Nieuwe ontwikkelingen in het laboratorium

Page 1

ROW update van het lab: stamcellen en een nieuwe kenmerk in bloed van patienten

Dr. Valeria Orlova Dr. Franck Lebrin Prof. Christine Mummery HHT Patientdag 2017 28-10-2017


BLOEDVATEN: VAN KLEIN TOT GROOT MICROVASCULAR NETWORK

FUNCTIE: BRENGEN VOEDINGSTOFFEN EN ZUURSTOF NAAR ALLE WEEFSELS EN ORGANEN 1


BLOEDVATEN: VAN KLEIN TOT GROOT MICROVASCULAR MICROVASCULAR NETWORK NETWORK

FUNCTIE: BRENGEN VOEDINGSTOFFEN EN ZUURSTOF NAAR ALLE WEEFSELS EN ORGANEN

Endotheelcellen betrokken in ROW 2


BLOEDVATEN: VAN KLEIN TOT GROOT MICROVASCULAR MICROVASCULAR NETWORK NETWORK

1) ROW : AFWIJKINGEN IN KLEINEBLOEDVATEN 2) MUIZEN MET ROW: MATURATIE VAN BLOEDVATEN GEREMD, VERLIES VAN vSMC EN PERICYTEN OP DE BUITENKANT VAN DE VATEN LEIDT TOT ZWAKKE BLOEDVATEN EN BLOEDINGEN

3) BLOEDVATEN VERWIJDEN, ADERS EN SLAGADERS WORDEN ZONDER TUSSENLIGGEND CAPILLAIREN VERBONDEN 3

WAAROM?


GEINDUCEERD PLURIPOTENTE STAMCELLEN VAN PATIENTEN (hIPSC)

 ONBEPERKTE BRON VAN PATIENT CELLEN  ONDERZOEKEN WAAROM BLOEDVATEN AFWIJKEND ZIJN  ZOEKEN VOOR NIEUWE MEDICIJNEN 4

Adapted from: Bellin and Mummery Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2012


WEEFSEL VAN PATIENTEN VOOR STAMCEL PRODUCTIE

Huid biopt

Bloed

Urine

Hoeveelheid nodig

4mm

10ml

300ml

celtyp

huid fibroblasten

Erythroblasten

niercellen

Efficientie van herprogrammering

++++

++++

+++

Patient belasting

+++

+

-

Voor kinderen?

nee

nee

ja

Biopt opslag?

ja

nee

nee

LUMC IPS CORE FACILITY 5


HHT Mutaties

Data from HHT mutations database: http://www.arup.utah.edu/database/HHT/ 2015 6


GENERATION OF INDUCED PLURIPOTENT STEM CELL LINES FROM HHT1 PATIENTS (HHT1-IPSCS) c.782G>A c.1083delAA c.1234+2T>C

ATG 1

2

3

4

5

6

7

8

EXTRACELLULAR

Splice-site mutations Frameshift mutations ENG mutations

Premature stop codon

Missense mutations HHT Patient day 2015 7

9A

c.1678C>T

B

10

RGD

11

12

13

14

TM

LUMC0008iENG 8: c.1083delAA ♀ LUMC0009iENG 5: c.1234+2T>C ♀ Haploinsufficiency LUMC0082iENG 11: c.1678C>T ♂ LUMC0083iENG WT ♂ LUMC0105iENG 6: c.782G>A ♂ LUMC0106iENG 6: c.782G>A ♀ LUMC0107iENG 6: c.782G>A ♂


GENERATION OF INDUCED PLURIPOTENT STEM CELL LINES FROM HHT2 PATIENTS (HHT2-IPSCS) c.1042delG ATG 1

2

3

4

5

6

EXTRACELLULAR TM

7

c.1120C>T c.1139T>G c.1120del18bp 8

9

10

KINASE DOMAIN

Kinase domain LUMC0001iALK1 8: c.1139T>G ♀ LUMC0002iALK1 8: c.1042delG ♂

Premature stop codon ALK1 mutations

LUMC0011iALK 8: c.1120C>T ♀ Frameshift mutations Missense mutations

8

LUMC0110iALK 8: c.1120del18bp ♂ LUMC0111iALK 7: c.1042delG ♂ LUMC0112iALK 7: c.1042delG ♂


INDUCED PLURIPOTENT STEM CELL LINES FROM HHT PATIENTS (HHT-IPSCS) (LUMC) hiPSCs

Reprogramming method

Number of clones

Somatic cells

CDS

Protein

Sex

LUMC iPSC line

HHT2c.1139T>G

RV

2

Fibroblast

c.1139T>G

p.Val380Gly

Female

LUMC0001iALK1

HHT2c.1042delG

RV

1

Fibroblast

c.1042delG

p.Asp348Thrfs *

Male

LUMC0002iALK1

HHT1c.1083delAA

LV

9

Fibroblast

c.1083delAA

p.T361fs

Female

LUMC0008iENG

HHT1c.1234+2T>C

LV

9

BOECs

c.1234+2T>C

N/A

Female

LUMC0009iENG

HHT2c.1120C>T

LV

4

Fibroblast

c.1120C>T

p.Arg372Trp

Female

LUMC0011iALK

HHT1c.1678C>T

Episomal

3

Erythroblast (PB)

c.1678C>T

p.Q560X

Male

LUMC0082iENG

HHT1WT

Episomal

3

Fibroblast

WT

WT

Male

LUMC0083iENG

HHT1c.782G>A #1

Episomal

3

Fibroblast

c.782G>A

p.Trp261Arg

Male

LUMC0105iENG

HHT1c.782G>A #2

Episomal

3

Fibroblast

c.782G>A

p.Trp261Arg

Female

LUMC0106iENG

HHT1c.782G>A #3

Episomal

3

Fibroblast

c.782G>A

p.Trp261Arg

Male

LUMC0107iENG

HHT1c.1120del18bp

Episomal

3

Fibroblast

c.1120del18

p.Arg374_Glu 379del

Male

LUMC0110iALK

HHT1c.1042delG

Episomal

3

Fibroblast

c.1042delG

p.Asp348Thrfs *

Male

LUMC0111iALK

HHT19c.1042delG

Episomal

3

Fibroblast

c.1042delG

p.Asp348Thrfs *

Male

LUMC0112iALK


Erythroblasts

PBMCs

EEN MOZAIEK HHT1 PATIENT IN NEDERLAND

Blood (+) Buccal swab (-) Skin Fibroblasts (-) Fib-iPSCs (-) PBMCs (-)

HHT1 Patient: ENG;11 c.1678C>T 10

Erythroblast (+)


EEN MOZAIEK HHT1 PATIENT IN NEDERLAND

URE 2.

Mo

ddPCR

Stro Fib

PBMCs

Mo ECFCs

Ery

ENG Mut-probe

Gr

ENG Mut-probe

Ly

HHT1 Patient: ENG;11 c.1678C>T

C. 50 40 30

11

ENG Wt-probe

ENG Wt-probe


n as S t Mo t ro s G no ma ra c y Ly nulo t e mp cy s ho t e s cy Ery PB t es t MC + hro Mo bla s n st EC ocyt s F e EC Cs s F # EC Cs 1 F # EC Cs 2 F # EC Cs 3 F # EC Cs 4 FC #5 s #6

PBMCs

HHT1 Patient: ENG;11 c.1678C>T

12

ECFCs

Stro

ddPCR

Fib

ddPCR B.

Mo

ECFCs

50 40 30 20 10 0

Ery 4000

%ENG MUT Probe (ddPCR) Fi ENG Mut-probe Mut-probe b

D.

C.0

no cyt es

Gr

Ery

Mo

Mo

Mo

14 +

Ly PBMCs

Sk ro b i n la S st Mo t ro s G no ma ra c y Ly nulo t es mp cy ho t es c C Er PB yt e D yt M s 14 h C + ro Mo bla s n st EC ocyt s F e EC Cs s F # EC Cs 1 F # EC Cs 2 F # EC Cs 3 F # EC Cs 4 FC #5 s #6

Fib

D

50 40 30

Stro

C

no cyt es

URE 2.

Mo

Mo

CD105, MFI

Ly ECFCs

EEN MOZAIEK HHT1 PATIENT IN NEDERLAND Gr C

C.

ENG Wt-probe

HHT1WT

% Cells harbouring mutation

3000

2000

1000

HHT1c.1678C>T

CD105 MFI ECFCs

Fibroblasts Skin Stroma Monocytes Granulocytes ENG Wt-probe Lymphocytes PBMCs Erythroblasts CD14+ Monocytes ECFCs 3 23 53 56 20 37 73 92 >80


ISOGEEN HHT1-iPSCs VAN MOZAIEK HHT1 PATIENT

hiPSCs

Reprogramming method

Number of clones

Somatic cells

ENG CDS

ENG Protein

Sex

HHT1WT

Episomal

3

Fibroblast

WT

WT

Male

Identical DNA profile:

HHT1c.1678C>T

Episomal

3

p.Q560X

Male

HHT1WT LU0082iENG HHT1c.1678C>T

Erythroblast c.1678C> (PB) T

DNA LUMC iPSC Fingerprinting line

LU0083iENG

LUMC0082iENG20 SSEA4 & Nanog & Oct3/4 SSEA4/NANOG/OCT3/4

HHT1WT

HHT1c.1678C>T

100x

13

400x


ISOGEEN HHT1-iPSCs VAN MOZAIEK HHT1 PATIENT

FIGURE 4. A.

HHT1WT

HHT1WT

HHT1WT

HHT1WT

Fib

Endothelial Cells

hiPSCs

Monocytes

M1/M2 M⏀

Ery

15000

0

CD31, MFI

0.5 0.0 R C G K1 K5 1 3 D N E AL AL CD K VE

F.

N=3

20000 10000 0

ns

1500

ns

1000

50

0

500

* * *

2000 0

N=5

0

G.

4000

M0

30000

6000

M2

5000

100

**** **

M1

10000

KDR, MFI

*

**

CD105, MFI

5000

ns

M2

10000

0

1.0

14

20000

M1

1.5

****

Mo and M1/M2 M⏀

D.

M0

2.0

15000

HHT1c.1678C>T

% CD45+ CD14+

HHT1c.1678C>T

Endothelial Cells CD105, MFI

HHT1WT

C.

HHT1c.1678C>T

n

E.

Endothelial Cells

n

Relative cDNA expression

B.

HHT1c.1678C>T

VEC, MFI

HHT1c.1678C>T

H.


BLOEDVATEN “OP EEN CHIP”

Endothelial Cells

Pericytes

van der Meer and Orlova et al., 2013.

Collagen Gel


BLOEDVATEN “OP EEN CHIP”

Endothelial Cells

Collagen Gel

48 uren time lapse video

200 μm

van der Meer and Orlova et al., 2013.


BLOEDVATEN “OP EEN CHIP”

Endothelial Cells

Pericytes

Collagen Gel

24 uren time lapse video

200 μm

van der Meer and Orlova et al., 2013.


HHT ROW

Gezond weefsle

TE VEEL AFTAKINGEN VAN BLOEDVATEN IN HHT2

Bloedvaten “fragiel”

WAAROM? 18


ABNORMALE ANGIOGENESE IN HHT2 “STAMCEL-BLOEDVATEN” Acvrl1 control+/-; sFlt-1 Acvrl1+/-

Hoechst/Nanog

control

Acvrl1+/-

200mm

Acvrl1+/+

• VEGF belangrijk voor bloedvaten vorming • Verlaagd VEGF-receptoren in HHT2 endotheelcellen PECAM

sVEGFR1

PECAM

mVEGFR1

200mm

Acvrl1+/-

*

* * * * * *


TOEVOEGEN VAN sVEGFR1 HERSTELD STAMCELBLOEDVAT AFWIJKING IN HHT2 Acvrl1+/-; sVEGFR1

Acvrl1+/-

control

Acvrl1+/-; mVEGFR1

*

*

200mm

200mm

200mm

1.5

mVEGFR1

0.5 0.0

sVEGFR1

1.0

Acvrl1+/+

**** **** ****

40 30 20 10 0

mVEGFR1

2.0

50

sVEGFR1

2.5

**** **** ****

Percent filopodia within angle > 50°

Acvrl1+/Tip cell number per sprout

control

200mm

Acvrl1+/-


VEGFR1 EXPRESSIE IS LAGER IN HHT2 PATIENTS

sVEGFR1 is verlaagd in bloed van HHT2 patienten Een nieuwe idee voor therapie?!


THANK YOU! Department of Anatomy and Embryology Professor Christine Mummery Dr Valeria Orlova Lisa van den Hil Department of Kidney Disease Dr Franck Lebrin

LUMC iPS Core Facility Dr. Christian Freund

St. Antonius Hospital Nieuwegein Dr. Kees Westermann Dr. Hans Jurgen Mager Dr. Frans Disch Dr. Repke Snijder Dr Anna Hosman


Issuu converts static files into: digital portfolios, online yearbooks, online catalogs, digital photo albums and more. Sign up and create your flipbook.