Summary

기본 양수 및 Pluripotency 이종 무료 조건에서 막 셀 프로그래밍

Published: November 27, 2017
doi:

Summary

이 프로토콜은 기본 양수 액체와 막 중간 엽 줄기 세포의 화학적으로 완벽 하 게 정의 된 조건에서 비 통합 episomal 접근을 사용 하 여 유도 만능 줄기 세포로 재프로그래밍 설명 합니다. 추출, 문화, 프로그래밍, 그리고 엄격한 방법으로 결과 유도 만능 줄기 세포의 특성의 절차 자세히 나와 있습니다.

Abstract

자가 세포 기반 요법 유도 만능 줄기 세포의 소개와 함께 현실로 한 걸음 더 가까이 있어. 양수 등 막 중간 엽 줄기 세포, 태아 줄기 세포는 독특한 조직 공학에서 및 iPSC 미래 소아 개입 및 줄기 세포 은행으로 프로그래밍에 대 한 약속을 가진 미 분화 세포의 종류를 나타냅니다. 여기에 제시 된 프로토콜 추출에 대 한 최적화 된 절차를 설명 하 고 기본 양수 액체와 막 중간 엽 줄기 세포를 배양 하 고 episomal 생성 유도 만능 줄기 세포 화학적으로 완전히 정의 된 문화에서이 세포에서 인간 재조합 형 vitronectin 고 E8 매체를 이용 하는 조건. -Cytometry, confocal 영상, 기형종 형성과 transcriptional 프로 파일링-엄격한 방법을 적용 하 여 새로운 라인의 특성은 또한 기술 된다. 새로 생성 된 라인 SSEA-1 표식에 대 한 부정 되 고 있는 동안 배아 줄기 세포-Oct3/4A, Nanog, Sox2, TRA-1-60, TRA-1-81, SSEA-4-마커를 표현 한다. 줄기 세포 라인 teratomas scid 베이지색 쥐에 6-8 주에 고 teratomas는 포함 모든 3 개의 세균 층의 대표적인 조직. 따라서이 방식은 동물 테스트 하는 매력적인 대안 그리고 모든 라인 만능 간주 bioinformatic pluripotency 평가 알고리즘 글로벌 식 microarray 데이터 전송 라인의 transcriptional 프로 파일링. 새로운 iPSC 라인 차별화 및 조직 공학의 최적화를 포함 하는 다운스트림 실험에서 쉽게 사용할 수 있습니다.

Introduction

유도 만능 줄기 세포 (iPSC)의 기술 발달 모델링, 잠재적인 세포 대체 요법, 질병 및 약물 및 독물학 심사1,2,3에 대 한 제공합니다. 대체 요법 개념적 세포 주입에 의해 달성 될 수 있다, 체 외에서 분화 (심장 패치) 등 조직 이식 또는 조직 공학에 의해 재생을 유도 합니다. 양수 (AFSC)와 막 줄기 세포 (AMSC)도 이러한 개입에 대 한 셀의 훌륭한 소스가 직접4,5,,67 또는 프로그래밍에 대 한 시작 셀 인구 로 pluripotency8,,910,,1112.

정의 되지 않은 문화 시스템을 사용 하는 초기 접근 또는9,10,,1112생성 방법의 수반 게놈 통합을 요구 하는 프로그래밍. 더 최근의 연구 iPSC 양수 유체 상피 세포에서 생성 하는 덜 정의 된 지하실 멤브레인 첨부 매트릭스 (BMM) 사용 되었다 하더라도 이종 무료 매체를 채택. 그러나, 기형종 형성 분석 결과 시험관 및 분자 데이터 함께 연구에 포함 되지. 양수 내 유체 상피 세포는 신생아 fibroblasts13에 비해 한 약 원죄 높은 재활 효율성이 있다을 발견 했다. 또 다른 연구에서는 양수에서 중간 엽 줄기 세포 또한 iPSC는 훨씬 더 높은 효율12로 재설정을 발견 했다.

만능 줄기 세포 조직 대표자 모든 3 세균 층으로 분화 될 수 있다 하 고 따라서 광범위 한 잠재력을가지고. 소아 환자 prenatally 수확, 프로그래밍, 그리고 그들의 헌 양수 액체 줄기 세포의 조직 공학에서 혜택을 수 있는 그리고 양수 막 줄기 세포 perinatally. 또한, 태아 줄기 세포 (성체 줄기 세포14,15보다 낮은)의 상대적으로 낮은 수준의 수 이론적으로 iPSC16소스 셀에서 관찰된 고정 후 바이어스의 해결에 도움이 됩니다.

여기에 우리가 현재 양수 프로그래밍에 대 한 프로토콜 및 막 줄기 세포의 pluripotency 화학적으로 재조합 vitronectin17 (VTN)18episomal 플라스 미드 사용 하 여 이종 무료 E8 매체를 정의. 프로그래밍에 대 한 셀의 원천으로 양수 액체와 막 셀의 주요 이점은 그들의 가용성을 사전에 속이 고 이렇게 주로 소아 조직 공학에 연구를 도움이 될 것 이라고 perinatally 및 따라서.

Protocol

프로토콜 인간 연구에 대 한 윤리 위원회의 기관 지침을 따릅니다. 환자 서 면된 동의 연구는 양수를 사용 하 여 얻은 했다. 이 프로토콜의 기관 동물 관리 및 사용 위원회의는 남쪽 알라바 마의 대학 정책을 따릅니다. 1. 격리와 기본 양수 중간 엽 줄기 세포의 문화 양수 내 유체 세포의 도금 의사에 의해 amniocentesis 과정에서 수?…

Representative Results

정보 서 면된 동의 유전자 테스트 및 연구에 대 한 액체의 작은 약 수를 누리고 양수를 수확 하기 전에 환자 로부터 얻은 것입니다. 아무 동의 태 반 의료 폐기물을 나타냅니다 연구에 양수 막의 사용에 대 한 필요 합니다. 양수 및 막 줄기 세포는 전형적인 엽 속성을 표시, 형태학 상으로 그들의 세포는 스핀 들-모양 및 위상-밝은. 프로그래밍, 셀 엽-상피 (메트로) 전환 받을…

Discussion

태아 줄기 세포에서 iPSC 생성의 초기 단계 태아 조직, 그들의 문화, 확장, 및 episomal 재활 플라스 미드의 소개에서 원본 셀의 추출 수반. 이 단계 뒤에 문화 기간 약 14 ~ 18 일 전에 첫 번째 완전히 재설정된 식민지 확장 될 수 있다. 마지막 단계는 iPSC 클론의 성숙. 양수 막 줄기 세포의 초기 추출은 amnion의 결합 된 기계 및 효소 소화에 의해 이루어집니다. 우리는 30 분의 부 화 시간이 결과 높은 생존 ?…

Offenlegungen

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

이 작품은 대학 취리히, 취리히 대학, 동호회 10.216 및 12.176에 스위스 사회의 심장, 스위스 국가 과학의 SCIEX NMS채널 의 Forschungskredit Fonds Medizinische Forschung에 의해 지원 되었다 재단 보조금 [320030-122273] 아래와 [310030-143992], 7 프레임 워크 프로그램, 생활 밸브, 그랜트 [242008], 올가 Mayenfisch 재단, EMDO 재단, 대학 병원 취리히 시작 그랜트 2012 유럽 위원회 및 미첼 암 연구소의 내부 자금입니다.

Materials

Tumor Dissociation Kit, human Miltenyi Biotec 130-095-929 tissue dissociation system, reagent kit, includes tissue dissociation tubes and tissue dissociation enzymes
gentleMACS Dissociator Miltenyi Biotec 130-093-235 tissue dissociation system, dissociator
Thermo Scientific™ Shandon™ Disposable Scalpel No. 10, Sterile, Individually Wrapped, 5.75 (14.6cm) Thermo-Fisher 3120032
70 µm cell strainers Corning 10054-456
RPMI 1640 medium Thermo-Fisher 32404014 
rocking platform VWR 40000-300
50 ml centrifuge tubes Thermo-Fisher 339652
15 ml centrifuge tubes Thermo-Fisher 339650
EBM-2 basal medium Lonza CC-3156 basal medium for AFMC medium
FGF 2 Human (expressed in E. coli, non-glycosylated) Prospec Bio CYT-218 bFGF, supplement for AFMC medium
EGF Human, Pichia Prospec Bio CYT-332  EGF, supplement for AFMC medium
LR3 Insulin Like Growth Factor-1 Human Recombinant Prospec Bio CYT-022 IGF, supplement for AFMC medium
Fetal Bovine Serum, embryonic stem cell-qualified Thermo-Fisher 10439024 FBS
Antibiotic-Antimycotic (100X) Thermo-Fisher 15240062  for primary AFSC/AMSC, for routine AFSC/AMSC it should not be necessary, do not use in medium for transfected cells!
Accutase cell detachment solution StemCell Technologies 07920 cell detachment enzyme
CryoStor™ CS10 StemCell Technologies 07930 complete freezing medium
PBS, pH 7.4 Thermo-Fisher Scientific 10010023 
EndoFree Plasmid Maxi Kit (10) Qiagen 12362 for plasmid isolation
pEP4 E02S EN2K Addgene 20925 EN2K, reprogramming factors Oct4+Sox2, Nanog+Klf4
pEP4 E02S ET2K Addgene 20927 ET2K, reprogramming factors Oct4+Sox2, SV40LT+Klf4
pCEP4-M2L Addgene 20926 M2L, reprogramming factors c-Myc+LIN28
NanoDrop 2000c UV-Vis Spectrophotometer Thermo-Fisher ND-2000C spectrophotometer
Neon® Transfection System Thermo-Fisher MPK5000 transfection system, components:
Neon pipette – transfection pipette
Neon device – transfection device
Neon® Transfection System 10 µL Kit Thermo-Fisher MPK1025 consumables kit for the Neon Transfection System, it contains:
Neon tip – transfection tip
Neon tube – transfection tube
buffer R – resuspension buffer
buffer E – electrolytic buffer
Stemolecule™ Sodium Butyrate StemGent 04-0005 small molecule enhancer of reprogramming
TeSR-E8 StemCell Technologies 05940 E8 medium
Vitronectin XF™ StemCell Technologies 07180 VTN, stock concentration 250 µg/ml, used for coating at 1 µg/cm2 in vitronectin dilution (CellAdhere) buffer
CellAdhere™ Dilution Buffer StemCell Technologies 07183 vitronectin dilution buffer
UltraPure™ 0.5M EDTA, pH 8.0 Thermo-Fisher 15575020 dilute with PBS to 0.5 mM before use
EVOS® FL Imaging System Thermo-Fisher Scientific AMF4300 LCD imaging microscope system
CKX53 Inverted Microscope Olympus phase contrast cell culture microscope
Pierce™ 16% Formaldehyde (w/v), Methanol-free Thermo-Fisher 28908 dilute to 4% with PBS before use, diluted can be stored at 2-8 °C for 1 week
Perm Buffer III BD Biosciences 558050 permeabilization buffer, chill to -20 °C before use
Mouse IgG1, κ Isotype Control, Alexa Fluor® 488 BD Biosciences 557782 isotype control for Oct3/4A, Nanog
Mouse IgG1, κ Isotype Control, Alexa Fluor® 647 BD Biosciences 557783 isotype control for Sox2
Mouse anti-human Oct3/4 (Human Isoform A), Alexa Fluor® 488 BD Biosciences 561628
Mouse anti-human Nanog, Alexa Fluor® 488 BD Biosciences 560791
Mouse anti-human Sox-2, Alexa Fluor® 647 BD Biosciences 562139
Mouse IgGM, κ Isotype Control, Alexa Fluor® 488 BD Biosciences 401617 isotype control for TRA-1-60
Mouse IgGM, κ Isotype Control, Alexa Fluor® 647 BD Biosciences 401618 isotype control for TRA-1-81
Mouse anti-human TRA-1-60, Alexa Fluor® 488 BD Biosciences 330613
Mouse anti-human TRA-1-81, Alexa Fluor® 647 BD Biosciences 330705
Mouse IgG1, κ Isotype Control, Alexa Fluor® 488 BD Biosciences 400129 isotype control for SSEA-1
Mouse IgG3, κ Isotype Control, Alexa Fluor® 647 BD Biosciences 401321 isotype control for SSEA-4
Mouse anti-human SSEA-1, Alexa Fluor® 488 BD Biosciences 323010
Mouse anti-human SSEA-4, Alexa Fluor® 647 BD Biosciences 330407
Affinipure F(ab')2 Fragment Goat Anti-Mouse IgG+IgM, Alexa Fluor® 488 Jackson Immunoresearch 115-606-068 use at a dilution of 1:600 or further optimize
Affinipure F(ab')2 Fragment Goat Anti-Mouse IgG+IgM, Alexa Fluor® 647 Jackson Immunoresearch 115-546-068 use at a dilution of 1:600 or further optimize
DAPI Thermo-Fisher Scientific D21490 stock solution 10 mM, further dilute to 1:12.000 for a working solution
Corning® Matrigel® Growth Factor Reduced, Phenol Red-Free Corning 356231 basement membrane matrix (BMM)
scid-beige mice, female Taconic CBSCBG-F
RNeasy Plus Mini Kit (50) Qiagen 74134 RNA isolation kit
T-25 flasks, tissue culture-treated Thermo-Fisher 156367
T-75 flasks, tissue culture-treated Thermo-Fisher 156499
Nunc™ tissue-culture dish Thermo-Fisher 12-567-650  10 cm tissue culture dish
6-well plates, tissue-culture treated Thermo-Fisher 140675
Neubauer counting chamber (hemacytometer) VWR 15170-173
Mr. Frosty™ Freezing Container Thermo-Fisher 5100-0001  freezing container
FACS tubes, Round Bottom Polystyrene Test Tube, 5ml Corning 352058 5 ml polystyrene tubes
Eppendorf tubes, 1.5 ml Thermo-Fisher 05-402-96 1.5 ml microcentrifuge tubes
PCR tubes, 200 µl Thermo-Fisher 14-222-262
pipette tips, 100 to 1250 µl Thermo-Fisher 02-707-407 narrow-bore 1 mL tips
pipette tips, 5 to 300 µl Thermo-Fisher 02-707-410
pipette tips, 0.1 to 10 µl Thermo-Fisher 02-707-437
wide-bore pipette tips, 1000 µl VWR 89049-166 wide-bore 1 mL tips
glass Pasteur pipettes Thermo-Fisher 13-678-20A
ethanol, 200 proof Thermo-Fisher 04-355-451
vortex mixer VWR 10153-842
chambered coverglass, 8-well, 1.5mm borosilicate glass Thermo-Fisher 155409 glass-bottom confocal-grade cultureware
22G needles VWR 82002-366
insulin syringes Thermo-Fisher 22-253-260
Formalin solution, neutral buffered, 10% Sigma-Aldrich HT501128-4L fixation of explanted teratomas
Illumina HT-12 v4 Expression BeachChip Illumina BD-103-0204 expression microarray, supported by PluriTest, discontinued by manufacturer
PrimeView Human Genome U219 Array Plate Thermo-Fisher 901605 expression microarray (formerly Affymetrix brand), soon to be supported by PluriTest
GeneChip™ Human Genome U133 Plus 2.0 Array Thermo-Fisher 902482 expression microarray (formerly Affymetrix brand), supported by CellNet, soon to be supported by PluriTest
PluriTest® Coriell Institute www.pluritest.org, free service for bioinformatic assessment of pluripotency, accepts microarray data – *.idat files from HT-12 v4 platform, soon to support U133, U219 microarray and RNA sequencing data
CellNet Johns Hopkins University cellnet.hms.harvard.edu, free service for bioinformatic identification of cell type, including plutipotent stem cells, based on U133 microarray data – *.cel files, soon to support RNA sequencing data

Referenzen

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Diesen Artikel zitieren
Slamecka, J., Laurini, J., Shirley, T., Hoerstrup, S. P., Weber, B., Owen, L., McClellan, S. Reprogramming Primary Amniotic Fluid and Membrane Cells to Pluripotency in Xeno-free Conditions. J. Vis. Exp. (129), e56003, doi:10.3791/56003 (2017).

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