbaiki titik mutasition di 1a serpin bertanggung jawab A1ATD [105]. Ap iniproach memungkinkan koreksi dari kedua alel normal Si-multaneously dan produksi sepenuhnya dikoreksi hiPSC

baris dalam waktu kurang dari 4 bulan. Selanjutnya, piggyBac yangtransposon tidak memerlukan Cre / loxP teknologi dansehingga memungkinkan koreksi gen tanpa meninggalkan buatanurutan genom. Yang penting, kelemahan utama dariZFNs bisa kurangnya kekhususan (yaitu mereka bisa menargetkansejumlah luas situs samar dalam genom) yang bisamengakibatkan jumlah luas kelainan genetik [106]. Bagaimana-pernah, seluruh genom sekuensing menunjukkan bahwa koreksi genmenggunakan ZFNs tidak menyebabkan perubahan genetik tambahan dihiPSCs [105]. Secara bersama-sama, data ini menunjukkanefisiensi Z-babi untuk mengedit mutasi titik di mammal- yangian genom yang merupakan langkah penting menujupenggunaan hiPSCs untuk terapi berbasis sel dalam konteks monogangguan genic.Pentingnya Studi praklinis di Besar-hewan mod-els untuk Regenerative MedicineSebelum terapi sel autologus atau alogenik dapat ap-disuplai ke pasien manusia, penilaian praklinis menyeluruhiPSCs dalam model besar-hewan yang cocok diperlukan, untuk memastikanbahwa perlakuan yang diusulkan dengan sel IPSC yang diturunkan adalah baik

aman dan efektif. Sekarang mapan yang non-manusiaprimata merupakan model terbaik untuk uji coba tersebut, karenamereka adalah binatang yang paling dekat dengan manusia dan memilikifisiologi yang sama, terutama karena menyangkut hati [107]dan sistem saraf pusat. Jangka panjang tindak lanjut darisel transplantasi, yang tidak mungkin pada hewan pengerat, dapatdilakukan pada monyet. The iPSCs pertama berasal darimonyet rhesus, seperti dilansir Liu et al. 2008 [108].Sel-sel pluripoten memunculkan tiga garis keturunan. iPSCsjuga telah diperoleh dari pigtailed dan cynomolgus ma-caques, marmoset dan latihan [108-110].

Halaman 9128 Saat Gene Therapy, 2013, Vol. 13, No 2Dianat dkk.Blin et al. Melaporkan isolasi dan karakterisasi darikelompok mesoderm sel progenitor kardiovaskular awal,diinduksi oleh BMP2 dan mengekspresikan protein permukaan sel-tahap tertentu embrio antigen 1 (SSEA-1). BMP2-diinduksi SSEA-1+Sel-sel dimurnikan dari iPSCs dan mereka

diferensiasi menjadi cardiomyocytes, sel endotel dansel otot polos diinduksi oleh pengobatan dengan didefinisikansitokin dan molekul sinyal. Dimurnikan SSEA+progeni-sel tor dari sel-sel ES monyet rhesus yang engrafted kehati primata non-manusia, di mana mereka dibedakan menjadisel jantung dan dilarutkan 20% dari jaringan parut tanpamembentuk teratoma. Primata menerima cangkok dari unpopulasi dimurnikan dari sel jantung-berkomitmen, termasukSSEA-1-sel, dikembangkan teratoma di jaringan parut [111].Salah satu rintangan utama disorot oleh hepatosit transplanta-tion adalah rendahnya efisiensi donor hepatosit engraftmentke dalam parenkim tuan rumah. Banyak studi pada berbagai hewan pengeratmodel telah menunjukkan bahwa, setelah dimasukkan ke hati,hepatosit tetap terperangkap di ruang portal dan sinu-soids (hingga 70%), menyebabkan hipertensi portal dan ische-Cedera mia-reperfusi. Sebagian besar sel-sel ini kemudian dibersihkanoleh sistem kekebalan tubuh bawaan, termasuk sel-sel Kupffer dangranulosit. Ini dapat menjelaskan kurangnya jangka panjang

perbaikan klinis pada pasien yang menjalani transplantasi[112].Dalam upaya untuk meningkatkan engraftment sel dalam model trans-posable untuk praktek klinis, kami telah mengembangkan asliPendekatan untuk transplantasi hepatosit autologus ke ma-hati caque. Kami telah menunjukkan bahwa sementara sebagian Portal em-bolization meningkatkan engraftment sel, sehingga en- yanggraftment dari 7% dari hepatosit ditransplantasikan, dibandingkan hanya0,5-1% pada hewan non embolised. Sebelum transplantasi,hepatosit terisolasi yang ditransduksi dengan vektor lentiviraldi mana gen GFP ditempatkan di bawah kendalipromotor-hati khusus dari manusia Apolipoprotein A-II(ApoA-II) gen. Hal ini menyebabkan deteksi GFP in vivo 12minggu setelah transplantasi, menunjukkan bahwa apoA-IIpromotor fungsional dalam jangka panjang di hati dandapat digunakan untuk koreksi gen dalam sakit IPSC yang diturunkanhepatosit [113-115].Studi-studi ini membuka jalan untuk eksperimen denganiPSCs kera yang diturunkan dan transplantasi iPSC-hepatosit berasal ke kera hati autologus.Tantangan1) Model muncul untuk mereproduksi phe penyakit manusia

notype untuk penyakit monogenik sekarang telah banganoped, termasuk beberapa untuk gangguan hati, tetapi sebagian besarmodel ini didasarkan pada hanya beberapa pasien. Menggunakanangka yang lebih besar dari donor akan diperlukan untuk modelsetia pentingnya keragaman genetik di-individuvariabilitas individual.2) Genome perbandingan lebar telah mengungkapkan beberapa diver-gence antara hiPSCs dan hESCs yang tetapstandar emas untuk aplikasi klinis. Seluruh genomprofil metilasi DNA pada resolusi tunggal-basisdi lima baris IPSC manusia telah dilaporkan, bersama-samadengan methylomes dari ESCs, sel somatik, diferensiasidiciptakan iPSCs dan ESCs. iPSCs menampilkan variabilitas yang signifikanity dari pemrograman ulang, termasuk dari gota somatikory, dan menyimpang pemrograman ulang dari metilasi DNAdan perbedaan dalam CG metilasi dan histon fi kasikation. Akhirnya, diferensiasi iPSCs ke tro-sel phoblastic mengungkapkan bahwa kesalahan dalam reprogram- yangming dari CG metilasi ditransmisikan pada fre- tinggiquency, menyediakan pemrograman ulang tanda tangan IPSC

yang dipertahankan setelah diferensiasi. Epigenetik iniVariasi dapat dipertanggungjawabkan oleh di- lingkunganyang diinduksi dan perubahan epigenetik stochastic yang terkumpulakhir dari waktu ke waktu di epigenome individu [116-119]. Selain itu, konsekuensi biologis iniPerbedaan tetap dipahami jika seseorang ingin menggunakanhiPSC untuk engraftment jangka panjang pada pasien. Akhirnya,telah untuk diingat bahwa penyakit-spesifik ESC garisdari embrio yang diperoleh berikut praimplantasi ge-diagnosis netic mungkin lebih tepat daripada IPSCbaris untuk studi tertentu. Contoh disediakan olehsindrom X rapuh (FX), di mana gen FMR1 adalahtidak tepat dibungkam selama pengembangan. FX-iPSCstidak mengekspresikan gen FMR1 karena kegagalan untuk reacti-swasta lokus mutan selama pemrograman ulang [120]. DemikianFX-iPSCs dapat menimbulkan neuron FMR-kekurangan[121], tetapi mereka tidak dapat digunakan untuk studi-mekanisme yangmekanisme-oleh yang membungkam gen patologis terjadi dur-pengembangan ing.3) ketidakstabilan genetik tetap menjadi masalah besar bagi pluripotentsel batang. Memang, hiPSCs sebagai orang lain sel primer,

terakumulasi mutasi somatik selama ekstensif in vitrobudaya [122, 123]. Yang penting, laporan terbaru juga nyarankan-gest bahwa anomali genetik diamati pada hiPSCs bisa ulangmemantulkan keragaman genetik dari sel-sel somatik repro-diprogram [124] dan dengan demikian menggarisbawahi pentingnya untukmemahami relevansi biologis mutasi iniuntuk aplikasi terapeutik.4) Status pluripotent dari hiPSCs membebankan pada mereka sebuahidentitas embrio. Sementara karakteristik ini advanta-geous untuk studi biologi perkembangan dasar, itu jugamerupakan kelemahan utama untuk produksi penuhsel fungsional. Memang, ini menunjukkan bahwa metodediferensiasi harus rekapitulasi in vitro seluruh de-Pembangunan untuk menghasilkan sel-sel dewasa, yang sangatkompleks jika tidak mustahil dengan kultur sel konvensionalsistem. Oleh karena itu, sebagian besar jenis sel yang dihasilkan darihiPSCs memiliki identitas janin dan telah membatasi fungsikarakteristik nasional.Pemrograman Ulang langsung Sebagai Sebuah AlternatifStrategi pemrograman ulang langsung - konversi langsungdari satu jenis sel yang lain, perkembangan non permisif,-garis keturunan spesifik jenis sel - melibatkan penggunaan transkripsi

faktor atau gen atau miRNAs lainnya, yang dipilih atas dasarperan kunci mereka dalam spesifikasi nasib sel di bangan embriongunan. Beberapa jenis sel sudah pernah berhasildihasilkan dari fibroblast, termasuk neuron, kardiomiopaticytes, nenek moyang darah, makrofag dan hepatosit (UntukUlasan [125-128]).Huang et al. Menunjukkan induksi langsung dari fungsinasional (iHep) sel-sel dari tikus ekor-tip fibro- seperti hepatosit-ledakan dengan transduksi Gata4, Hnf1 dan Foxa3, dan

Halaman 10Manusia Stem Sel pluripoten untuk Penyakit Pemodelan manusia HatiSaat Gene Therapy, 2013, Vol. 13, No. 2 129inaktivasi p19Arf. sel iHep memiliki epitel khasmorfologi, menyatakan gen hati dan diperoleh hepatofungsi monosit. Secara khusus, sel-sel iHep ditransplantasikan adalahmampu terisi kembali hati dari fumarylacetoacetate hidrolase-kekurangan (Fah/) Tikus cukup untuk mengembalikan fungsi hatition dan untuk menyelamatkan 40% dari tikus penerima dari kematian [129].Kelompok lain mengidentifikasi tiga kombinasi spesifik

dua faktor transkripsi - Hnf4 ditambah Foxa1, Foxa2 atauFoxa3 - yang dikonversi embrio tikus dan dewasa fibro-ledakan ke dalam sel sangat mirip hepatosit in vitro.Mereka menyarankan bahwa HNF4a dan Foxa3 dapat didefinisikan sebagaiset minimal gen yang diperlukan untuk generasi iHep,meskipun Foxa3 tidak dapat mengkompensasi kekurangan dari keduaFoxa1 dan Foxa2 dalam pembangunan hati tikus. Dalam repopula-percobaan tion di fah yang- / -Model gagal hati, sur- yangvival dari 40% dari hewan transplantasi meningkat [130].Namun, dalam kedua studi, perbedaan besar dalam gen diekspresikansion yang diamati antara sel iHep dan hepato primercytes, sehingga menyelamatkan sebagian hewan ditransplantasikan.Masih harus ditentukan apakah kombinasi- berbedations faktor mendorong generasi hepatosit di asasimans.Melton dan rekan kerja menemukan bahwa kombinasi dariset didefinisikan faktor transkripsi (Ngn3, Pdx1 dan Mafa)adalah cukup untuk mengubah sel eksokrin pankreas ke dalam fungsinasional insulin-sel mensekresi beta-seperti in vivo, dengan tinggiefisiensi. Teknik ini mungkin telah memungkinkan sel untuk de-

velop dalam relung mereka, dan untuk menanggapi sinyal pankreas[131].Pendekatan ini dapat digunakan untuk produksi cepatmodel "penyakit dalam piring" manusia, tanpa perluproduksi sel pluripotent, sehingga menghindari potensi-masalahlems terkait dengan memakan waktu dan pekerja-Generasi intensif garis hiPSC. Strategi ini mungkin ulti-kira lebih menarik untuk terapi berbasis sel dan akanmungkin kurang tumorigenic, disediakan integration- yangmetode pengiriman gen bebas digunakan. Namun, sejumlahpertanyaan yang diajukan oleh Vierbuchen T [127] tetap unan-swered, termasuk:1) Bagaimana faktor transkripsi transkripsi yang downregulateProgram nasional dari sel awal?2) Bagaimana faktor transkripsi menemukan situs mereka mengikat dalamjenis sel dengan pola kromatin modifikasi-bedaferent dari yang biasanya dihadapi?3) Mengapa pemrograman ulang langsung lebih sulit dengan manusiasel daripada dengan sel-sel tikus?KESIMPULANIPSCs manusia memiliki dampak langsung, melaluigenerasi penyakit berbasis sel manusia baru dan obatanmodel farmakologi manfaat potensi besar untuk

pengembangan pengobatan penyakit baru. -Tantangan yang signifikantantangan-dan hambatan untuk penggunaan teknologi IPSC di per-terapi sonalized, termasuk isu-isu keselamatan (in vivo fenotipestabilitas typic dan tidak adanya teratoma / karsinoma) tetap,namun diharapkan hambatan tersebut bisa diatasi, membuatmemungkinkan iPSCs untuk memiliki im- asli dan substansialpakta pada kehidupan pasien.KONFLIK KEPENTINGANPenulis menyatakan tidak memiliki potensi bersaing keuanganbunga.UCAPAN TERIMA KASIHPekerjaan kami didukung oleh Eropa KomisiKetujuh Kerangka Program (ND, CS, AW, LV, ADK)(hibah perjanjian N ° 223.317 (LIV-ES), dan N ° 278.152 (INPUTNOVALIV), oleh PPA (RFC Liv-iPS), Agence de laBiomédecine (ND, CS, AW, ADK), oleh Fondation pour laRecherche Médicale (ND, ADK, AW) oleh Région Ile dePrancis DIM STEM KUTUB (ND), oleh Asosiasi Fran-çaise contre les miopati (CS), oleh Medical ResearchDewan beasiswa senior yang non-klinis (LV) dan olehCambridge Rumah Sakit Institut Nasional untuk Penelitian KesehatanBiomedical Research Center (LV).PERSETUJUAN PASIENMenyatakan tidak ada.

SINGKATANhESCs=Manusia Sel Stem embriohiPSCs=Manusia induced pluripotent stemSelFH=Familial HiperkolesterolemiaHB=Hemofilia BMEMPERBAIKI=Pembekuan Faktor IXCN=Crigler-NajjarIMD=Penyakit Metabolik mewarisiA1AT=Alpha1-AntitrypsinA1ATD=Alpha1-Antitrypsin PenyakitAFP=Alpha FoetoproteinCK19=Cytokeratin 19CYP3A7, CYP3A4 =Sitokrom P450 3A7, 3A4.LDLR=Reseptor LDLREFERENSI

[1]Dhawan A, Puppi J, Hughes RD, Mitry RR. Hepatosit manusiatransplantasi: pengalaman saat ini dan tantangan masa depan. Nat RevGastroenterol Hepatol 2010; 7: 288-98.[2]Ribes-Koninckx C, Ibars EP, Agrasot MA, et al. Hasil klinistransplantasi hepatosit dalam empat pasien anak dengan inher-penyakit metabolik ited. Transplantasi Sel 2012; 21: 2267-82.[3]Kawahara T, Toso C, Douglas DN, et al. Faktor yang mempengaruhi hepatoisolasi monosit, engraftment, dan replikasi dalam in vivo model yang.Hati Transpl 2010; 16: 974-82.[4]Hughes RD, Mitry RR, status Dhawan A. Saat hepatosittransplantasi. Transplantasi 2012; 93: 342-7.[5]Puppi J, Strom SC, Hughes RD, et al. Meningkatkan teknik untuktransplantasi hepatosit manusia: laporan dari pertemuan konsensusdi London. Transplantasi Sel 2012; 21: 1-10.[6]Terry C, Dhawan A, Mitry RR, et al. Optimalisasi cryopre- yangkonservasi dan pencairan protokol untuk hepatosit manusia untuk digunakan dalamTransplantasi sel. Hati Transpl 2010; 16: 229-37.[7]

Najimi M, Smets F, Sokal E. Hepatocyte apoptosis. Metode MolBiol 2009; 481: 59-74.

Halaman 11130 Saat Gene Therapy, 2013, Vol. 13, No 2Dianat dkk.[8]Antherieu S, Chesne C, Li R, et al. Optimasi HepaRGModel sel untuk metabolisme obat dan toksisitas studi. Toxicol Dalam VI-tro 2012; 26: 1278-1285.[9]Popp FC, Slowik P, Eggenhofer E, et al. Tidak ada kontribusi mul-sel stroma tipotent mesenchymal untuk regenerasi hati pada tikusModel cedera hati berkepanjangan. Stem Sel 2007; 25: 639-45.[10]Kuo TK, Hung SP, Chuang CH, et al. Stem terapi sel untuk hatiPenyakit: parameter yang mengatur keberhasilan menggunakan sumsum tulangsel induk mesenchymal. Gastroenterologi 2008; 134: 2111-21,2121 e1-3.[11]Tsai PC, Fu TW, Chen YM, et al. Potensi terapeutiksel batang mesenchymal pusar manusia dari jelly Wharton dipengobatan fibrosis hati tikus. Hati Transpl 2009; 15: 484-95.[12]

Fausto N, Campbell JS. Peran hepatosit dan sel oval diregenerasi hati dan re-populasi. Mech Dev 2003; 120: 117-30.[13]Roskams TA, Libbrecht L, Desmet VJ. Sel progenitor di sakithati manusia. Semin Liver Dis 2003; 23: 385-96.[14]Schmelzer E, Zhang L, Bruce A, et al. Manusia sel induk hatidari donor janin dan postnatal. J Exp Med 2007; 204: 1973-1987.[15]Zhang C, Guo X, Jiang G, et al. CpG pulau methylator fenotipeasosiasi dengan aktivitas telomerase diregulasi di hepatoselulerkarsinoma. Int J Kanker 2008; 123: 998-1004.[16]Schmelzer E, Reid LM. Aktivitas telomerase manusia, telomerase danekspresi Template telomeric di sel induk hati dan di hatidari donor janin dan postnatal. Eur J Gastroenterol Hepatol 2009;21: 1191-8.[17]Turner R, Lozoya O, Wang Y, et al. Manusia sel induk hati danpematangan biologi keturunan hati. Hepatologi 2011; 53: 1035-1045.[18]Lemaigre F. [keputusan nasib Lineage di normal dan regenerasihati]. Med Sci (Paris) 2012; 28: 958-62.[19]Mahieu-Caputo D, Allain JE, Branger J, et al. Repopulation dari

athymic hati mouse dengan cryopreserved awal hepatoma janin manusiatoblasts. Hum Gene Ther 2004; 15: 1219-1228.[20]Thomson JA, Itskovitz-Eldor J, Shapiro SS, et al. Induk embriobaris sel yang berasal dari blastocyst manusia. Ilmu 1998; 282: 1145-7.[21]Schwartz SD, Hubschman JP, Heilwell G, et al. Induk embriouji sel untuk degenerasi makula: laporan awal. Lanset2012; 379: 713-20.[22]Takahashi K, Tanabe K, Ohnuki M, et al. Induksi pluripotentsel dari fibroblast manusia dewasa oleh faktor didefinisikan batang. Sel2007; 131: 861-72.[23]Taman IH, Zhao R, West JA, et al. Pemrograman Ulang dari jadi- manusiasel matic untuk pluripotency dengan faktor didefinisikan. Nature 2008;451: 141-6.[24]Maehr R, Chen S, M Snitow, et al. Generasi induk berpotensi majemuksel dari pasien dengan diabetes tipe 1. Proc Natl Acad Sci USA2009; 106: 15.768-73.[25]Soldner F, Hockemeyer D, Beard C, et al. Penyakit Parkinson

pluripotent stem cells pasien yang diturunkan disebabkan bebas dari virus repro-faktor pemrograman. Sel 2009; 136: 964-77.[26]Yoshida T, Takayama K, Kondoh M, et al. Penggunaan hepato manusiasel monosit-seperti yang berasal dari induksi sel induk berpotensi majemuk sebagaimodel untuk hepatosit pada infeksi virus hepatitis C. Biochem BioPhys Res Commun 2011; 416: 119-24.[27]Roelandt P, S Obeid, Paeshuyse J, et al. Manusia induk berpotensi majemukhepatosit sel yang diturunkan mendukung replikasi lengkap hepatitis Cvirus. J Hepatol 2012; 57: 246-51.[28]Schwartz RE, Trehan K, Andrus L, et al. Modeling hepatitis Cinfeksi virus menggunakan manusia induced pluripotent stem sel. ProcNatl Acad Sci USA 2012; 109: 2544-8.[29]Tao W, Xu C, Ding Q, et al. Sebuah titik mutasi tunggal di E2 en-hances virus hepatitis C infektivitas dan mengubah lipoprotein asosiasition dari partikel virus. Virologi 2009; 395: 67-76.[30]Martin U, Winkler ME, Id M, et al. Infeksi Produktif primersel endotel manusia dengan babi retrovirus endogen (PERV).Xenotransplantasi 2000; 7: 138-42.[31]

Nibourg GA, Chamuleau RA, van Gulik TM, Hoekstra R. Prolif-sumber sel manusia erative diterapkan sebagai biocomponent di bioartificialhati: review. Ahli Opin Biol Ther 2012; 12: 905-21.[32]Zhang S, Chen S, Li W, et al. Penyelamatan fungsi ATP7B di hepatomasel tocyte-seperti dari Wilson penyakit induced pluripotent stemSel menggunakan terapi gen atau kurkumin obat pendamping. Hum MolGenet 2011; 20: 3176-87.[33]Hanna J, Wernig M, Markoulaki S, et al. Pengobatan sel sabitmodel tikus anemia dengan sel iPS yang dihasilkan dari autologuskulit. Ilmu 2007; 318: 1920-3.[34]Lavon N, O Yanuka, Benvenisty N. Diferensiasi dan isolasisel hati-seperti dari sel induk embrionik manusia. Diferensiasi2004; 72: 230-8.[35]Schwartz RE, Linehan JL, Painschab MS, et al. Kondisi Ditetapkanuntuk perkembangan sel-sel hati fungsional dari embrio manusiasel batang. Stem Sel Dev 2005; 14: 643-55.[36]Duan Y, Catana A, Meng Y, et al. Diferensiasi dan pengayaansel hepatosit-seperti dari sel induk embrio manusia in vitrodan in vivo. Stem Sel 2007; 25: 3058-68.

[37]Cai J, Zhao Y, Liu Y, et al. Diferensiasi Disutradarai dari em- manusiasel induk bryonic menjadi sel hati fungsional. Hepatologi 2007;45: 1229-1239.[38]Soto-Gutierrez A, Navarro-Alvarez N, Zhao D, et al. Diferensiasition sel batang embrio tikus ke sel hepatosit-seperti oleh cobudaya dengan hati manusia garis sel nonparenchymal. Nat Protoc2007; 2: 347-56.[39]Hay DC, Fletcher J, Payne C, et al. Diferensiasi Sangat efisiendari hESCs untuk endoderm hati fungsional membutuhkan ActivinA danWnt3a signaling. Proc Natl Acad Sci USA 2008; 105: 12301-6.[40]Basma H, Soto-Gutierrez A, Yannam GR, et al. Diferensiasi dantransplantasi hepatosit sel yang diturunkan induk embrio manusia.Gastroenterologi 2009; 136: 990-9.[41]Brolen G, Sivertsson L, Bjorquist P, et al. Sel hepatosit-sepertiberasal dari sel induk embrio manusia secara khusus melalui definisi yangendoderm tive dan tahap nenek moyang. J Biotechnol 2010; 145: 284-94.[42]Si-Tayeb K, Noto FK, Nagaoka M, et al. Genera Sangat efisiention sel hepatosit-seperti manusia dari induced pluripotent stem

sel. Hepatologi 2010; 51: 297-305.[43]Martin MJ, Muotri A, Gage F, Varki A. Manusia batang embriosel mengekspresikan asam sialat bukan manusia imunogenik. Nat Med2005; 11: 228-32.[44]Wu MY, Bukit CS. TGF-beta superfamili sinyal di embriopengembangan dan homeostasis. Dev Sel 2009; 16: 329-43.[45]Vallier L, Touboul T, Brown S, et al. Signaling jalur control-ling pluripotency dan nasib sel awal keputusan yang disebabkan manusiasel induk berpotensi majemuk. Stem Sel 2009; 27: 2655-66.[46]Brown S, Teo A, Pauklin S, et al. Activin / Nodal kontrol sinyaljaringan transkripsi yang berbeda dalam sel induk embrionik manusiadan di progenitor endoderm. Stem Sel 2011; 29: 1176-1185.[47]Teo AK, Arnold SJ, Trotter MW, et al. Faktor kemajemukan regularisasiakhir definitif spesifikasi endoderm melalui eomesodermin.Gen Dev 2011; 25: 238-50.[48]Singh AM, Reynolds D, Cliff T, et al. Crosstalk jaringan Signalingdalam sel pluripotent manusia: saklar Smad2 / 3-diatur bahwa con-Trols keseimbangan antara pembaruan diri dan diferensiasi. SelStem Cell 2012; 10: 312-26.[49]

McLean AB, D'Amour KA, Jones KL, et al. Aktivin secara efisienmenentukan endoderm definitif dari sel induk embrionik manusiahanya bila phosphatidylinositol 3-kinase signaling ditekan.Stem Sel 2007; 25: 29-38.[50]Lemaigre F, Zaret KS. Pengembangan hati update: embrio barumodel, kontrol keturunan sel, dan morfogenesis. Curr Opin GenetDev 2004; 14: 582-90.[51]Si-Tayeb K, Lemaigre FP, Duncan SA. Organogenesis dan banganngunan hati. Dev Sel 2010; 18: 175-89.[52]Suzuki A, Zheng YW, Kaneko S, et al. Identifikasi klon dankarakterisasi sel induk berpotensi majemuk diri memperbaharui di de- yangveloping hati. J sel Biol 2002; 156: 173-84.[53]Dan YY, Riehle KJ, Lazaro C, et al. Isolasi pro multipotensel genitor dari hati janin manusia mampu membedakan kehati dan mesenchymal garis keturunan. Proc Natl Acad Sci USA 2006;103: 9912-7.[54]Malhi H, Irani AN, Gagandeep S, Gupta S. Isolasi manusiasel epitel progenitor hati dengan kapasitas replikasi yang luasdan diferensiasi menjadi hepatosit dewasa. J Sel Sci 2002;

115: 2679-88.[55]Allain JE, Dagher saya, Mahieu-Caputo D, et al. Mengekalkan dariprimata bipotent hati epitel sel induk. Proc Natl Acad Sci ASA 2002; 99: 3639-44.

Halaman 12Manusia Stem Sel pluripoten untuk Penyakit Pemodelan manusia HatiSaat Gene Therapy, 2013, Vol. 13, No. 2 131[56]Delgado JP, Vanneaux V, Branger J, et al. Peran HGF padasifat invasif dan potensi repopulation dari dia- janin manusiasel progenitor patic. Exp Sel Res 2009; 315: 3396-405.[57]Touboul T, Hannan NR, Corbineau S, et al. Generasi fungsihepatosit nasional dari sel induk embrio manusia di bawah chemi-Cally didefinisikan kondisi yang rekapitulasi perkembangan hati. Hepatomatology 2010; 51: 1754-1765.[58]Hu BY, Weick JP, Yu J, et al. Diferensiasi Neural manusiadiinduksi sel induk berpotensi majemuk mengikuti prinsip-prinsip perkembangan tetapidengan potensi variabel. Proc Natl Acad Sci USA 2010; 107: 4335-40.[59]Kajiwara M, Aoi T, Okita K, et al. Variasi tergantung Donor di

diferensiasi hati dari pluripotent sel induk manusia yang disebabkan.Proc Natl Acad Sci USA 2012; 109: 12.538-43.[60]Khetani SR, Bhatia SN. Budaya mikro dari sel-sel hati manusia untukpengembangan obat. Nat Biotechnol 2008; 26: 120-6.[61]Flaim CJ, Chien S, Bhatia SN. Matriks ekstraselular microarrayuntuk menyelidik diferensiasi selular. Nat Metode 2005; 2: 119-25.[62]Wang Y, Yao HL, Cui CB, et al. Sinyal parakrin dari mesen-populasi sel chymal mengatur ekspansi dan diferensiasisel induk manusia hati takdir hati dewasa. Hepatologi 2010;52: 1443-1454.[63]Hay DC, Pernagallo S, Diaz-Mochon JJ, et al. Screening Rekomendasiperpustakaan polimer untuk menentukan substrat baru untuk hepatoma fungsionaltocytes dengan metabolisme obat diinduksi. Stem Cell Res 2011; 6: 92-102.[64]Weber A, Groyer-Picard MT, Franco D, Dagher I. Hepatocytetransplantasi pada hewan model. Hati Transpl 2009; 15: 7-14.[65]Rhim JA, sandgren EP, Palmiter RD, Brinster RL. Re- lengkapkonstitusi hati tikus dengan hepatosit xenogeneic. Proc Natl

Acad Sci USA 1995; 92: 4942-6.[66]Meuleman P, Libbrecht L, De Vos R, et al. Morfologi dankarakterisasi biokimia dari hati manusia dalam uPA-SCIDtikus chimera. Hepatologi 2005; 41: 847-56.[67]Payne CM, Samuel K, Pryde A, et al. Kegigihan fungsionalsel hepatosit-seperti pada tikus kekebalan dikompromikan. Hati Int2011; 31: 254-62.[68]Rashid ST, Corbineau S, Hannan N, et al. Modeling mewarisigangguan metabolisme hati menggunakan manusia induced pluripotentsel batang. J Clin Invest 2010; 120: 3127-36.[69]Azuma H, Paulk N, Ranade A, et al. Ekspansi Kuat manusiahepatosit di Fah - / - / Rag2 - / - / Il2rg - / - tikus. Nat Biotechnol 2007;25: 903-10.[70]Vaughan AM, Mikolajczak SA, Wilson EM, et al. Lengkapi Plas-modium pengembangan hati-tahap falciparum dalam hati-chimerictikus. J Clin Invest 2012; 122: 3618-28.[71]Taman IH, Arora N, Huo H, et al. Pluripo- diinduksi penyakit-spesifiksel tenda induk. Sel 2008; 134: 877-86.[72]Dimos JT, Rodolfa KT, Niakan KK, et al. Induced pluripotent stem

sel yang dihasilkan dari pasien dengan ALS dapat dibedakan menjadineuron motorik. Ilmu 2008; 321: 1218-1221.[73]Ebert AD, Yu J, Rose FF, Jr., et al. Induced pluripotent stem seldari pasien atrofi otot tulang belakang. Nature 2009; 457: 277-80.[74]Grskovic M, Javaherian A, B Strulovici, Daley GQ. Induced pluri-sel induk ampuh - peluang untuk pemodelan penyakit dan dis obatcovery. Nat Rev Obat Discov 2011; 10: 915-29.[75]Tiscornia G, Vivas EL, Izpisua Belmonte JC. Penyakit dalam sebuah piring:pemodelan kelainan genetik manusia menggunakan sel pluripotent diinduksi.Nat Med 2011; 17: 1570-6.[76]Trounson A, Shepard KA, DeWitt ND. Pemodelan penyakit manusiadengan induksi sel induk berpotensi majemuk. Curr Opin Genet Dev 2012;22: 509-16.[77]Perrier A, Peschanski M. Bagaimana pluripotent stem manusia selmembantu menguraikan dan menyembuhkan penyakit Huntington? Cell Stem cell 2012;11: 153-61.[78]Seibler P, Graziotto J, Jeong H, et al. Mitokondria Parkin ulangcruitment terganggu pada neuron yang berasal dari mutan PINK1 di-

yang diinduksi sel induk berpotensi majemuk. J Neurosci 2011; 31: 5970-6.[79]Egawa N, S Kitaoka, Tsukita K, et al. Skrining obat untuk ALSmenggunakan induced pluripotent stem sel-pasien tertentu. Sci translMed 2012; 4: 145ra104.[80]Brown MS, Goldstein JL. Biomedis. Menurunkan LDL - tidak hanyabagaimana rendah, tapi berapa lama? Ilmu 2006; 311: 1721-3.[81]Bruckert E. terapi-memodifikasi lipid Baru. Ahli Opin InvestigObat 2003; 12: 325-35.[82]Hudgins LC, Kleinman B, Scheuer A, et al. Jangka panjang keamanan dankhasiat low-density lipoprotein apheresis di masa kecil untuk ho-mozygous hiperkolesterolemia familial. Am J Cardiol 2008;102: 1199-204.[83]Huijgen R, Kindt saya, Verhoeven SB, et al. Dua tahun setelah molekuldiagnosis hiperkolesterolemia familial: mayoritas pada choles-Terol penurun pengobatan tetapi minoritas mencapai tujuan pengobatan.PLoS One 2010; 5: e9220.[84]Grossman M, Rader DJ, Muller DW, et al. Sebuah studi pilot ex vivoterapi gen untuk homozigot hiperkolesterolemia familial. NatMed 1995; 1: 1148-1154.[85]

Petrus I, Chuah M, strategi terapi VandenDriessche T. Gene untukhemofilia: keuntungan versus risiko. J Gene Med 2010; 12: 797-809.[86]Wu YM, Kao CY, Huang YJ, et al. Modifikasi genetik dari donorhepatosit meningkatkan efikasi terapi untuk hemofilia B ditikus. Transplantasi Sel 2010; 19: 1169-1180.[87]Nathwani AC, Tuddenham EG, Rangarajan S, et al. Adenovirus-terkait virus vektor-dimediasi transfer gen pada hemofilia B. NEngl J Med 2011; 365: 2357-65.[88]Kasuda S, Tatsumi K, Sakurai Y, et al. Ekspresi koagulasifaktor dari murine diinduksi sel yang diturunkan hati induk berpotensi majemuksel. Darah Coagul Fibrinolisis 2011; 22: 271-9.[89]Cao J, Shang CZ, Lu LH, et al. Diferensiasi batang embriosel ke dalam hepatosit yang coexpress faktor koagulasi VIII danIX. Acta Pharmacol Sin 2010; 31: 1478-1486.[90]Lomas DA, Evans DL, Finch JT, Carrell RW. Mekanisme Zalpha akumulasi 1-antitrypsin di hati. Nature 1992;357: 605-7.[91]Gooptu B, Ekeowa UI, Lomas DA. Mekanisme emfisema di

defisiensi antitrypsin alpha1-: wawasan molekuler dan seluler. EuroRespir J 2009; 34: 475-88.[92]Griesenbach U, Geddes DM, Alton EW. Kemajuan dalam fibro- cysticterapi gen sis. Curr Opin Pulm Med 2004; 10: 542-6.[93]Fisher RA, Strom SC. Transplantasi hepatosit manusia: dunia-Hasil lebar. Transplantasi 2006; 82: 441-9.[94]Nguyen TH, Birraux J, Wildhaber B, et al. Ex vivo lentivirustransduksi dan transplantasi segera hepato berbudayacytes untuk mengobati hyperbilirubinemic Gunn tikus. Transplantasi2006; 82: 794-803.[95]Nguyen TH, Mainot S, Lainas P, et al. Gen hati-diarahkan Ex vivoTerapi untuk pengobatan penyakit metabolik: kemajuan dalam hepatomatransplantasi tocyte dan vektor retroviral. Curr Gene Ther 2009;9: 136-49.[96]Birraux J, Menzel O, Wildhaber B, et al. Sebuah langkah menuju gen hatiTerapi: koreksi efisien dari cacat genetik hepatositdiisolasi dari pasien dengan sindrom Crigler-Najjar tipe 1 denganvektor lentiviral. Transplantasi 2009; 87: 1006-1012.[97]

Hacein-Bey Abina S, Garrigue A, Wang GP, et al. Insersionalonkogenesis di 4 pasien setelah terapi gen retrovirus-dimediasiSCID-X1. J Clin Invest 2008; 118: 3132-42.[98]Connelly S. Adenoviral vektor untuk terapi gen hati-diarahkan.Curr Opin Mol Ther 1999; 1: 565-72.[99]Howden SE, Gore A, Li Z, et al. Koreksi genetik dan analisisdiinduksi sel induk berpotensi majemuk dari pasien dengan atrofi berkisar.Proc Natl Acad Sci USA 2011; 108: 6537-42.[100]Li H, Haurigot V, Doyon Y, et al. In vivo genom mengembalikan editinghemostasis dalam model tikus dari hemofilia. Nature 2011;475: 217-21.[101]Liu GH, Suzuki K, Qu J, et al. Koreksi gen Target darimutasi LMNA laminopathy terkait pada pasien-spesifikiPSCs. Cell Stem cell 2011; 8: 688-94.[102]Vallier L, Alexander M, Pedersen R. ekspresi gen Bersyaratdalam sel induk embrionik manusia. Stem Sel 2007; 25: 1490-7.[103]Urnov FD, Rebar EJ, Holmes MC, et al. Editing Genome dengannucleases zinc finger direkayasa. Nat Rev Genet 2010; 11: 636-46.[104]

Hockemeyer D, Wang H, Kiani S, et al. Rekayasa genetika darisel pluripotent manusia menggunakan nucleases TALE. Nat Biotechnol2011; 29: 731-4.[105]Yusa K, Rashid ST, Strick-Marchand H, et al. Cor gen Targetrection defisiensi antitrypsin alpha1-di diinduksi induk berpotensi majemuksel. Nature 2011; 478: 391-4.

Halaman 13132 Saat Gene Therapy, 2013, Vol. 13, No 2Dianat dkk.[106]Gupta A, Meng X, Zhu LJ, et al. Jari Zinc protein-dependen dankontribusi -independent ke in vivo aktivitas off-target sengnucleases jari. Asam nukleat Res 2011; 39: 381-92.[107]Vons C, Beaudoin S, Helmy N, et al. Deskripsi Pertama surgi- yangcal anatomi hati cynomolgus monyet. Am J Primatol 2009;71: 400-8.[108]Liu H, Zhu F, Yong J, et al. Generasi induced pluripotent stemsel dari orang dewasa fibroblas monyet rhesus. Cell Stem cell 2008;3: 587-90.[109]Okahara-Narita J, Umeda R, Nakamura S, et al. Induksi pluri-sel induk ampuh dari janin dan dewasa cynomolgus monyet fibro-

ledakan menggunakan empat faktor transkripsi manusia. Primata 2012;53: 205-13.[110]Wu Y, A Mishra, Qiu Z, et al. Primata selain manusia yang disebabkan pluripo-sel tenda induk dalam pengobatan regeneratif. Stem Sel Int 2012;2012: 767.195.[111]Blin G, Nury D, Stefanovic S, et al. Sebuah populasi dimurnikan dari mul-progenitor kardiovaskular tipotent berasal dari pluripo- primatatenda batang sel engrafts di miokard primer bukan manusia infarkpasangan. J Clin Invest 2010; 120: 1125-1139.[112]Joseph B, Malhi H, Bhargava KK, et al. Sel Kupffer berpartisipasi dalampembersihan awal hepatosit syngeneic ditransplantasikan pada tikushati. Gastroenterologi 2002; 123: 1677-1685.[113]Dagher saya, Boudechiche L, Branger J, et al. Hepatosit Efisienengraftment dalam model primata nonmanusia setelah parsial vena portalembolisasi. Transplantasi 2006; 82: 1067-1073.[114]Lainas P, Boudechiche L, Osorio A, et al. Regenerasi hati danwaktu rekanalisasi kursus berikut reversibel vena portal emboli-lisasi. J Hepatol 2008; 49: 354-62.[115]

Dagher saya, Nguyen TH, Groyer-Picard MT, et al. Hepato Efisienmonosit engraftment dan ekspresi transgen jangka panjang setelah reversi-ble Portal embolisasi pada primata bukan manusia. Hepatologi 2009;49: 950-9.[116]Lister R, Pelizzola M, Kida YS, et al. Hotspot dari epige- menyimpangpemrograman ulang eko- pada manusia induced pluripotent stem sel.Nature 2011; 471: 68-73.[117]Mekhoubad S, Bock C, de Boer AS, et al. Erosi dosis com-dampak pensation pemodelan penyakit IPSC manusia. Sel Stem Cell2012; 10: 595-609.[118]Ohi Y, Qin H, Hong C, et al. DNA lengkap metilasi memahamiterletak memori transkripsi sel somatik dalam sel iPS manusia.Sel Biol Nat 2011; 13: 541-9.[119]Ruiz S, Diep D, Gore A, et al. Identifikasi dari repro- tertentupemrograman terkait tanda tangan epigenetik pada manusia yang disebabkan pluri-sel induk ampuh. Proc Natl Acad Sci USA 2012; 109: 16196-201.[120]Urbach A, Bar-Nur O, Daley GQ, Benvenisty N. Differential mod-eling dari rapuh X syndrome oleh sel induk embrionik manusia dan

diinduksi sel induk berpotensi majemuk. Cell Stem cell 2010; 6: 407-11.[121]Sheridan SD, Theriault KM, Reis SA, et al. Characteri- epigenetiklisasi dari gen FMR1 dan perkembangan saraf pada manusia menyimpangdiinduksi model sel induk berpotensi majemuk dari sindrom X rapuh. PLoSSatu 2011; 6: e26203.[122]Gore A, Li Z, Fung HL, et al. Somatik coding mutasi pada manusiadiinduksi sel induk berpotensi majemuk. Nature 2011; 471: 63-7.[123]Ji J, Ng SH, Sharma V, et al. Peningkatan coding tingkat mutasi selamapemrograman ulang sel-sel somatik manusia menjadi induced pluripotentsel batang. Stem Sel 2012; 30: 435-40.[124]Abyzov A, Mariani J, Palejev D, et al. Copy somatik jumlah mo-saicism di kulit manusia diungkapkan oleh induksi sel induk berpotensi majemuk.Nature 2012; 492: 438-42.[125]Nie B, Wang H, Laurent T, pemrograman ulang Ding S. Seluler: aperspektif molekul kecil. Curr Opin sel Biol 2012; 24: 784-92.[126]Pournasr B, Khaloughi K, Salekdeh GH, et al. Ulasan Ringkas:alkimia biologi: menghasilkan jenis sel yang diinginkan dari berlimpah

dan sel diakses. Stem Sel 2011; 29: 1933-1941.[127]Vierbuchen T, Wernig M. konversi keturunan langsung: tidak alami tetapiberguna? Nat Biotechnol 2011; 29: 892-907.[128]Xie H, Ye M, Feng R, Graf T. Stepwise pemrograman ulang sel Bmenjadi makrofag. Sel 2004; 117: 663-76.[129]Huang P, Dia Z, Ji S, et al. Induksi fungsional hepatosit-sepertisel fibroblast tikus dari oleh faktor didefinisikan. Nature 2011;475: 386-9.[130]Sekiya S, Suzuki A. konversi langsung dari fibroblas mouse untuksel hepatosit-seperti oleh faktor didefinisikan. Nature 2011; 475: 390-3.[131]Zhou Q, Brown J, Kanarek A, et al. In vivo pemrograman ulang dari orang dewasasel eksokrin pankreas to-sel beta. Nature 2008; 455: 627-32.Diterima: 24 Januari 2013Revisi: 30 Januari 2013Diterima: 5 Februari 2013