Medium acidosis drives cardiac differentiation during mesendoderm cell fate specification from human pluripotent stem cells

生物 诱导多能干细胞 糖酵解 细胞生物学 细胞分化 细胞命运测定 干细胞 安普克 细胞 生物化学 胚胎干细胞 新陈代谢 转录因子 基因 蛋白激酶A 磷酸化
作者
Weiwei Liu,Hsun-Ting Hsieh,Ziqing He,Xiao Xia,Chengcheng Song,E. Lee,Ji Dong,Chon Lok Lei,Jiaxian Wang,Guokai Chen
出处
期刊:Stem cell reports [Elsevier BV]
卷期号:19 (9): 1304-1319
标识
DOI:10.1016/j.stemcr.2024.07.012
摘要

Effective lineage-specific differentiation is essential to fulfilling the great potentials of human pluripotent stem cells (hPSCs). In this report, we investigate how modulation of medium pH and associated metabolic changes influence mesendoderm differentiation from hPSCs. We show that daily medium pH fluctuations are critical for the heterogeneity of cell fates in the absence of exogenous inducers. Acidic environment alone leads to cardiomyocyte generation without other signaling modulators. In contrast, medium alkalinization is inhibitory to cardiac fate even in the presence of classic cardiac inducers. We then demonstrate that acidic environment suppresses glycolysis to facilitate cardiac differentiation, while alkaline condition promotes glycolysis and diverts the differentiation toward other cell types. We further show that glycolysis inhibition or AMPK activation can rescue cardiac differentiation under alkalinization, and glycolysis inhibition alone can drive cardiac cell fate. This study highlights that pH changes remodel metabolic patterns and modulate signaling pathways to control cell fate.

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