Mast cells (MCs) are well known for their contribution to the pathogenesis of a multitude of inflammatory diseases, such as urticaria and mastocytosis. Growing evidence also suggests that MCs exert important surveillance and host-protective functions by orchestrating immune responses. In principle, in vitro studies of MC functions are performed with human MCs isolated from tissues or differentiated from hematopoietic progenitors. However, the recent in vitro research has taken on some challenges including donor-dependent heterogeneity, poor proliferation capacities of primary MCs, and the lack of a continuous cell source. To address this, we developed a novel strategy for the rapid differentiation of MCs from human induced pluripotent stem cells (hiPSC-MCs). hiPSC-MCs exhibit phenotypic and functional characteristics of human skin MCs (hsMCs) and peripheral hematopoietic stem cell-derived MCs (PSCMCs). hiPSC-MCs are able to express the MC-associated receptors such as CD45, CD117, FcεRIα, CD200R, Siglec-8 and MRGPRX2, and degranulate in response to IgE/anti-IgE and substance P. hiPSCs are immortal cells and able to develop into any type of human body cells, thus, for in vitro MCs research, hiPSC lines provide a continuous and stable MC source and overcome the obstacles caused by tissue samples and donor variabilities. In addition, hiPSCs allow for the development of cell models by generating hiPSC-MCs from patients.
Mastzellen (MCs) sind bekannt für ihren Beitrag zur Pathogenese einer Vielzahl von entzündlichen Erkrankungen wie Urtikaria und Mastozytose. Immer mehr Hinweise deuten darauf hin, dass MCs wichtige Überwachungs- und Schutzfunktionen ausüben, indem sie Immunantworten modulieren. Um ihre biologischen Funktionen in vitro zu untersuchen, werden humane MCs entweder als reife Zellen aus humanen Geweben wie Haut, Lunge und Darm isoliert oder aus hämatopoetischen Vorläuferzellen aus peripherem oder Nabelschnurblut differenziert. Diese Techniken bergen jedoch mehrere Nachteile und Herausforderungen, darunter eine geringe Proliferationskapazität, eine Spender-abhängige Heterogenität und das Fehlen einer kontinuierlichen Zellquelle. Ziel dieses Projekts war die Entwickelung einer neuartigen Strategie zur schnellen und effizienten Differenzierung von MCs aus humanen induzierten pluripotenten Stammzellen (hiPSC). Diese aus hiPSCs generierten MCs (hiPSC-MCs) weisen phänotypische und funktionelle Eigenschaften von primären humanen Hautmastzellen (hsMC) und Mastzellen, die aus peripheren hämatopoetischen Stammzellen generiert wurden (PSCMCs), auf. hiPSC-MCs zeigen eine stabile Expression typischer MC-assoziierter Rezeptoren wie CD45, CD117, FcεRIα, CD200R, Siglec-8 und MRGPRX2, und degranulieren als Reaktion auf eine Stimulation mit IgE/Anti-IgE und Substanz. P. hiPSCs, reprogrammiert aus menschlichen Körperzellen, bieten aufgrund ihrer Selbsterneuerungseigenschaft eine kontinuierliche und nachhaltige Zellquelle für die Forschung. hiPSC-MCs stellen so einen bedeutenden Fortschritt in Richtung einer schnellen und hochproduktiven Generierung phänotypisch ausgereifter und funktioneller MCs dar und erlauben zudem die Entwicklung krankheitsspezifische Zellmodelle durch die Möglichkeit der hiPSC-MC-Generierung von Patienten.
