MARC

 008250123s2024        us                              c    eng  d
■001000017161211
■00520250211151325
■006m          o    d                
■007cr#unu||||||||
■020    ▼a9798382775425
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI31239913
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a610
■1001  ▼aLu,  Jingcheng.▼0(orcid)0000-0002-8276-8077
■24510▼aProgrammable  Assembly  of  Genetically  Engineered  Human  Tissues
■260    ▼a[Sl]▼bHarvard  University▼c2024
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2024
■300    ▼a159  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  85-12,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Lewis,  Jennifer;Coppeta,  Jonathan.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--Harvard  University,  2024.
■520    ▼aGenetically  engineered  cells  promise  to  revolutionize  our  ability  to  pattern  human  tissues.  Genetic  approaches  to  guiding  cell  differentiation  provide  rapid  and  efficient  methods  to  control  cell  phenotype.  Transcription  factor-driven  differentiation  can  directly  reprogram  human  induced  pluripotent  stem  cells  (hiPSCs)  into  specific  cell  types  such  as  endothelium,  neurons,  fibroblasts,  and  cardiomyocytes.  Tissues  assembled  from  multiple  genetically  engineered  cell  types  open  new  avenues  to  creating  multicellular  tissues  for  drug  discovery,  disease  modeling,  and  regenerative  medicine.My  Ph.D.  dissertation  focuses  on  new  methods  to  program  cell  composition  and  phenotype  in  hiPSC-derived  organoids  and  tissues.  By  coupling  genetic  engineering  and  biomanufacturing,  one  can  control  the  local  cell  phenotype  and  organization  of  multiple  cell  populations  during  human  tissue  fabrication.  As  a  first  demonstration,  we  developed  selective  transfection  via  electroporative  printing  (STEP),  which  combines  continuous  flow  electroporation  with  3D  bioprinting  to  transfect  hiPSCs  on-the-fly  during  tissue  printing.  To  enable  STEP  printing,  we  developed  viscoelastic,  shear-thinning  agarose  microparticle  bioinks  that  support  both  3D  printing  and  electroporation.  Next,  we  created  custom  electroporative  printheads  capable  of  transfecting  hiPSCs  with  mRNA  in  a  voxelated  manner.  We  then  demonstrated  that  bioinks  containing  agarose  microparticles  and  100x106  hiPSCs/ml  could  be  transfected  on-the-fly  with  greater  than  90%  efficiency  using  STEP,  while  maintaining  high  cell  viability  (  80%).  We  further  demonstrated  the  ability  to  program  the  relative  number  of  transfected  cells  per  printed  voxel  by  adjusting  the  electric  field  strength,  providing  precise  control  of  cell  composition  in  STEP  tissues.To  genetically  program  multiple  distinct  cell  types  within  human  tissues,  we  developed  a  second  method  referred  to  as  orthogonally  induced  differentiation  (OID.  Most  transcription  factor  (TF)  overexpression  protocols  produce  a  single  cell  type  of  interest,  yet  a  multitude  of  cell  types  and  structural  organization  is  needed  to  recapitulate  native  human  tissues.  Using  OID,  hiPSCs  are  simultaneously  co-differentiated  into  distinct  cell  populations  in  the  form  of  organoids  and  bioprinted  tissues  with  controlled  composition  and  organization.  To  demonstrate  this  platform,  we  differentiated  endothelial  cells  and  neurons  from  hiPSCs  in  a  one-pot  system  containing  either  neural  or  endothelial  stem  cell-specifying  media.  By  aggregating  inducible-TF  and  wild  type  hiPSCs  into  pooled  and  multicore-shell  embryoid  bodies,  vascularized  and  patterned  cortical  organoids  could  be  produced  within  days.  By  combining  OID  with  multimaterial  3D  bioprinting,  we  patterned  3D  neural  tissues  from  densely  cellular,  matrix-free  stem  cell  inks  that  underwent  orthogonal  induced  differentiation  to  generate  distinct  layered  regions  composed  of  neural  stem  cells,  endothelium,  and  neurons,  respectively.  Given  the  high  proliferative  capacity  and  patient-specificity  of  hiPSCs,  our  platform  provides  a  facile  route  for  programming  multicellular  brain  and  other  human  tissues.In  summary,  we  developed  multiple  methods  to  control  stem  cell  differentiation  by  integrating  genetic  engineering  and  bioprinting.  Transfecting  cells  on-the-fly  can  produce  patterns  of  gene  expression  throughout  printed  tissues,  while  multiple  inducible  hiPSC  lines  can  be  assembled  into  a  single  tissue  to  program  organoid  and  tissue  composition.  Both  STEP  and  OID  open  new  avenues  for  creating  multicellular  human  tissues  and  organoid  building  blocks  for  drug  screening,  disease  modeling,  and  therapeutic  use.
■590    ▼aSchool  code:  0084.
■650  4▼aBioengineering
■650  4▼aElectrical  engineering
■650  4▼aNeurosciences
■650  4▼aBiomedical  engineering
■650  4▼aGenetics
■653    ▼aHuman  tissues
■653    ▼aHuman  induced  pluripotent  stem  cells
■653    ▼aTranscription  factors
■653    ▼aOrganoid  differentiation
■653    ▼aHuman  brain
■690    ▼a0202
■690    ▼a0544
■690    ▼a0541
■690    ▼a0317
■690    ▼a0369
■71020▼aHarvard  University▼bEngineering  and  Applied  Sciences  -  Engineering  Sciences.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g85-12B.
■790    ▼a0084
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2024
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17161211▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

미리보기

내보내기

chatGPT토론

Ai 추천 관련 도서