Se describe una técnica para el uso de células madre embrionarias murinas para generar dos o tres cuerpos embrioides dimensionales. A continuación, explicamos cómo inducir la diferenciación neural de las células del cuerpo embrioides por ácido retinoico, y cómo analizar su estado de diferenciación de células progenitoras por inmunofluorescencia marcador e inmunotransferencia.
Células madre embrionarias de ratón (CES) aislados a partir de la masa interna del blastocisto (típicamente al día E3.5), se pueden utilizar como sistema de modelo in vitro para estudiar el desarrollo embrionario temprano. En ausencia de factor inhibidor de leucemia (LIF), CES diferencian por defecto en las células precursoras neurales. Pueden ser amasaron en una de tres dimensiones (3D) agregada esférica denomina cuerpo embrioides (EB), debido a su similitud con el embrión etapa temprana. EBs se pueden sembrar en cubreobjetos recubiertos de fibronectina, donde se expanden por el crecimiento de dos extensiones (2D) dimensionales, o implantados en matrices de colágeno 3D donde continúan creciendo como esferoides, y se diferencian en las tres capas germinales: endodérmico, mesodérmico y ectodérmico. El cultivo de colágeno 3D imita el entorno in vivo más de cerca que la EBs 2D. El cultivo 2D EB facilita el análisis por inmunofluorescencia e inmunotransferencia para rastrear la diferenciación. Hemos desarrollado una diferenciación neuronal de dos pasosprotocolo ción. En el primer paso, EBs son generados por la técnica de gota colgante, y, simultáneamente, son inducidas a diferenciarse mediante la exposición a ácido retinoico (RA). En el segundo paso, la diferenciación neural avanza en un formato 2D o 3D en ausencia de AR.
CES se originan a partir de la masa celular interna del blastocisto. Estas células son pluripotentes, es decir, tienen la capacidad de diferenciarse en cualquier tipo de célula del organismo de origen. CES diferenciación in vitro es de gran interés como un sistema experimental para la investigación de las vías y mecanismos de desarrollo. Ofrece un modelo de sistema potente y flexible para probar nuevos enfoques terapéuticos para la corrección de la disfunción de las células y los tejidos. EB recapitulan muchos aspectos de la diferenciación celular durante la embriogénesis temprana. En particular, EBs se pueden utilizar cuando la letalidad embrionaria hace que sea difícil determinar la base celular de los defectos embrionarios 1, 2. EBs pueden formarse ya sea por la gota colgante o técnicas de suspensión líquido 3. La ventaja de la primera es la capacidad de generar EBs de tamaño uniforme y la densidad, facilitando así la reproducibilidad experimental.
<p class = "jove_content"> Interacción con proteínas de adhesión de la matriz extracelular (ECM) puede afectar la motilidad y supervivencia de las células adherentes. En el sistema de cultivo 2D, la fibronectina se aplica a menudo para aumentar la adhesión de células al sustrato. La fibronectina es un componente de lámina basal reconocido por 10 tipos de superficie celular de integrina heterodímeros 4.RA es un pequeño metabolito lipófilo de vitamina A que induce la diferenciación neural 5, 6. Las altas concentraciones de RA promueven la expresión génica neural y reprime la expresión de genes mesodérmico durante la formación de EB 7, 8. RA es producida por la vitamina A oxidación para retinaldehido por alcohol o retinol deshidrogenasa, seguido de oxidación retinaldehido al producto final por retinaldehido deshidrogenasa 9. diferenciación neural requiere transporte de RA desde el citoplasma al núcleo por celular proteína de unión a RA-2 (CRABP2). En el núcleo, RA se une a su complejo receptor cognado que consiste en un heterodímero RAR-RXR 10. Esto da como resultado el reclutamiento de co-transcripcional activadores, y la iniciación de la transcripción 9, 11. Además, RA promueve la degradación de fosforilados (activo) Smad1, antagonizando así BMP y SMAD de señalización 12. Además de estas actividades, RA aumenta la expresión de Pax6, un factor de transcripción que apoya la diferenciación neural 13. Señalización RA es modulada por sirtuin-1 (Sirt1), un dinucleótido de nicotinamida y adenina nuclear (NAD +) – enzima dependiente que deacetylates CRABP2, interfiriendo con su translocación al núcleo, y por lo tanto con RA de unión al heterodímero RAR-RXR 14, 15, 16.
e_content "> Nuestro objetivo en el diseño del protocolo de EB tratado con RA se describe aquí es optimizar la diferenciación neuronal con el fin de facilitar el análisis in vitro de las vías de señalización que regulan la diferenciación ESC en células precursoras neuronales. Una de las ventajas de este protocolo es la facilitación de el análisis de la función celular por inmunofluorescencia. EBs 3D no están bien penetrada por anticuerpos y son difíciles de imagen. EB disociación en una monocapa 2D en puntos de tiempo específicos durante la diferenciación neural facilita immunolabeling y de formación de imágenes de las células por microscopía confocal.En este protocolo se presenta un método relativamente simple y accesible para estudiar la diferenciación neuronal de los CES murinos. En los protocolos anteriores, RA se añadió al medio a día 2 o el día 4 del EB de gota colgante 8 o por cultivo en suspensión 7, respectivamente, o inmediatamente después de la EB colgando agregación gota 21. En el protocolo ideamos, RA se añadió antes. A pesar de la introducción anterior de RA a EBs formad…
The authors have nothing to disclose.
Este estudio fue apoyado por el NIH subvención R01 HL119984 de AH
Materials | |||
MEFs | EMD Millipore | PMEF-CF | ESC feeder layer |
ESC | EMD Millipore | CMTI-2 | |
Cell culture dish (60 mm) | Eppendorf | 30701119 | Cell culture |
Cell culture dish (100 mm) | Falcon | 353003 | Cell culture |
Petri dish (100 mm) | Corning | 351029 | Hanging drops |
24-well plate | Greiner Bio-One | 662160 | 2D EBs |
6-well plate | Eppendorf | 30720113 | Transfection |
Dark 1.5 ml centrifuge tube | Celltreat Scientific Products | 229437 | RA stock solution |
Microscope cover-glass | Fisherbrand | 12-545-80 | Circular, 12 mm diameter |
Superfrost-plus microscope slides | Fisherbrand | 12-550-15 | |
3D collagen culture kit | EMD Millipore | ECM675 | 3D culture |
Effectene Transfection Reagent | Qiagen | 301427 | Stem cell transfection |
Microcon Centrifugal Filters (10 kDa) | EMD Millipore | MRCPRT010 | Protein concentration |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Reagents | |||
DMEM | Lonza | 12-709F | MEFs culture |
IMDM | Gibco | 12440-046 | ESCs culture |
Fetal bovine serum (FBS) | EMD Millipore | ES-009-B | ESCs culture |
Gelatin | Sigma-Aldrich | G2625 | Dish coating |
LIF | R&D Systems | 8878-LF-025 | To maintain ESC pluripotency |
MEM Non-Essential Amino Acids Solutions | Gibco | 11140050 | Cell culture |
2-Mercaptoethanol | Gibco | 21985023 | Cell culture |
Penicillin-Streptomycin | Gibco | 15140122 | Cell culture |
Gentamicin | Gibco | 15750060 | Cell culture |
MycoZap Plus-PR | Lonza | VZA-2022 | Cell culture |
0.25% Trypsin-EDTA | Gibco | 25200-072 | Cell culture |
DMSO | Sigma-Aldrich | D2650 | |
All-trans-retinoic acid | Sigma-Aldrich | R2625-50MG | Induction of neural differentiation |
Bovine Serum Albumin | Sigma-Aldrich | A7030-50G | Blocking and antibody dilution |
Triton X-100 | Sigma-Aldrich | T8787-100ML | Cell membrane permeabilization |
Cell strainer | Corning | 352360 | |
Prolong Gold anti-fade reagent with DAPI | Life Tech. | P36931 | Mounting reagent |
16% Paraformaldehyde | Electron Microscopy Sciences | 15710 | Cell fixation |
Fibronectin | R&D Systems | 1030-FN | Dish coating |
PBS | Gibco | 10010049 | |
Collagenase type I | Worthington Biochem. Corp | LS004196 | EB dissociation |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Primary Antibodies | |||
Nestin (Rat-401) | Santa Cruz Biotech | sc-33677 | Detection of neural differentiation |
Oct4 | Santa Cruz Biotech | sc-5279 | Detection of neural differentiation |
Nanog | Bethyl Laboratories | A300-398A | Detection of neural differentiation |
Sox2 | Cell Signaling | 3579 | Detection of neural differentiation |
Tubulin b3 (AA10) | Santa Cruz Biotech | sc-80016 | Detection of neural differentiation |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Secondary Antibodies | |||
Donkey anti-Mouse-Alexa555 | Life Tech. | A31570 | Immunofluorescence |
Donkey anti-mouse-Alexa488 | Life Tech. | A21202 | Immunofluorescence |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Instruments | |||
Wide-field microscope | Nikon | Eclipse TS100 | Cell culture imaging |
Confocal microscope | Nikon | C2 | Immunofluorescence imaging |