Este artículo describe un protocolo y eficiente derivar líneas de células madre pluripotentes de embriones de ratón de la cultura en la etapa de blastocisto.
Derivación de células madre embrionarias (mESC) de ratón es el proceso por que pluripotentes se establecen líneas celulares de embriones de preimplantación. Estas líneas conservan la capacidad de autorrenovación o diferenciar bajo condiciones específicas. Debido a estas propiedades, mESC son una herramienta útil en la medicina regenerativa, modelado de la enfermedad y estudios de ingeniería de tejidos. Este artículo describe un protocolo simple para obtener líneas mESC con eficiencias de derivación alta (60-80%) por cultivo de blastocistos de cepas permisivas ratón células de alimentador en definido suplementado con factor inhibidor de leucemia. El protocolo se puede aplicar también para derivar eficazmente mESC líneas de cepas de ratón no permisiva, por la simple adición de una combinación de dos inhibidores de molécula pequeña al derivación medio (2i). Se proporcionan procedimientos detallados sobre la preparación y cultivo de células de alimentador, recolección y cultivo de embriones de ratón y derivación y cultura de mESC líneas. Este protocolo no requiere equipo especializado y puede realizarse en cualquier laboratorio con experiencia en cultivo células de mamífero básico.
Las células madre embrionarias (ESC) son células pluripotentes derivadas de embriones preimplantación, que conservan la capacidad de autorrenovación o diferenciar bajo condiciones específicas1. Partiendo de estas propiedades, ESC se han convertido en una herramienta útil para la medicina regenerativa, modelado de la enfermedad y tejido ingeniería estudios2.
ESC se derivan por primera vez embriones de preimplantación ratón, origina líneas ESC (mESC) de ratón con éxito bajo3,4. Durante años, la eficacia de la derivación seguía siendo baja debido a la dificultad de mantenimiento de la pluripotencia in vitro. Además de la presencia de alimentador células5, que mejorar la eficiencia de la derivación, promover la fijación de la Colonia y mejorar estabilidad cariotípica6, varias modificaciones del protocolo conducen a una mejora en el mantenimiento de la pluripotencia. El más importantes eran la adición de Factor inhibitorio de leucemia (LIF) para mESC medio de cultivo7,8, el uso de embriones de la 129S2 fondo permisiva9 y define la cultura de la mESC con suplementado con suero, libre de potenciales factores de diferenciación10. Más recientemente, convincente evidencia ha demostrado que la adición de un cóctel de dos moduladores de molécula pequeña de vías de señalización al medio de cultivo mESC (conocido como 2i) es mejor mantener la pluripotencialidad. El 2i cóctel consiste en una combinación de inhibidor de la MEK PD0325901, que reduce las señales de diferenciación mediante la inhibición de la vía de la quinasa (MAPK) de proteína mitogen-activados, y el inhibidor de la GSK3β CHIR99021, que mejora la supervivencia de la célula a baja densidad mediante la activación de la vía Wnt del11.
En el presente artículo, se describe un protocolo simple para derivar eficazmente mESC líneas de blastocistos de ratón. Seguimos procedimientos estándar, cultivo de embriones de cepas permisivas en las células de alimentador en medio de la derivación con LIF y un recambio de suero12. Siguiendo este protocolo, mESC líneas puede derivarse con rendimientos equivalentes a las obtenidas en medio 2i. A pesar de esto, pueden agregarse 2i para evitar posibles problemas con el mantenimiento de la pluripotencia o cuando se trabaja con cepas no permisiva.
Aunque mESC línea derivación es un procedimiento bien conocido en muchos laboratorios utilizado habitualmente, su eficiencia no siempre es tan alta como se esperaba debido a los múltiples factores que pueden perturbar el mantenimiento de la pluripotencia. En el presente artículo mostramos, paso a paso, cómo establecer líneas mESC con alta eficiencia utilizando un protocolo sencillo y fiable. Estas eficiencias son similares a los reportados en la literatura.
Para asegurar la máxima efici…
The authors have nothing to disclose.
Agradecemos a Jonatan Lucas por su asistencia técnica en cultivo de células de alimentador, Servei Estabulari de la UAB para el cuidado de los animales y Domènec Martín para grabar el video. Este trabajo ha sido apoyado por el Ministerio de Economia y Competitividad AGL2014-52408-R y la Generalitat de Catalunya 2014 SGR-524. MVC es beneficiario de una beca de PIF-UAB.
1 mL sryringe | BD | 309628 | |
2-β-mercaptoethanol | Life Technologies | 31350-010 | |
4-well plate | Thermo Scientific Nunc | 176740 | |
Acidic Tyrode's solution | Home-made | See recipe in Nagy et al, 2003. For short-term storage (up to 1 month) keep it at 4ºC. Alternatively, for long-term storage keep it at -20ºC. If the efficiency of the solution diminishes, it should be acidified by the adition of a small drop of HCl 1M. | |
BSA | Sigma | A3311 | |
Chicken anti-Mouse IgG, Alexa Fluor 488 | Molecular Probes – Invitrogen | A-21200 | 1:500 dilution. Secondary antibody for Oct4, Tuj1, αSMA and AFP mouse antibodies. |
CHIR990212 | Axon Medchem | 1386 | Reconstitute with 2.15 ml DMSO for each mg of powder, to obtain a 1 mM stock solution. Aliquot at desired volume and store at -20ºC. Avoid freeze and thaw cycles. |
CryoTube | Thermo Scientific Nunc | 3754518 | |
DMSO | Sigma | 41640 | |
DMEM | BioWest | L0107 | |
FBS | BioWest | S1810 | Inactivate it prior to use by heating for 30 mins at 56ºC. Aliquot and store at -20ºC |
Flushing needle | BD | 304000 | Cut the end of the needle and ground to a blunt tip on an abrasive stone |
Gelatin from porcine skin | Fluka | 48724 | Dilute at 0,2% in destilled water and autoclave it. Each dilution can be used for a month. |
Goat anti-Rabbit IgG, Alexa Fluor 594 | Molecular Probes – Invitrogen | A-11037 | 1:500 dilution. Secondary antibody for Sox2 rabbit antibody. |
HBSS | BioWest | L0611 | |
Hepes-buffered CZB | Home-made | See composition in Chatot et al, 1989 | |
Human chorionic gonadotropin | Divasa-Farmavic | Veterin-Corion 3000 UI | Dilute in NaCl 0.9% at 50 IU/ml. Aliquot it in 1 ml and store at -20ºC for up to two months. Once thawed do not freeze again. |
Human foreskin fibroblasts | ATCC | ATCCSCRC-1041 | For long term storage it is recommended to store them in liquid nitrogen. |
KnockOut Serum Replacement | Life Technologies | 10828-028 | Photosensitive. It is recommended to aliquot it in small volumes such as 10 ml and store it at -20ºC (check the expiration date). Avoid freeze and thaw cycles. |
KSOMaag Evolve | Zenith Biotech | ZEKS-050 | Supplement with 4 mg/ml BSA. Equilibrate at 37ºC and 5% CO2 a day prior to use. |
Leukemia Inhibitory Factor | Merk Millipore | ESG1106 | |
Mice | Charles River/Harlan | It is recommended to use mice from a permissive strain in terms of mESC derivation (such as 129S2 or C57BL). However, inbreed strains are less efficient producing embryos. Therefore, it is recomended to use a hybrid strain, such as 129S2 x C57BL or B6CBAF1 to take advantage of the hybrid vigor. | |
Mineral oil | Sigma | M8410 | Embryo tested. Photosensitive. |
Mitomycin C | Serva | 2980501 | Reconstitute the powder with MilliQ water at 0.5 mg/ml. Store at 4ºC protected from light. Attention, it is harmful and suspected of causing cancer. |
Mouse anti-tubulin β III (Tuj1) | Biolegend | MMS-435P | 1:500 dilution |
Mouse monoclonal anti-αSMA | Sigma | A5228 | 1:200 dilution |
Mouse monoclonal anti-AFP | R&D Systems | MAB1368 | 1:50 dilution |
Mouse monoclonal anti Oct3/4 | Santa cruz | Sc-5279 | 1:50 dilution |
Non-Essential Amino Acids | Life Technologies | 11140-035 | |
PD0325901 | Axon Medchem | 1408 | Reconstitute with 2.08 ml DMSO for each mg of powder, to obtain a 1 mM stock solution. Aliquot at desired volume and store at -20ºC. Avoid freeze and thaw cycles. |
Petri dish (35mm) | Thermo Scientific Nunc | 153066 | |
Petri dish (60mm) | Thermo Scientific Nunc | 150288 | |
Pregnant mare's serum gonadotropin | Foligon | Foligon-1000 UI | Dilute in NaCl 0.9% at 50 IU/ml. Aliquot it in 1 ml and store at -20ºC for up to two months. Once thawed do not freeze again. |
Rabbit policlonal anti-Sox2 | Merck Millipore | AB5603 | 1:200 dilution |
T75 falcon | Thermo Scientific | 130190 | |
Trypsin-EDTA 10x | BioWest | X0930 | Dilute 1:10 in HBSS to obtain a 1x solution |