izolacja i długotrwała ekspansja komórek pierwotnych, szczególnie populacji macierzystych/progenitorowych, są podstawowymi i ważnymi podstawowymi technikami w różnych dziedzinach biologicznych, w tym biologii rozwoju i biologii komórek macierzystych oraz nauk medycznych. Komórki w warstwowych i kolumnowych tkankach nabłonkowych są wysoce regeneracyjne i nieproporcjonalnie odpowiedzialne za wiele ludzkich nowotworów; jednak klonowanie dorosłych komórek macierzystych jest ograniczone przez trudności w utrzymaniu tych komórek w stanie niedojrzałym. W ostatnich latach innowacje techniczne doprowadziły do szybkiego i dramatycznego postępu w biologii komórek macierzystych, takich jak wykorzystanie małych cząsteczek i czynników wzrostu do naśladowania niszowych środowisk tkankowych i ułatwiania „Kultury organoidów” .
w 1975 roku Rheinwald i Green stworzyli pierwszy udany przykład hodowli ludzkich dorosłych komórek macierzystych z wykorzystaniem ludzkich keratynocytów . W szczególności, utrzymywali ludzkie keratynocyty przez długi czas w połączeniu z subletalnie napromieniowaną mysią linią komórkową fibroblastów, 3T3-J2. Chociaż nie używali terminu ” komórki macierzyste „dla klonowanych keratynocytów hodowanych na komórkach 3T3, Green i współpracownicy odkryli kolonie o niezwykłej zdolności do podziału i tworzenia nowych kolonii po przejściu, które określili jako” Holoclony”. Holoklony te składają się z małych, niedojrzałych komórek, które wykazywały intensywne barwienie jądrowe za pomocą P63, głównego regulatora łodygi, w stratyfikowanych komórkach nabłonkowych . W rozwarstwionym nabłonku, w tym w skórze, oskrzelach płuc, gruczole sutkowym i pęcherzu moczowym, populację komórek macierzystych zlokalizowano głównie w warstwie podstawy, a niedojrzałe komórki zabarwiono p63, zgodnie z badaniami in vitro . Co istotne, wyizolowane i rozszerzone ludzkie keratynocyty ze skóry autologicznej zostały pomyślnie przeszczepione w celu oparzenia pacjentów i zregenerowały trwały naskórek przypominający wynik przeszczepów skóry o podzielonej grubości . W szczególności, ta sama procedura została zastosowana do izolowania i rozszerzania ludzkich komórek nabłonka rogówki do przeszczepu . Chociaż technologia ta ograniczała się wówczas do komórek macierzystych w naskórku i rogówce, Green i współpracownicy stworzyli podstawy do klonowania ludzkich dorosłych komórek macierzystych w dziedzinie podstawowej biologii i Medycyny Regeneracyjnej.
w tym artykule przeglądowym przedstawiamy przegląd ostatnich postępów w badaniach i gromadzenie dowodów na system hodowli komórkowej, który doprowadził do przełomów technicznych w technologiach komórek nabłonkowych. Nowe strategie hodowli zarówno dla warstwowych komórek nabłonkowych, jak i kolumnowych komórek nabłonkowych umożliwiły rekapitulację rozwoju nabłonka ludzkiego i mogą być wykorzystane do wytworzenia ludzkiego modelu choroby in vitro. Omawiamy również potencjalne i możliwe zastosowania normalnych technologii hodowli komórek nabłonkowych w medycynie regeneracyjnej i podkreślamy system hodowli komórek nowotworowych, który odtwarza fenotypy poszczególnych pacjentów.
Stratyfikowana hodowla komórek nabłonka
w stratyfikowanych tkankach nabłonka, w tym gruczołowym i pseudostratyfikowanym nabłonku, komórki p63+, które są zlokalizowane na błonie podstawnej, mogą samoodnawiać się w celu utrzymania populacji macierzystych/progenitorowych i dać początek potomstwu, które tworzy tkanki funkcjonalne . Jak wspomniano powyżej, klonowanie i ekspansja nabłonkowych komórek macierzystych, takich jak keratynocyty skóry i komórki nabłonkowe rogówki, zostały dobrze ugruntowane w systemach współkultury z napromieniowanymi fibroblastami myszy 3T3-J2. Jednak ten standardowy protokół został w dużej mierze ograniczony do długotrwałej hodowli keratynocytów i komórek rogówki. Niemniej jednak, klonowane komórki macierzyste z nabłonka grasicy donoszono, podobnie jak izolacja komórek macierzystych nabłonka grasicy z różnych gatunków, w tym komórek ludzkich, hodowanych za pomocą systemu podajnika 3T3 . Ponadto Frey i współpracownicy zastosowali ostatnio metodę podajnika 3T3 w celu wyizolowania urotelialnych komórek macierzystych, które wyrażały jeża Sonicznego i przebywały w warstwie podstawowej urothelium pęcherza moczowego . Te urotelialne komórki macierzyste z wyizolowanej tkanki ludzkiej i wieprzowej były stabilnie hodowane na warstwie podajnika 3T3 i były w stanie dać początek wielu linii komórkowych, w tym komórkom podstawnym P63+ i komórkom urotelialnym uroplakiny 2+ i 3+, po przeszczepieniu kapsułki nerkowej u nagich myszy. W 2011, Pooja et al. wykorzystuje system hodowli 3T3 do wyizolowania trzech typów nabłonkowych komórek macierzystych dróg oddechowych człowieka, tj., nosowe, tchawicze i dystalne komórki macierzyste dróg oddechowych i okazało się, że te nabłonkowe komórki macierzyste dróg oddechowych wykazywały wyraźne fenotypy komórkowe po różnicowaniu in vitro, chociaż niedojrzałe klony komórek macierzystych wydawały się morfologicznie nie do odróżnienia (Fig. 1) . W badaniu kontrolnym przeszczep komórek macierzystych tchawicy i dystalnych dróg oddechowych myszy wykazał, że komórki macierzyste dystalnych dróg oddechowych były łatwo włączane do tkanki płucnej uszkodzonej przez grypę H1N1 i różnicowane w wiele typów komórek nabłonkowych, tj., oskrzelików i pęcherzyków płucnych, podczas gdy przeszczepione tchawicze komórki macierzyste były zlokalizowane tylko w głównych drogach oddechowych . Klonogenne komórki macierzyste wyizolowano również z próbek biopsji endoskopowej ludzkiego przełyku i komórki te były w stanie tworzyć dobrze zróżnicowane, stratyfikowane płaskonabłonkowe struktury przypominające nabłonek w systemie hodowli air liquid interface (ALI).
schemat procesu hodowli komórkowej dla ludzkich stratyfikowanych i kolumnowych komórek macierzystych nabłonka na warstwie podajnika myszy 3T3. W przypadku warstwowych nabłonkowych komórek macierzystych są one izolowane z biopsji lub próbek chirurgicznych są platerowane na warstwie 3T3 dla długotrwałej hodowli. W przypadku kolumnowych nabłonkowych komórek macierzystych są one platerowane na warstwie 3T3 z określonymi czynnikami, które są niezbędne do wzrostu i utrzymania komórek macierzystych. Morfologicznie niedojrzałe kolonie (upakowane kolonie z małymi komórkami) nabłonkowych komórek macierzystych są mechanicznie zbierane w celu dalszej jednorodnej ekspansji. W hodowli ALI komórki ulegają różnicowaniu w Dojrzałe typy komórkowe w Transwellach
Schlegel i współpracownicy donieśli, że inhibitor kinazy białkowej (ROCK) związany z Rho w połączeniu z komórkami podającymi 3T3 znacznie zwiększył zdolność proliferacyjną nabłonkowych komórek macierzystych, w tym ludzkich keratynocytów, komórek prostaty i komórek gruczołu sutkowego, i nazwali to zjawisko „warunkowym przeprogramowaniem” . Zdolność do skutecznego generowania kultur nabłonkowych komórek macierzystych od pacjentów zapewnia krytyczne i cenne wgląd w diagnostykę opartą na komórkach i terapie . Niedawno Rajagopal i współpracownicy wykazali, że szlak sygnałowy TGFß/BMP/SMAD jest ważny w różnych tkankach nabłonkowych, w tym w skórze pochodzącej z ektodermy i tkance gruczołu sutkowego, tkance przełyku i gruczołu krokowego pochodzącej z endodermy i najądrzu pochodzącej z mezodermy. Odkryli, że podwójne hamowanie sygnalizacji SMAD (sygnał BMP był blokowany przez DMH-1, A sygnał TGFß był hamowany przez a-83-01) ułatwiało stabilne rozmnażanie się populacji ludzkich i mysich komórek nabłonkowych. Co zaskakujące, podwójne hamowanie TGFß / BMP umożliwiło solidną ekspansję nabłonkowych komórek macierzystych bez potrzeby stosowania komórek podających 3T3 myszy.
łącznie te postępy techniczne, w połączeniu z małymi cząsteczkami i komórkami podajnika, mogą być wykorzystane do ciągłego i skutecznego rozszerzania stratyfikowanych populacji macierzystych/progenitorowych nabłonka in vitro. Kolejny przełom w stratyfikowanej Kultury nabłonkowej, Kultury organoidowej, został wykorzystany do rozszerzenia zarówno podstawowych, jak i luminalnych ludzkich progenitorów prostaty. Te ludzkie progenitory luminalne były multipotentne i tworzyły struktury podobne do gruczołu krokowego in vitro . Jednak generowanie trójwymiarowych struktur składających się ze stratyfikowanego lub pseudostratyfikowanego nabłonka w celu podsumowania autentycznej architektury in vivo pozostaje wyzwaniem, chociaż wielu badaczy zgłosiło Kultury sferoidalne i organoidalne. Problem ten może zostać rozwiązany poprzez ustanowienie metody ułatwiającej samoorganizację, jak w tkankach pochodzących z pluripotencjalnych komórek macierzystych .
Kolumnowa hodowla komórek nabłonkowych
chociaż jelitowe komórki macierzyste posiadają niezwykłą zdolność do proliferacji z wysokim tempem obrotu w celu utrzymania nabłonka jelitowego, a hepatocyty są wysoce regeneracyjne w odpowiedzi na uszkodzenia, zdolność do klonowania populacji komórek macierzystych z kolumnowych komórek nabłonkowych jest poważnie ograniczona, prawdopodobnie z powodu braku sygnałów niszy tkankowej in vitro. W ciągu ostatniej dekady Clevers i współpracownicy odkryli lgr5 (bogaty w leucynę powtarzalny receptor 5 zawierający białko g), marker jelitowych komórek macierzystych, w wyrafinowanym modelu mysim (myszy LGR5-EGFP-Ires-CreERT2 skrzyżowane z aktywowanym Cre reporterem Rosa26 LacZ) i ustanowili metodę hodowli organoidów jelitowych myszy, która składa się ze struktur podobnych do kosmków i stref podobnych do krypt z wieloma typami komórek jelitowych . W połączeniu z czynnikami wzrostu i koktajlami drobnocząsteczkowymi, wyizolowaną frakcję komórek macierzystych LGR5+ zawieszono w matrycy i hodowano długoterminowo . Modyfikując warunki hodowli przy użyciu nikotynamidu, inhibitora receptora p38 i tgfß, ludzkie komórki nabłonkowe wyizolowane z jelita cienkiego i okrężnicy były w stanie nieskończenie rozszerzać się w długim okresie in vitro . Technika ta ma zastosowanie do hodowli innych typów komórek, takich jak komórki przewodu trzustkowego i hepatocyty, i ułatwione rewolucyjne postępy w kolumnowej hodowli komórek nabłonkowych.
Kultura Organoidalna wykorzystuje platformę Kultury 3D opartą na matrycy i może być szeroko stosowana do stabilnej hodowli różnych typów dorosłych komórek nabłonkowych, w tym stratyfikowanych komórek nabłonkowych, z populacjami komórek macierzystych/progenitorowych . Jednak zdolność do szybkiego i skutecznego propagowania frakcji jednolitych komórek macierzystych in vitro jest również przydatna i ważna dla szczegółowego badania samoodnawiania i specyfikacji losów w tkankowych komórkach macierzystych i możliwych przyszłych zastosowań przeszczepu komórek w medycynie regeneracyjnej. Xian i współpracownicy niedawno opracował nowy system kultury dla jednorodnej ekspansji ludzkich płodowych jelitowych komórek macierzystych, w tym komórek jelita cienkiego i jelita grubego. System ten wykorzystywał mysią warstwę podajnika 3T3 w połączeniu z czynnikami wzrostu i inhibitorami szlaku sygnałowego do solidnego rozszerzania ludzkich kolumnowych nabłonkowych komórek macierzystych (Fig. 1) . Ponadto ponad 50% jelitowych komórek macierzystych wyhodowanych na fibroblastach 3T3 było w stanie tworzyć kolonie. W jelicie ssaków określone czynniki niszowe, takie jak sygnały Wnt i Notch, są niezbędne do regulowania macierzystości jelitowych komórek macierzystych u podstawy krypty. Ponadto komórki Paneth, które również znajdują się na podstawie krypty, powstają z komórek macierzystych i działają jako nisza komórek macierzystych, dostarczając istotnych czynników w sposób parakrynny. Ponieważ Kultury organoidowe składają się z komórek macierzystych i różnych pochodnych, takich jak komórki Paneth, czynniki niszowe są autonomicznie dostarczane . Natomiast ponieważ czysta populacja jelitowych komórek macierzystych jest hodowana na warstwie podajnika 3T3, komórki nie mogą wydzielać czynników niszowych. Dlatego należy uzupełnić czynniki zewnętrzne przypominające czynniki niszowe. Oprócz protokołu utrzymania komórek macierzystych, protokół różnicowania został ustanowiony w modelu hodowli ALI, aby dać początek co najmniej czterem rodzajom głównych komórek jelitowych, tj. komórkom Paneth, komórkom entero-endokrynnym, komórkom kielicha i enterocytom (jelitowym komórkom wchłaniającym) . Powstawanie struktur podobnych do kosmków jelitowych obserwowano zgodnie z pierwotnymi typami tkanek, takimi jak jelito cienkie i tkanki jelita grubego (Fig. 1). W innym podejściu do kultury ALI, Kuo i współpracownicy solidnie wyhodowali małe kawałki jelita noworodka myszy z elementem zrębowym .
tę samą strategię zastosowano również do klonowania ludzkich komórek macierzystych żołądka uzyskanych z biopsji endoskopowej. W szczególności, klonogenne komórki żołądka były stabilnie rozszerzane na warstwie podajnika 3T3 w połączeniu z czynnikami wzrostu i małymi cząsteczkami i różnicowane w linie nabłonkowe żołądka zwykle występujące w żołądku, takie jak główne komórki ekspresyjne pepsynogenu . Oprócz sklonowanych komórek macierzystych narządów trawiennych, komórki progenitorowe jajowodu z dystalnej rurki macicy były również w stanie bezstopniowo rozmnażać się na warstwie podajnika 3T3 w obecności czynników niszowych . Dalszy jajowód, nabłonek fimbrii, jest prostą kolumnową warstwą nabłonka, która składa się z następujących dwóch rodzajów komórek: komórki rzęskowe, które zwiększają transport GAMET, oraz komórki wydzielnicze, które wydzielają śluz. Wykorzystując niewielką modyfikację protokołu różnicowania dla jelitowych komórek macierzystych, długotrwałe hodowane przez ALI komórki macierzyste jajowodu dały początek architekturze 3D, zawierającej zarówno komórki rzęskowe, jak i wydzielnicze, która przypominała strukturę nabłonka in vivo . Zdolność do wytwarzania linii nabłonkowych z odpowiednimi typami komórek z populacji komórek macierzystych może być użytecznym narzędziem do badania fizjologicznego rozwoju nabłonka i homeostazy oraz opracowania ostrych i przewlekłych modeli chorób in vitro.
hodowla komórek nowotworowych
od czasu utworzenia pierwszej linii komórek nowotworowych, linii komórek HeLa, od pacjenta z rakiem szyjki macicy w 1951 r., linie komórek nowotworowych ustalone z wielu różnych typów nowotworów były szeroko stosowane do badania patobiologii raka i zapewniały możliwości generowania modeli ksenogenicznych in vivo i testowania leków przeciwnowotworowych in vitro i In vivo. Chociaż ogromne postępy zostały dokonane w biologii raka przy użyciu linii komórek nowotworowych, wyniki uzyskane przy użyciu tych komórek może nie w wystarczającym stopniu odzwierciedlać złożoność choroby, jak pierwotnie oczekiwano, ponieważ nowotwór wykazuje heterogeniczność między pacjentami i intratumor, jak wykazały najnowsze postępy w sekwencjonowaniu nowej generacji . Aby dokładniej odzwierciedlić fenotypy raka, w tym Status mutacji genowej pacjenta i patologię, Welm i współpracownicy opracowali modele raka piersi pochodzące od pacjenta (PDX) u myszy z ciężkim złożonym niedoborem odporności (NOD-SCID), które utrzymywały podstawowe cechy oryginalnych guzów i wykazywały zdolność przerzutową do określonych miejsc . Oprócz modelu raka piersi, ustanowienie różnych typów guzów litych wykazało wykonalność modeli PDX, które mają przyspieszyć badania przedkliniczne nowych terapii nowotworowych i pomóc zrealizować cel „medycyny spersonalizowanej”.
metody hodowli dorosłych komórek macierzystych, takie jak systemy organoidów i podajników, mają również zastosowanie do różnych metod wykorzystujących komórki nowotworowe pochodzące od pacjentów. W szczególności Clevers i współpracownicy poinformowali, że hodowla organoidów może być wykorzystana do modelowania raka trzustki , prostaty i jelita grubego i pokazali , że pierwotne cechy raka, w tym heterogeniczność genetyczna i wrażliwość na leki, można podsumować. Dlatego nazwali ten system „żywym biobankiem organoidów”. Technologie te mogą być również wykorzystane do wyizolowania populacji komórek macierzystych z przedrakowych zmian, takich jak przełyk Barretta, prekursor ludzkiego gruczolakoraka przełyku . Wyizolowane i rozszerzone komórki macierzyste przełyku Barretta zostały przekształcone przez wprowadzenie dużego antygenu SV40 T, hTERT i c-myc i przeszczepione do myszy z obniżoną odpornością NSG (NOD.CG-Prkdcscid Il2rgtm1Wjl/SzJ). Zgodnie z oczekiwaniami, przełykowe komórki macierzyste Barretta przekształciły się w gruczolakoraka przełyku-jak guzy u myszy. Podobne podejście wykazało, że ludzkie jajowodowe komórki macierzyste były komórkami pochodzenia w surowiczym raku nabłonka jajnika o wysokim stopniu złośliwości . To odkrycie potwierdza niedawną ludzką patologię i transgeniczny model myszy, który wskazywał, że dystalny nabłonek jajowodowy jest tkanką pochodzenia tego raka . W połączeniu z systemem CRISPR/Cas9, normalne komórki macierzyste jelita grubego były kolejno przekształcane przez wprowadzenie mutacji sterujących, które są często wykrywane w raku jelita grubego. Uzyskane w ten sposób komórki mogły tworzyć przeszczepy w torebce nerkowej i wykazywały postępującą transformację w fenotypy podobne do gruczolakoraka charakteryzujące się właściwościami inwazyjnymi i przerzutowymi. Ogólnie rzecz biorąc, zdolność do izolowania i hodowli komórek z prawidłowych tkanek nabłonkowych dopasowanych do guza i pacjenta ułatwia produkcję platformy, która nie tylko uzupełnia klasyczną pracę na zwierzętach in vivo w dziedzinie biologii nowotworów, ale także ułatwia specyficzne dla pacjenta genetykę i podejście do genomiki in vitro.
Modelowanie choroby zapalnej za pomocą dorosłych komórek macierzystych
Modelowanie choroby człowieka jest utrudnione przez ograniczoną dostępność ludzkich chorych tkanek. Niemniej jednak, postępy w hodowli dorosłych komórek macierzystych pozwoliły nam odtworzyć fenotypy choroby in vitro poprzez rozszerzenie komórek macierzystych i wyprowadzenie dojrzałych typów komórek z małych próbek biopsji ludzkich. Ponieważ metody hodowli 3D, takie jak hodowla ALI i organoidów, zapewniają struktury, które składają się z wielu typów komórek i przypominają architekturę nabłonka obserwowaną in vivo, powinny być odpowiednie do badania chorób zapalnych, w tym chorób zakaźnych i dziedzicznych. W szczególności odtwarzanie fenotypu choroby jest proste, gdy znany jest patogen (lub główna przyczyna) i docelowy typ komórki.
rzekomobłoniaste zapalenie jelita grubego (PMC) jest spowodowane nieproporcjonalnie zwiększoną populacją Clostridium difficile (C. difficile) po leczeniu antybiotykami. C. difficile jest Gram-dodatnią bakterią tworzącą zarodniki i wytwarza toksyny o wysokiej masie cząsteczkowej tcda i TcdB, które wywołują wydzielanie płynu, zapalenie i uszkodzenie tkanki okrężnicy. Komórki nabłonka okrężnicy odróżnione od klonogennych komórek macierzystych okrężnicy w hodowli ALI zostały zakwestionowane tymi toksynami, które spowodowały niszczące uszkodzenia nabłonka w sposób zależny od czasu i dawki. Wynik ten wskazywał, że model Kultury 3D może być użyty do reprezentowania patologii C. difficile. Podobnie działanie zakażenia Helicobacter pylori (H. pylori), które powoduje przewlekłe zapalenie żołądka, wrzody żołądka i raka, badano poprzez mikroinjęcie H. pylori do kultur organoidowych. Zakażone bakteriami Kultury organoidowe wykazywały zwiększone stany zapalne, takie jak aktywacja NF-kB i indukcja IL8, a ekspresja IL8 była znacząco wyższa w hodowlach organoidów typu gruczołowego niż w hodowlach organoidów typu pit .
dorosłe komórki macierzyste zostały również wykorzystane do modelowania choroby dziedzicznej. Beekman i współpracownicy zgłaszali posiew organoidów jelitowych pochodzących od pacjentów z mukowiscydozą (CF). CF jest spowodowane mutacjami w mukowiscydozie transmembrane conductance regulator (CFTR), który zwykle ulega ekspresji w komórkach nabłonkowych wielu narządów, takich jak płuca i tkanki trawienne. Chociaż normalne Kultury organoidów jelitowych wykazywały silny obrzęk w odpowiedzi na forskolinę, odpowiedź na obrzęk nie była obserwowana w kulturach organoidów CF . Ponadto, po skorygowaniu zmutowanego locus CFTR przy użyciu technologii CRISPR / Cas9 w organoidach jelitowych pacjentów z mukowiscydozą, wykazano, że skorygowane geny działają funkcjonalnie . Dlatego różnicowanie in vitro dorosłych komórek macierzystych, przypominających fenotypy In vivo z wieloma typami komórek w połączeniu z technologiami edycji genów, zapewnia potężne środki do leczenia chorób ludzkich i może zapewnić bezpośredni wgląd w ludzką patologię.
zastosowanie nabłonkowych komórek macierzystych w medycynie regeneracyjnej
pomimo obiecujących strategii, które wykorzystują ludzkie embrionalne komórki macierzyste (ES) i indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste (IPS) do zastosowań w medycynie regeneracyjnej, kilka badań klinicznych tych strategii jest w toku, co jest częściowo spowodowane trudnościami w specyfikacji linii i możliwością tumorigenezy. Ponieważ dorosłe komórki macierzyste są zasadniczo zaangażowane w określone typy tkanek, wytwarzanie zamierzonych typów komórek jest stosunkowo łatwe, a potencjalne ryzyko tumorigenezy jest niskie. Tak więc, podejścia terapeutyczne mają na celu wykorzystanie dorosłych komórek macierzystych jako źródła komórek do przeszczepu. Chociaż Green i współpracownicy opracowali metodę hodowli ludzkich keratynocytów w 1975 r., a hodowane komórki można było przeszczepiać pacjentom z oparzeniami lub urazami chemicznymi, długoterminowa Hodowla innych typów dorosłych komórek macierzystych podlegała znaczącym barierom technicznym. Jak opisano powyżej, ostatnie postępy techniczne pokonały to ograniczenie dla różnych typów komórek nabłonkowych. Dlatego zdolność do szybkiego i skutecznego rozszerzania populacji komórek macierzystych jest cenna dla ich zastosowania w medycynie regeneracyjnej.
na przykład, komórki macierzyste myszy Lgr5+ jelita grubego zostały rozszerzone w hodowli organoidów i przeszczepione do uszkodzonego jelita grubego myszy, a wszczepione komórki, które były w stanie samoodnawiać się i różnicować, wykryto nawet po 25 tygodniach . W innym podejściu Zhang K i jego współpracownicy wykorzystali zaprojektowane dorosłe komórki macierzyste do badania transplantacji. Po pierwsze, udało się hodować komórki nabłonka rogówki w naczyniu bez komórek podajnika, a następnie okazało się, że Pax6 jest kluczowym czynnikiem transkrypcyjnym, który odróżnia komórki macierzyste rogówki (CSCs) od keratynocytów skóry. Co zaskakujące, nadekspresja Pax6 w keratynocytach wywołała komórki przypominające komórki macierzyste limbal i komórki te mogły zostać przeszczepione do uszkodzonej rogówki królików . Ponieważ keratynocyty są łatwiej dostępne niż CSCs, metoda ta może być stosowana w leczeniu chorób ludzkiego oka. Ostatnio, Liu et al. zgłoszono atrakcyjne podejście do naprawy i regeneracji tkanek, które wykorzystywały endogenne komórki macierzyste. W badaniu tym scharakteryzowano nabłonkowe komórki macierzyste soczewki (LECs) wykazujące ekspresję Pax6 i Bmi1 i wykazywały potencjał regeneracyjny in vivo. Zastosowano chirurgiczną metodę usuwania zaćmy, która zachowuje endogenne Lec, a te Lec przyczyniły się do spontanicznej regeneracji soczewek z funkcją wzrokową u królików, makaków i niemowląt. Metoda ta może być przełom terapeutyczny w leczeniu zaćmy i potencjalnie zastąpić sztuczne wszczepienie soczewki wewnątrzgałkowej .
ze względu na wysoki wskaźnik rotacji wielu komórek nabłonkowych, przeszczepianie populacji komórek macierzystych jest niezbędne do długotrwałego utrzymania tkanek. Teoretycznie pojedyncza komórka macierzysta może odtworzyć całe tkanki, a kilka grup badawczych empirycznie wykazało to pojęcie . Pomimo potencjału pluripotencjalnych komórek macierzystych (PSCs), które mogą powodować powstawanie wszystkich typów komórek, tkankowe komórki macierzyste pochodzące z PSC prawdopodobnie nie mogą być utrzymywane w stanie niedojrzałym in vitro. Dlatego zastosowanie dorosłych komórek macierzystych w medycynie regeneracyjnej stanowi istotną zaletę.