Preliminary Exposure to Histone Deacetylase Inhibitors Changes the Direction of Human IPSCs Differentiation with the Formation of Cardiospheres Instead of Skin Organoids

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Pluripotent stem cells (PSCs) are a unique cell type that can differentiate into all cell types in the body. In PSC culture, subpopulations with different levels of pluripotency may exist, which leads to different results during their differentiation. One of the key factors that determine the state of pluripotency and influence the differentiation potential of PSCs is the epigenetic state of cells, including the level of histone deacetylation. Activation of histone deacetylase (HDAC) in human and mouse PSCs increases the percentage of heterochromatin. In this work, we used a protocol for the differentiation of embryoid bodies from induced human pluripotent hIPSC cells, designed for the formation of ectoderm and neuroectoderm with their subsequent development into skin organoids. However, after hIPSCs were exposed to HDAC inhibitors (sodium butyrate and valproic acid), the direction of their differentiation changed: mesoderm was formed, which subsequently developed into contracting cardiospheres.

About the authors

V. K. Abdyev

Koltsov Institute of Developmental Biology of Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: mailtovepa@gmail.com
Russia, 119334, Moscow

A. A. Riabinin

Koltsov Institute of Developmental Biology of Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: andrey951233@mail.ru
Russia, 119334, Moscow

E. D. Erofeeva

Lomonosov Moscow State University, Faculty of Biology

Email: andrey951233@mail.ru
Russia, 119234, Moscow

M. D. Pankratova

Koltsov Institute of Developmental Biology of Russian Academy of Sciences; Lomonosov Moscow State University, Faculty of Biology

Email: andrey951233@mail.ru
Russia, 119334, Moscow; Russia, 119234, Moscow

E. A. Vorotelak

Koltsov Institute of Developmental Biology of Russian Academy of Sciences

Email: andrey951233@mail.ru
Russia, 119334, Moscow

A. V. Vasiliev

Koltsov Institute of Developmental Biology of Russian Academy of Sciences; Lomonosov Moscow State University, Faculty of Biology

Email: andrey951233@mail.ru
Russia, 119334, Moscow; Russia, 119234, Moscow

References

  1. Balafkan N., Mostafavi S., Schubert M. et al. A method for differentiating human induced pluripotent stem cells toward functional cardiomyocytes in 96-well microplates // Sci. Rep. 2020. V. 10. № 1. 18498. PMID: 33116175; PMCID: PMC7595118.https://doi.org/10.1038/s41598-020-73656-2
  2. Brons I., Smithers L.E., Trotter M.W.B. et al. Derivation of pluripotent epiblast stem cells from mammalian embryos // Nature. 2007. V. 448. № 7150. P. 191–195. https://doi.org/10.1038/nature05950
  3. Fischer B., Meier A., Dehne A. et al. A complete workflow for the differentiation and the dissociation of hiPSC-derived cardiospheres // Stem Cell Res. 2018. V. 32. P. 65–72. Epub 2018 Aug 24. PMID: 30218895. https://doi.org/10.1016/j.scr.2018.08.015
  4. Johnstone R.W. Histone-deacetylase inhibitors: novel drugs for the treatment of cancer // Nature. 2002. V. 1. № 4. P. 287–299. https://doi.org/10.1038/nrd772
  5. Lagarkova M.A., Eremeev A.V., Svetlakov A.V. et al. Human embryonic stem cell lines isolation, cultivation, and characterization // In Vitro Cell Dev. Biol. Anim. 2010. V. 46. № 3–4. P. 284–293. https://doi.org/10.1007/s11626-010-9282-6
  6. Lau K.X., Mason E.A., Kie J. et al. Unique properties of a subset of human pluripotent stem cells with high capacity for self-renewal // Nature Communications. 2020. V. 11. № 1. P. 1–18. https://doi.org/10.1038/s41467-020-16214-8
  7. Lee J., Koehler K.R. Skin organoids: A new human model for developmental and translational research // Exp. Dermatol. 2021. V. 30. № 4. P. 613–620. Epub 2021 Feb 18. PMID: 33507537; PMCID: PMC8265774.4).https://doi.org/10.1111/exd.14292
  8. Lee J., Rabbani C.C., Gao H. et al. Hair-bearing human skin generated entirely from pluripotent stem cells // Nature. 2020. V. 582. № 7812. P. 399–404.
  9. Saraiva N.Z., Oliveira C.S., Garcia J.M. Histone acetylation and its role in embryonic stem cell differentiation // World J. Stem. Cells. 2010. V. 2. № 6. P. 121–126. https://doi.org/10.4252/WJSC.V2.I6.121
  10. Seto E., Yoshida M. Erasers of histone acetylation: The histone deacetylase enzymes // Cold Spring Harb Perspect Biol. 2014. V. 6. № 4. a018713. https://doi.org/10.1101/CSHPERSPECT.A018713
  11. Shkumatov A., Baek K., Kong H. Matrix rigidity-modulated cardiovascular organoid formation from embryoid bodies // PLoS One. 2014. V. 14. № 9. 4 PMID: 24732893; PMCID: PMC3986240.https://doi.org/10.1371/journal.pone.0094764
  12. Takahashi K., Yamanaka S. Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors // Cell. 2006. V. 126. № 4. P. 663–676. https://doi.org/10.1016/j.cell.2006.07.024
  13. Teslaa T., Chaikovsky A.C., Lipchina I. et al. a-Ketoglutarate accelerates the initial differentiation of primed human pluripotent stem cells cell metabolism differentiation of primed human pluripotent stem cells // Cell Metabolism. 2016. V. 24. P. 485–493. https://doi.org/10.1016/j.cmet.2016.07.002
  14. Toyooka Y., Shimosato D., Murakami K. et al. Identification and characterization of subpopulations in undifferentiated ES cell culture // Development. 2008. V. 135. № 5. P. 909–918. https://doi.org/10.1242/DEV.017400
  15. Zhao M., Tang Y., Zhou Y., Zhang J. Deciphering role of wnt signalling in cardiac mesoderm and cardiomyocyte differentiation from human iPSCs: Four-dimensional control of Wnt pathway for hiPSC-CMs differentiation // Sci. Rep. 2019. V. 18. № 9. 1. PMID: 31852937; PMCID: PMC6920374.https://doi.org/10.1038/s41598-019-55620-x

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (1MB)
3.

Download (3MB)

Copyright (c) 2023 В.К. Абдыев, А.А. Рябинин, Е.Д. Ерофеева, М.Д. Панкратова, Е.А. Воротеляк, А.В. Васильев

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».