iPSC Differenzierte Mikroglia: Charakterisierung und Veränderungen nach Co-Kultivierung mit Gliomzellen

Abstract

Glioblastomas are the most common primary human brain tumor entities and have a very poor prognosis (Schwartzbaum, 2006). Up to 30 % of glioblastoma cells can be peripheral macrophages or microglia, the brain’s resident macrophages (Charles, 2011) (Badie, 2000). Higher numbers of infiltrating microglia and peripheral macrophages have been correlated with a poor glioma prognosis (Engler, 2012) (Feng, 2015). To date, healthy human microglia and human glioma-associated microglia are scarcely available for research purposes. Novel findings on microglial ontology (Ginhoux, 2010) were the foundation of several protocols which differentiate induced pluripotent stem cells (iPSC) into iPSC-derived microglia-like (iMGL) cells (Abud, 2017) (Gutmann, 2019) (Hasselmann, 2020). Here, we investigate whether iMGL, differentiated as published by McQuade et al. (McQuade, 2018), are a suitable model to investigate microglia in the context of glioma. First, we characterize iMGL differentiated from the iPSC cell line XMOO1 thoroughly. Then, we analyze gene expression and morphology of iMGL co-cultivated with glioma cells in a transwell setting, microglial marker expression in a direct co-cultivation setting, and gene expression in response to TLR2 stimulation.

Glioblastome sind die häufigsten Hirntumore des Menschen und sind mit einer infausten Prognose verbunden (Schwartzbaum, 2006). Bis zu 30 % der Zellen eines Glioblastoms können Makrophagen oder Mikroglia, die gewebsständigen Makrophagen des Gehirns, sein (Charles, 2011) (Badie, 2000). Der Anteil infiltrierender Mikroglia und Makrophagen innerhalb eines Glioblastoms korreliert mit einer schlechten Prognose (Engler, 2012) (Feng, 2015). Bis dato waren gesunde menschliche Mikroglia und Makrophagen für Forschungszwecke nur schwer erhältlich. Neue Erkenntnisse zur Ontologie der Mikroglia (Ginhoux, 2010) bildeten die Grundlage für mehrere Protokolle, die es ermöglichen, induzierte pluripotente Stammzellen (iPSC) zu iPSC-generierten mikroglia-ähnlichen Zellen (iMGL) zu differenzieren (Abud, 2017) (Gutmann, 2019) (Hasselmann, 2020). Hier erforschen wir, ob iMGL, welche wie von McQuade et al. publiziert differenziert wurden (McQuade, 2018), ein geeignetes Modell sind, um über Mikroglia im Kontext von Gliomen zu forschen. Zuerst wurden iMGL, welche aus der iPSC Zelllinie XMOO1 generiert wurden, gründlich charakterisiert. Dann analysierten wir die Genexpression und Morphologie von iMGL, welche mithilfe von Transwell Inserts co-kultiviert wurden. Außerdem betrachten wir die Gliom-typischen Marker SPP1 und GPNMB (Szulzewsky, 2016) in einem direkten co-Kultur Modell, sowie Veränderungen der Genexpression infolge von TLR2 Stimulation.