دي نوفو جيل خلايا الجذعية الجسدية من ياب/طاز
Summary
توافر المنبوذة جسدية أمر حاسم بالنسبة للطب التجديدي، النمذجة المرض والتبصر في خصائص اتفاقية استكهولم. هنا نقدم استراتيجيات تجريبية لإعادة برمجة، ومتباينة في المختبر، الخلايا الكبار في الخلايا الجذعية الخاصة بالانسجة القابلة للتوسيع/السلف المناظرة لها بتعبير عابر المنشط المشارك النسخي واحد ياب.
Abstract
نقدم هنا البروتوكولات لعزل خلايا متمايزة أولية ودورة لهم داخل الخلايا الجذعية/السلف (المنبوذة) من نفس النسب حسب تعبير عابر عامل النسخ ياب. مع هذا الأسلوب، يتم تحويل لومينال (LD) متمايزة خلايا الغدة الثديية الماوس إلى الخلايا التي يحمل خصائص الجزيئية والوظيفية للطوائف المنبوذة الثديية. ياب أيضا يتحول متباينة تماما إفرازات خلايا البنكرياس في البنكرياس مثل لاصق موروث. وبالمثل، للطوائف المنبوذة الذاتية، والطبيعية، المستحثة ياب الخلايا الجذعية مثل (“يسكس”) يمكن في نهاية المطاف توسيع أورجانويد الثقافات طويلة الأجل في المختبر، دون الحاجة إلى المزيد من حمل خارج الرحم ياب/طاز، كما هبت يسكس مع دولة مثل اتفاقية استكهولم الذاتي تجديد الموروثة.
هذا الإجراء إعادة برمجة المقدمة هنا يوفر إمكانية إنشاء وتوسيع نطاق الخلايا في المختبر السلف من مختلف المصادر الأنسجة بدءاً من الخلايا المتمايزة. توسيع مباشرة من خلايا جسدية السابقين فيفو قد آثار بالنسبة للطب التجديدي، لفهم آليات بدء الورم، وعموما، للخلية، ودراسات علم الأحياء التنموي.
Introduction
الخلايا الجذعية الجسدية الخاصة بالانسجة (المنبوذة) ذات أهمية حاسمة لإصلاح وتجديد الأنسجة بعد الإصابة. إمكانية عزل بسهولة وغير محدود توسيع السابقين فيفو جسدية المنبوذة يمثل قضية حاسمة للعلاجات التجدد المحتملة، فضلا عن تطبيقات اتفاقية استكهولم في البحوث الأساسية والنمذجة المرض. ومع ذلك، اقتصر التقدم في هذا الاتجاه، بصعوبة التقاط حالة اتفاقية استكهولم من مختلف الأجهزة الظهارية في المختبر. في الواقع، في أنسجة البالغين عدة المنبوذة المقيم قد غير موجود، أو لا تكون متوفرة بسهولة، أو قد تآكلت عددهم وإمكانات التجدد بظروف الشيخوخة أو المرض. في عام 2016، بدأنا لسد هذه الفجوة بالإبلاغ عن ذلك التعبير عن كواكتيفاتور النسخي واحد، ياب (البروتين المرتبط بنعم) أو البروتين ارتباطاً وثيقا طاز (المنشط النسخي مع فكرة بدز)، إلى خلايا متمايزة الميؤوس من شفائهم كفاءة يخلق السكان خلية الوظيفية، قابلة للتوسيع، وغير الورمية، الذاتي التي لا يمكن تمييزها عمليا وجزيئيا من الطوائف المنبوذة الأنسجة الخاصة بهم المقابلة1. نبض لاستدامة ياب أو نشاط طاز لبضعة أيام كافية للحث على مظهر الذاتي تجديد المنبوذة جسدية. هذه هي حالة مستقرة لم يعد يعتمد على التعبير التحوير مستمر، كما أنها يمكن أن تنتقل عبر الأجيال الخلية دون مزيد من التعبير عن حمل خارج الرحم طاز ياب/1. البروتوكول المعروضة هنا تفاصيل الإجراءات المستخدمة لتوليد الخلايا الجذعية/السلف الظهارية حيثياته الغدة الثديية والبنكرياس، بدءاً من خلايا متمايزة لهذه الأنسجة. هذا الإجراء يقوم بتعبئة مربع أسود على الساحة الحالية إعادة برمجة/ترانسديفيرينتييشن. الجهود الرئيسية في هذه الاتجاهات لها في الواقع حتى الآن تركزت على انتقال الخلية إلى حالة المستحثة pluripotent خلايا الجذعية (اللجنة التوجيهية)، متبوعاً بتحويل هذه الأجنة وأكثر تمايزاً المنبوذة pluripotent في الخلايا. ومع ذلك، إيبسكس الورمية مرة أدخلت في أنسجة البالغين، زيادة الحاجة إلى وضع بروتوكولات ل التمايز كاملة وفعالة على2. ومع ذلك، التمايز، حتى عندما يكون ذلك ممكناً، وتأتي هذه الخطوة بسعر طويلة الأمد القابلية للتوسعة، والتنظيم الذاتي والجهاز إمكانات إعادة تعمير. هذه هي سمات أساسية لتجديد الجهاز التي في الواقع نموذجية فقط الذاتية الخاصة بالانسجة المنبوذة ووصف حاليا المنبوذة التي يسببها ياب (يسكس). وبالمثل، ميزت transdifferentiation مباشرة من نوع خلية واحدة إلى أخرى عن طريق استخدام زجاجات نسخ مختلف العوامل أيضا توليد الخلايا التي تفتقر إلى أساسي من التكاثري وستيمنيس المحتملة3.
يأخذ الإجراء الموضح هنا أيضا استفادة التكنولوجيا أورجانويد أدخل مؤخرا، والذي يمكن توسيع المنبوذة الذاتية وميزت السابقين فيفو4. قد تنشئ المنبوذة التي يسببها ياب أورجانويد تشكيل اللجان الدائمة حتى في الظروف البيولوجية أو المرض التجريبية، المنبوذة الذاتية التي ليست موجودة. ونود أن نلاحظ أنه قد تتوافق مع نوع الخلية اللدونة تقدمها ياب في الاختلاف مع إجراءات أخرى لإعادة برمجة، الشكل الوحيد للعودة إلى حالة شبيهة باتفاقية استكهولم التي تحدث في الأنسجة الحية. لقد ارتبطت اكتسابها للصفات مثل اتفاقية استكهولم مع إصلاح الأنسجة أو التنشيط النمطان5. على الرغم من أن يمكن الاستغناء عنها للتوازن من عدة أنسجة البالغين، ياب و/أو طاز ضرورية على الإطلاق للتجديد ونمو الورم وتوسيع المنبوذة جسدية في المختبر1،،من67،8 ،9،10،،من1112
Protocol
Representative Results
Discussion
هنا نقدم البروتوكولات لإعادة برمجة السابقين فيفو الميؤوس من شفائهم يميز الخلايا الظهارية من أنسجة مختلفة في الخلايا السلف الخاصة بالانسجة المناظرة (أو يسكس) بتعبير عابر ياب، كما ذكرت سابقا1. نحن مفصلة إجراءات اثنين: واحد مما يتيح إعادة برمجة خلايا تنقية نظام مراقبة الأصول الميدانية عن طريق ناقلات لينتيفيرال وثانية واحدة أن يتجنب العدوى الفيروسية ويستفيد من المعدلة وراثيا ياب التعبير. ويعرض كل بروتوكول استراتيجية فعالة لعزل والثقافة الأولية الخلايا المتمايزة ووضع استراتيجية لقوة خارجية ياب التعبير الجيني في الخلايا المتمايزة، وتوليد حيثياته الجسمانية الخاصة بالانسجة القابلة للتوسيع الخلايا الجذعية (انظر مخططات في الأرقام 1A و 2A).
أظهرنا أن استراتيجيات العزلة هنا عرض فعال عزل سكان نقية من الخلايا المتمايزة، كما يتضح من حقيقة أن نكشف ابدأ أي ثمرة من عينات المراقبة السلبية (الأرقام 1 و 2 (ج)).
ناقلات لينتيفيرال المستخدمة في هذه الدراسة لإعادة برمجة الخلايا LD الثديية الرئيسية هي الدوكسيسيكلين إيندوسيبلي، توفر إمكانية رقابة صارمة من التعبير التحوير؛ وهذا ما يسمح لتشغيل وإيقاف ياب خارجية سوف التعبير. ينبغي إيلاء اهتمام خاص في تجنب استخدام عيار الفيروسية المفرطة، كهذه يمكن أن تكون ضارة من حيث إعادة برمجة الكفاءة. في حالة الخلايا acinar الأولية، تحولنا إلى اتباع نهج محوره وراثيا تماما للحصول على ياب تعتمد على إعادة برمجة مع الحد الأدنى من التلاعب. هذه الاستراتيجية الأخيرة أيضا مناسبة بوجه خاص للابتدائي acini البنكرياس، كما مجموعات acinar معزولة نادراً ما قابلة للإصابة لينتيفيرال وهشة للغاية. الاستراتيجية المعدلة وراثيا المستخدمة توفر نفس ميزة ناقلات الدوكسي تعتمد على لينتيفيرال لمراقبة مشددة من التعبير الجيني. وعلاوة على ذلك، يتحمل الاستراتيجية المعدلة وراثيا استغلالها مع الابتدائية acini البنكرياس ميزة إضافية كفاءة إعادة برمجة أعلى كثيرا مقارنة الفيروسية الناجمة عن إعادة برمجة الخلايا LD الثديية. بعد اللدونة الجوهرية المختلفة المرتبطة بالخلايا المشتقة من أنسجة مختلفة، معدل أعلى من إعادة برمجة البنكرياس قد تستمد من كفاءة أعلى تعبير المقترن بالتعبير ياب موحدة ومستقلة في جميع الخلايا اكسبلانتيد. جدير بالذكر أن أثبتنا أن ياب خارجية لم يعد المطلوب بعد جيل يسكس (مستعمرات يماسك ويدوكتس)، دون التأثير على قدرتها على التجديد الذاتي. هذا سبب يسكس تنشيط الذاتية ياب/طاز واستخدامها لأغراض التجديد الذاتي عند إيقاف ياب خارجية1.
علينا التحقق من صحة الفكرة القائلة بأن يسكس الواقع الخروج من الخلايا المتمايزة بالسيطرة على الخلية الأصلية لتجاربنا إعادة برمجة عن طريق عمليات التحقق من صحة النسب-تتبع الوراثية1.
توصيف واسعةمن يسكس يبين أن ياب الناجمة عن إعادة برمجة يولد المنبوذة طبيعية جسدية1 كما) على المستوى ترانسكريبتوميك، عرض يسكس التداخل ضخمة مع الطوائف المنبوذة الأصلية؛ ثانيا) يسكس عرض التمايز المحتملة ويمكن أن تولد من ذرية مولتيلينيجي تقتصر دائماً على هوية على أنسجة المنشأ؛ ثالثا) يسكس غير متحولة وغير الورمية عند زرعها في الجسم الحي.
هنا يصف لنا أيضا إجراءات للحفاظ على وتوسيع في الثقافة يماسكس ويدوكتس أورجانويدس جزءا لا يتجزأ من الهلاميات المائية مصفوفة الغشاء 100%. هذه الظروف تسمح للتنظيم الذاتي من يسكس إلى أورجانويدس ثلاثي الأبعاد التي تكفل الحفاظ على خصائص ستيمنيس طويلة الأجل في الثقافة، تمكن من توسيع نطاق هذه تنبع من السكان المعرضين للإرادة لتحليلات المتلقين للمعلومات والتطبيقات. لأسباب غير معروفة، ونحن فشلوا في الحصول على يماسك أورجانويدس بوضع إصابة الخلايا LD مباشرة في ظروف الثقافة أورجانويد 7 أيام بعد العلاج الدوكسي في لوحة بلاستيكية زراعة الأنسجة؛ وبعبارة أخرى، خطوة متوسطة النمو في ظروف مستعمرة الثديية ضروري. في أيدينا، تتطلب ماسكس الأصلية حتى مستعمرة الثديية الشروط قبل باساجينج في الثقافة أورجانويد. وعلاوة على ذلك، يتم الحصول على ثمرة أورجانويد الأكثر فعالية عندما علينا تجنب فصل المستعمرات الأولية إلى الخلايا المفردة، ولكن بدلاً من ذلك نقل المستعمرات سليمة في ظروف الثقافة أورجانويد.
كما تتحمل ظروف الثقافة أورجانويد ميزة إعطاء إمكانية كريوبريسيرفي يسكس، شريطة أن يتم استردادها أورجانويدس من تلك المصفوفات، تجنب تفكك الخلية قبل تجميد في حمام النيتروجين.
يمكن تحويل ياب إعادة برمجة الإجراء تعرض أنواع متميزة من خلية متمايزة المستمدة من مختلف الأنسجة الكبار إلى على الخلايا الجذعية المقابلة الخاصة بالانسجة (اختبرناها باستخدام الخلايا الثديية، والبنكرياس والخلايا العصبية)1. في الفرق من إيبسكس أو جهود إعادة برمجة أخرى، يمكن الحفاظ على الطوائف المنبوذة ياب/الناجم عن ذكريات على أنسجة المنشأ. ملاحظة، التمايز دي من خلايا جسدية في خلايا تتمتع بخصائص الشبيهة الجذعية هو الشكل الوحيد للخلية مصير اللدونة وإعادة برمجة ولاحظ الحية، على سبيل المثال بعد تلف الأنسجة ودعم الجرح الشفاء5،17 , 18 , 19 , 20-من الجدير بالذكر أن ياب وطاز لا يمكن الاستغناء عنها إلى حد كبير للتوازن الطبيعي ولكنها حاسمة لإصلاح الأنسجة في أنسجة متعددة11،21. دائماً مع وظيفة فسيولوجية لإعادة برمجة الخطوات المذكورة هنا، ياب/طاز مؤخرا تبين أن يشترط في التجديد المعوية في نماذج الماوس لمرضى التهاب القولون التقرحي يسبب تحويل الخلايا المعوية الكبار في ظهارة إصلاح يعرض ميزات القناة الهضمية الجنينية19. إعادة برمجة ياب مما يوسع استراتيجيات اللدونة المستحث الخلية الحالية بتوفير وسيلة لتوليد الخلايا الجذعية الجسدية، دولة التي قد تم حتى الآن تحديا لالتقاط في المختبر. هذا النهج، إذا امتد أيضا إلى الخلايا المستمدة من الإنسان، قد صلة واسعة من تطبيقات الطب التجديدي للدراسة حالة جسدية ستيمنيس وأن لتوسيع جسدية تنبع الخلايا في المختبر.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ونحن نشكر كامارغو واو على هدية الفئران ياب تيتوS127A ؛ R26-rtTAM2 الفئران (الأسهم #006965) تم شراؤها من جاكسون المختبر. ونشكر فراسون كيارا وباسو جوزيبي للمساعدة في إجراءات نظام مراقبة الأصول الميدانية. هذا العمل تدعمه “التحكيمية الخاصة البرنامج جزيئية علم الأورام السريري” ” 5 كل ميل ” والتحكيمية PI-منحة لليرة، والمشروع “الرائد التخلق” لجنة المصالحة الوطنية-وزارة المنح إلى إس بي وتلقى هذا المشروع تمويلاً من مجلس البحوث الأوروبي (المنسق) ضمن الاتحاد الأوروبي في أفق 2020 برنامج البحوث والابتكار (منح اتفاق دينوفوستيم رقم 670126).
Materials
| 10 mL sterile syringes | Rays | 10LC | |
| 100 mm cell strainer | Corning | 352360 | |
| 15 mL sterile conical tubes | Corning | 430052 | |
| 24-well ultra low attachment plates | Costar | 3473 | |
| 40 mm cell strainers | Corning | 352340 | |
| 48-well multiwell plates | Corning | 353078 | |
| 50 mL sterile conical tubes | Corning | 430290 | |
| 6-well multiwell plates | Corning | 353046 | |
| Advanced DMEM/F12 | Gibco | 12634028 | |
| B27 supplement (50x) | Gibco | 17504001 | |
| BPE | Gibco | 13028014 | |
| BSA | Sigma | A9418 | |
| Collagenase, type I | Sigma | 17018029 | |
| dexamethasone | Sigma | D4902 | |
| Dispase | Gibco | 1705-041 | |
| Disposable scalpels | Swann-Morton | 0503 | |
| DMEM/F12 | Gibco | 11320033 | |
| DMSO | Sigma | D2650 | |
| DnaseI | Roche | 11284932001 | |
| doxycycline hyclate | Sigma | D9891 | |
| EDTA | Sigma | E5134 | |
| Ethanol 100% | Sigma | 51976 | |
| FACS tubes (with strainer caps) | Falcon | 352235 | |
| FBS | Gibco | 10270106 | |
| FITC anti-mouse CD326 (Ep-CAM) | BioLegend | 118208 | |
| FUdeltaGW-rtTA | Addgene | #19780 | |
| FUW-tetO-EGFP | Addgene | #84041 | used as negative control |
| FUW-tetO-MCS | Addgene | #84008 | used as negative control |
| FUW-tetO-wtYAP | Addgene | #84009 | |
| FUW-tetO-YAPS94A | Addgene | #84010 | used as negative control (transcriptionally dead YAP mutant) |
| GlutaMax | Gibco | 35050061 | |
| HBSS | Gibco | 24020117 | |
| HCl | Sigma | 30721 | |
| heparin sodium salt | Sigma | H3149 | |
| HEPES buffer solution (1M) | Gibco | 15630-056 | |
| human R-Spondin1 (His Tag) | Sino Biological | 11083-H08H-5 | |
| Hyaluronidase from bovine testes | Sigma | H3506 | |
| ITS-X | Gibco | 51500056 | |
| K-14 antibody | Life Technologies | Ab7800 | |
| K-8 antibody | Life Technologies | Ab14053 | |
| L-Glutamine | Gibco | 25030081 | |
| Lin (allophycocyanin [APC] mouse lineage antibody cocktail) | BD Biosciences | 51-9003632 | |
| Matrigel® Growth Factor Reduced Basement Membrane Matrix, Phenol Red-Free | Corning | 356231 | |
| N-Acetylcysteine | Sigma | A9165 | |
| NaOH | J.T.Baker | 0402 | |
| NH4Cl | Sigma | A9434 | |
| Nicotinamide | Sigma | 72340 | |
| non-cell adhesive 10 cm dishes (sterile polystirol petri dish ø 94) | ROLL | 18248 | |
| PBS 10x | Euroclone | ECM4004XL | |
| PE Hamster Anti-Mouse CD61 | BD Biosciences | 553347 | |
| PE-Cy5 Rat Anti-Human CD49f | BD Biosciences | 551129 | |
| PE/Cy7 anti-mouse/rat CD29 Antibody | BioLegend | 102222 | |
| Pen/Strep (10,000 U/mL) | Gibco | 15140122 | |
| Rat Tail Collagen I (coating) | Sigma | 122-20 | |
| Rat Tail Collagen I for 3D culture | Cultrex | 3447-020-01 | |
| recombinant human FGF10 | Peprotech | 100-26 | |
| recombinant human Noggin | Peprotech | 120-10C | |
| recombinant murine EGF | Peprotech | 315-09 | |
| recombinant murine FGF basic (bFGF) | Peprotech | 450-33 | |
| RPMI 1640 medium | Gibco | 31870025 | |
| SBTI (Trypsin inhibitor from Glycine max) | Sigma | T6522 | |
| Tris BASE | Roche | 11814273001 | |
| Trypsin-EDTA 0,05% | Gibco | 25300054 | |
| Waymouth medium | Gibco | 31220023 |
References
- Panciera, T. Induction of Expandable Tissue-Specific Stem/Progenitor Cells through Transient Expression of YAP/TAZ. Cell Stem Cell. 19 (6), 725-737 (2016).
- Bar-Nur, O. Lineage conversion induced by pluripotency factors involves transient passage through an iPSC stage. Nat Biotechnol. 33 (7), 761-768 (2015).
- Xu, J., Du, Y., Deng, H. Direct lineage reprogramming: strategies, mechanisms, and applications. Cell Stem Cell. 16 (2), 119-134 (2015).
- Clevers, H. Modeling Development and Disease with Organoids. Cell. 165 (7), 1586-1597 (2016).
- Blanpain, C., Fuchs, E. Stem cell plasticity. Plasticity of epithelial stem cells in tissue regeneration. Science. 344 (6189), 1242281 (2014).
- Bai, H. Yes-associated protein regulates the hepatic response after bile duct ligation. Hepatology. 56 (3), 1097-1107 (2012).
- Cai, J. The Hippo signaling pathway restricts the oncogenic potential of an intestinal regeneration program. Genes Dev. 24 (21), 2383-2388 (2010).
- Elbediwy, A. Integrin signalling regulates YAP and TAZ to control skin homeostasis. Development. 143 (10), 1674-1687 (2016).
- Taniguchi, K. A gp130-Src-YAP module links inflammation to epithelial regeneration. Nature. 519 (7541), 57-62 (2015).
- Zhang, W. Downstream of mutant KRAS, the transcription regulator YAP is essential for neoplastic progression to pancreatic ductal adenocarcinoma. Sci Signal. 7 (324), ra42 (2014).
- Zanconato, F., Cordenonsi, M., Piccolo, S. YAP/TAZ at the Roots of Cancer. Cancer Cell. 29 (6), 783-803 (2016).
- Azzolin, L. YAP/TAZ incorporation in the beta-catenin destruction complex orchestrates the Wnt response. Cell. 158 (1), 157-170 (2014).
- Stingl, J. Purification and unique properties of mammary epithelial stem cells. Nature. 439 (7079), 993-997 (2006).
- Means, A. L. Pancreatic epithelial plasticity mediated by acinar cell transdifferentiation and generation of nestin-positive intermediates. Development. 132 (16), 3767-3776 (2005).
- Shi, G. Maintenance of acinar cell organization is critical to preventing Kras-induced acinar-ductal metaplasia. Oncogene. 32 (15), 1950-1958 (2013).
- Huch, M. Unlimited in vitro expansion of adult bi-potent pancreas progenitors through the Lgr5/R-spondin axis. EMBO J. 32, 2708-2721 (2013).
- Fernandez Vallone, V. Trop2 marks transient gastric fetal epithelium and adult regenerating cells after epithelial damage. Development. 143 (9), 1452-1463 (2016).
- Yanger, K. Robust cellular reprogramming occurs spontaneously during liver regeneration. Genes Dev. 27 (7), 719-724 (2013).
- Yui, S. YAP/TAZ-Dependent Reprogramming of Colonic Epithelium Links ECM Remodeling to Tissue Regeneration. Cell Stem Cell. , (2017).
- Pan, F. C. Spatiotemporal patterns of multipotentiality in Ptf1a-expressing cells during pancreas organogenesis and injury-induced facultative restoration. Development. 140 (4), 751-764 (2013).
- Panciera, T., Azzolin, L., Cordenonsi, M., Piccolo, S. Mechanobiology of YAP and TAZ in physiology and disease. Nat Rev Mol Cell Biol. 18 (12), 758-770 (2017).
