우리는 자동화된 화상 진찰 및 분석과 호환되는 인간 유도만능 줄기 세포 (hiPSC) 배양 및 신경 분화의 자동화를 보여줍니다.
인간 유도만능 줄기세포(hiPSC)에 대한 수동 배양 및 분화 프로토콜은 표준화가 어렵고, 가변성을 나타내며, 원치 않는 세포 유형으로 자발적으로 분화하는 경향이 있다. 이 방법은 노동 집약적이며 대규모 실험에 쉽게 순종할 수 없습니다. 이러한 한계를 극복하기 위해 고처리량 이미징 시스템과 결합된 자동화된 세포 배양 시스템을 개발하고 여러 hiPSC 라인을 병렬 및 뉴런 분화로 유지하기 위한 프로토콜을 구현했습니다. 6\u20128일 이내에 hiPSC 유래 피질 뉴런을 생성하기 위해 Neurogenin-2(NGN2)를 이용한 단기 분화 프로토콜의 자동화를 설명하고, 65일 이내에 hiPSC 유래 중뇌 도파민기믹(mDA) 뉴런을 생성하는 장기 분화 프로토콜의 구현을 기술한다. 또한, 우리는 GFP 렌즈바이러스로 유도된 작은 분자 유래 신경 전구체 세포(smNPC)에 NGN2 접근법을 적용하고 살아있는 세포 자동화된 neurite 아웃growth 분석법을 확립했습니다. 우리는 일상적인 hiPSC 문화와 피질 및 도파민성 뉴런으로 분화에 적합한 프로토콜이있는 자동화 된 시스템을 제시합니다. 우리의 플랫폼은 새로운 질병 메커니즘 및 약물 목표를 식별하기 위해 장기적인 핸즈프리 문화와 고함량/고처리량 hiPSC 기반 화합물, RNAi 및 CRISPR/Cas9 스크리닝에 적합합니다.
인간 유도만능 줄기 세포 (hiPSC)는 자기 갱신하고 거의 모든 성인 세포 유형에서 분화 할 수 있습니다. 이러한 특성은 hiPSC를 기초 연구 및 약물 발견1에서질병 모델링을위한 유용한 도구입니다. 인간 iPSC는 질병 과정에 가장 영향을 받음/관여하는 질병 관련 세포 유형을 유도할 수 있는 기증자 유전적 배경을 유지하며, 예를 들어, 신경퇴행성 질환에 대한 상이한 뉴런아류형(2,3). 또한, hiPSC는 인간의 문맥과 생리적 단백질 발현 수준에서 질병을 모델링하여 동물 및 세포 과잉 발현 모델의 일부 한계를 극복하고, 단원성, 복잡하고 후성유전학적 질환뿐만 아니라 후기 발병질환4에이르는 질병을 모델링하는 데 귀중한 자산이 되는 것으로 입증되었다.
이러한 혜택과 기회에도 불구하고 hiPSC의 몇 가지 제한 사항은 여전히 해결해야 합니다. 현재 hiPSC 문화 권양 및 차별화 프로토콜은 비용 효율적이지 않고 표준화하기 어렵고 노동 집약적입니다. 수동 배양 단계는 성장의 차이와 hiPSC의 자발적인 차별화로 인해 수율및 표현형의 가변성이 높을 수 있습니다. 따라서 자동화5를사용하여 달성할 수 있는 보다 표준화된 처리 기술을 구현하고 프로토콜을 단순화하여 실험자 의존적 변동을 줄여야 합니다. 자동화 된 hiPSC 문화 및 차별화 프로토콜의 설립은 학술 및 산업 연구 프로젝트 모두에 대한 공통 표준을 설정하고 생물학적으로 관련된 질병 모델의 생성과 더 재현 가능한 결과를 허용합니다.
이전 작품은 hiPSC 배양6,7,8의 자동화를 시도했지만, 그들의 프로토콜은 시스템에 의존하고 다른 분석 형식에 적응성이 부족 특정 세포 배양 판 형식으로 제한되었습니다. 이러한 시스템은 세포의 벌크링에 유용하지만 원하는 세포 유형, 질병 표현 및 스크리닝 목적으로 자동화된 분화에 적합하지 않을 수 있습니다. 또한, 섬유아세포 파생, hiPSC 생성 및 차별화를 위한 대규모 자동화 플랫폼은9에 설명되었지만, 많은 학술 실험실에서 매력적이지만 저렴할 수 있는 라인의 생산에 전념하는 고처리량 실험실에서만 달성할 수 있는 규모로 설명되었습니다.
고효율 미립자 공기(HEPA)의 액체 처리 스테이션을 기반으로 한 완전 자동화된 세포 배양 시스템을 개발하여 대용량 CO2 인큐베이터, 브라이트필드 이미징 사이토미터 및 플레이트 수송용 로봇 암과 함께 여과된 환경을 개발했습니다. 이러한 구성 요소는 안정적이고 재현 가능한 hiPSC 배양 및 분화를 위한 기초를 제공합니다. 우리는 화합물 또는 바이러스 저장을위한 자동화 된 -20 ° C 스토리지 시스템과 고속 방적 디스크 공초점 라이브 셀 이미저로 시스템을 보완했습니다. 맞춤형 프로토콜을 통해 자동화된 세포 시딩, 미디어 변경, 인플루엔트 검사, 세포 확장 및 분석 플레이트 생성을 샘플 처리 및 플레이트 이미징과 함께 생성하여 시스템이 고함량/고처리량 스크리닝과 호환됩니다. 자동화된 세포 배양 및 이미징 시스템은 제어 소프트웨어 및 맞춤형 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)를 사용하여 작동합니다. GUI를 사용하면 메서드 실행에 필요한 셀 라인 별 매개 변수가 포함된 CSV 파일을 가져올 수 있습니다. 또한 GUI를 사용하면 기본 제공 캘린더 보기를 사용하여 모든 시퀀스에서 수많은 실험을 예약할 수 있으므로 각 메서드가 시작되는 시간을 완전히 제어할 수 있습니다.
당사의 자동화된 세포 배양 시스템은 표준화된 파이펫팅 속도, 패싱 시간, 연결 임계값, 종자 밀도 및 중간 볼륨을 다양한 플레이트 형식(96, 48, 24-, 12-6 또는 1-웰 플레이트 형식)으로 배양하는 유연성을 사용합니다. 우리는 6 일10,11에서TUBB3 양성 뉴런을 얻을 수있는 뉴런으로 hiPSC를 변환하기위한 최근 발표 된 단기 분화프로토콜을조정했다. 또한 EF1a 프로모터12 및 iPSC에서 GFP를 중뇌 도파민기(mDA) 뉴런으로 통합하여 65일 이내에 mDA 뉴런을 산출하는 이중 SMAD 억제프로토콜(13)을 적용하여 작은 분자 신경 전구체 세포(smNPC)의 자동 분화 및 이미징을 뉴런으로 확립했습니다.
hiPSC 배양 및 뉴런 분화의 표준화를 위한 통합 이미징 기능을 갖춘 자동화된 세포 배양 시스템을 소개합니다. 최소한의 사용자 개입으로 인해 실험적 변화는 분화 중에 세포 표현형의 재현성을 보장합니다. 캘린더 기반 스케줄러는 실험의 조직 및 병렬화를 지원하며 실험이 수행되는 시점에서 높은 수준의 유연성을 허용합니다. 기존 방법을 쉽게 조정할 수 있으며 사용 가능한 방법의 스펙트럼을 늘릴 수 있습니다. 또한 많은 수의 분석 플레이트 형식을 사용하여 이 시스템의 유연성을 추가할 수 있습니다. CO2 인큐베이터, 로봇 암, 브라이트필드 셀 사이토미터 및 액체 처리 스테이션으로 구성된 최소한의 시스템은 hiPSC 문화와 분화에 필요한 기본 단위를 형성하며 학술 연구 실험실에 저렴한 비용을 지불합니다. 화합물, RNAi 라이브러리 또는 CRISPR/Cas9 라이브러리의 저장을 위한 자동화된 -20°C 저장 시스템과 자동 세포 배양 시스템의 조합과 고함량/고처리량 현미경의 통합을 통해 페노티픽 스크리닝의 실행을 가능하게 한다.
현재 연구에서는, 자동 세포 배양 시스템은 일회용 팁과 배양 매체를 사용하여 저수지로 수동으로 리필되어 미디어 변경 및 기타 배양 공정을 위해 액체 처리 스테이션의 사용을 특히 하룻밤 동안 제한했다. 이러한 한계를 피하기 위해 일회용 팁 대신 바늘 사용으로 조정할 수 있으며, 냉장고에 저장된 미디어 라인과 미디어 백 간의 튜브 연결을 설치한 후, 미디어 저장소는 히터 요소에 의해 미리 따뜻하게 된 신선한 매체로 자동으로 리필할 수 있습니다. 이렇게 하면 팁, 문화 미디어 및 저장소 교환의 수동 리필로 인한 사용자 간섭이 줄어듭니다.
당사의 자동화된 세포 배양 시스템은 몇 가지 이점을 제공합니다. 하나는 바코드 추적 시스템입니다. 시스템에 로드된 플레이트는 메서드 실행 중 및 후 샘플을 추적할 수 있도록 시스템에서 읽고 저장하는 고유한 바코드로 식별됩니다. 또 다른 장점은 사용자 특정 프로젝트를 만들 수 있다는 점입니다. 여기서 시스템에 로드된 배양 플레이트는 특정 프로젝트에 할당하고 일괄 그룹으로 그룹화할 수 있습니다. 일괄 구조화는 개별 플레이트를 선택할 필요가 없으므로 특정 일괄 처리의 모든 플레이트에 동일한 절차의 실행을 단순화합니다. 또한 액체 클래스 편집기를 사용하면 각 액체 이송 단계에 대한 포부 및 분배 매개 변수뿐만 아니라 파이펫팅 속도와 높이를 조정할 수 있습니다. 모든 프로세스는 로그 파일에 문서화되어 지정된 문화권 또는 분석 판에 대해 수행된 작업을 되짚어볼 수 있습니다.
인간 유도만능 줄기세포(hiPSC)에서 유래된 뉴런 및 기타 세포 유형은 특정 환자 집단(예: 파킨슨병용 도파민성 뉴런)에서 신경 퇴행성 질환의 메커니즘을 연구하기 위한 체외 도구에서 유용하며, 이는 개인화된 약물 검진의 가능성을 제공한다. hiPSC를 배양하는 것은 매우 시간 집약적이며 일반적으로 저용량 생산으로 제한되는 복잡한 차별화 프로토콜을 실행하도록 훈련된 사람들에게 요구합니다. 우리는 hiPSC의 피더 없는 문화를 자동화된 배양에 적용하고 2개의 신경 분화 프로토콜, 테트온 프로모터10,11,및 중뇌 도파민기의 세대를 위한 장기 소형 분자 기반 프로토콜(mDA) 뉴런13에서NGN2 과잉 발현을 기반으로 하는 신속한 피질 뉴런 분화 프로토콜을 구현하였다. 수동 문화 및 차별화 프로토콜의 간단한 전송 및 재현성은 자동화 된 문화 시스템을 매우 유용하게 만듭니다. 자동화된 세포 배양 시스템에서 배양된 인간 iPSC는 일관된 줄기 세포 형태를 보여주었으며 독립적인 실험 간에 재현가능한 중요한 흉병 마커를 표현하였다. 또한, hiPSC 배양 프로토콜의 자동화는 더 많은 수의 세포주를 병렬로 배양하고 확장하는 것을 선호했다. 사용자가 실험실에 있을 때 수행된 다운스트림 공정 단계(예: 셀 의 수확 또는 분화를 위한 수동 레타칭)에 대해 하루 동안 시스템을 무료로 상태로 두고 밤새 도록 예정된 자동 병합 검사. 사용자 정의 인플루엔트 임계값에 도달하면, 세포는 자동화된 세포 배양 시스템의 스태커에서 사용할 수 있는 세포외 매트릭스 코팅 판으로 통과되고 보충된다. 각 통로 라운드는 약 70분이 소요되며 한 부모 판에서 4개의 1웰 플레이트를 생성하며, 이는 하루에 20개의 구절을 수용할 수 있습니다.
NGN2 분화 프로토콜의 자동화는 성공적으로 수행되었으며 서로 다른 구절에 걸쳐 뉴런 세포의 균일 한 인구의 생성을 허용하고 수동 분화에 필적. 더욱이, 다중 세포주 또는 수천 개의 시험 조건/화합물을 가진 검열 실험을 관련시키는 대규모 검열 연구를 위한 실험 비용은 급속한 분화 때문에 감소될 것입니다. 라이브 셀 중성염 아웃성장 측정을 포함한 비용 효율적이고 높은 처리량 판독값은이전에14,15,16에도시된 바와 같이 질병 모델링을 위한 페노티픽 판독값으로 쉽게 개발, 구현 및 사용될 수 있다. 따라서, 우리는 GFP를 과도하게 발현하는 작은 분자 유래 신경 전구체(smNPC) 세포를 사용하여 NGN2 프로토콜을 더욱 적응시켰다. smNPC 세포는 배양 매체(iPSC 배양 비용의 1/3)와 실험을 확장하는 데 필요한 시간(iPSC 배양 비용의 1/3)을 포함한 추가 이점을 제공합니다. smNPC의 세포 수율은 iPSC로 얻은 것보다 7~10배 높습니다. 분화 뉴런은 수동 항체 염색이나 화학 라벨링 없이 완전히 자동화된 이미징 프로세스를 사용하여 며칠 동안 성공적으로 모니터링및 이미지화되어 이미징을 포함한 수동 절차에 필요한 비용과 시간을 절약했습니다. 96웰 플레이트의 60개 웰 내부의 현재 이미징은 우물당 25개의 필드가 이미지될 때 플레이트당 약 16분정도 걸리며, 이는 1000개의 화합물에 대한 이미징 기반 스크리닝을 위한 데이터를 하루에 획득하고 분석할 수 있음을 의미합니다. 미래에, 이 판독은 neurite 아웃성장 결함의 구출을 위한 복합 검열 연구 결과에서 이용될 수 있었습니다.
또한, 우리는 또한 iPSC에서 중뇌 도파민학 (mDA) 뉴런을 생성하기위한 수동 분화 프로토콜의 전송을 시연한다. 이 작은 분자 기지를 둔 분화 프로토콜은 65 일이 걸리고 다중 투감 단계 및 빈번한 미디어 변경 때문에 노동 집약적이며, 주로 매 2 일마다 mDA 뉴런의 생산을 동시에 몇 iPSC 라인으로 제한합니다. 자동화된 mDA 차별화 프로토콜은 수십 개의 iPSC 라인으로 차별화를 확장하는 데 큰 이점이 있습니다. 최대 30개의 세포주를 병렬로 분화할 수 있습니다. 분화는 주로 미디어 변화에 기초하기 때문에 거의 모든 분화 과정을 인간의 간섭없이 수행 할 수 있습니다. 자동화된 시스템의 일정 기반 스케줄러를 사용하여 차별화 단계에 따라 미디어 변경 내용을 계획할 수 있습니다. 이러한 많은 수의 세포주 및 배양 판으로 작업하는 한 가지 제한은 하룻밤 미디어 변화를 수행 할 수 없다는 것이었습니다. 주된 이유는 우리의 시스템이 일회용 팁과 이 수동 단계를 실행하는 실험실의 사용자를 필요로 하는 문화 미디어의 수동 리필을 사용하기 위해 설정되어 있다는 사실입니다. 미디어 변경 프로세스를 용이하게 하기 위해 시스템에 로드된 플레이트가 프로젝트에 할당되고 일괄 그룹으로 그룹화되었습니다. 그런 다음 배치 크기는 일회용 팁수와 사용 가능한 문화 미디어 볼륨에 맞게 조정되었습니다. 위에서 설명한 바와 같이, 이러한 제한은 재사용 가능/세척 가능한 바늘의 구현과 미디어의 자동 리필에 의해 쉽게 극복할 수 있다. iPSC에 표시된 바와 같이 세포의 자동 패혈증/결합은 당사의 자동화된 세포 배양 시스템에서 제공하는 편의 시설 중 하나입니다. 우리는 차별화의 25 일에 mDA 뉴런의 자동화 된 replating을 테스트했습니다. 그러나, mDA 뉴런의 해리는 iPSC(8분)보다 해리 효소를 가진 더 긴(40분) 배양을 필요로 하며, 이는 세포주당 1시간 이상으로 자동 투석 과정을 연장한다. 그 결과, 같은 날 30개의 세포주를 자동 투하하는 것은 불가능해졌습니다. 자동화된 레볼라팅(플레이트 전송, 파이펫팅) 동안 다른 단계를 가속화하고 시스템을 바늘과 미디어 라인의 사용에 맞게 조정하여 야간 작업을 가능하게 하는 이 제한을 해결할 수 있습니다. 단점에도 불구하고, 우리는 성공적으로 MAP2 (뉴런) 및 TH (mDA 뉴런) 양성 세포의 상당한 양으로 배양을 생산하는 mDA 뉴런의 자동화 된 분화로 수동 프로토콜을 전송 할 수 있습니다.
수십 개의 iPSC 세포주를 병렬로 구분하는 것은 파킨슨 병을 포함한 신경 퇴행성 질환의 분자 메커니즘을 조사하는 프로젝트에 큰 관심을 가지고 있습니다. 그러나 오류 수가 적고 비용 절감으로 작업을 더 빠르게 완료하는 것은 큰 과제입니다. 여기에 제시 된 프로토콜의 자동화 (iPSC, smNPC 및 mDA 뉴런)의 자동화로 인해 우리는 속도를 높이고 비용을 절감하며 프로젝트의 재현성을 높일 수 있습니다. 수백 개의 환자 세포주를 포함하는 FOUNDIN-PD (https://www.foundinpd.org/wp/)와 같은 프로젝트의 개발은 자동화 된 배양 및 분화 프로토콜에 대한 필요성을 보여줍니다. 우리의 미래 관점은 자동화 된 시스템에 수동 3 차원 (3D) 세포 배양 모델의 전송을 포함한다. 플레이트 정의 설정과 어댑터의 사용에 사소한 적응은 3D 배양에 필요한 상업 또는 맞춤형 플레이트 및 미세 유체 챔버의 사용을 허용합니다. 더욱이, 자동화된 라벨 없는 화상 진찰 모형의 구현은 우리가 실시간으로 신경 성장을 추적하고 neurite 성장, 신경 조직 및 세포 죽음에 있는 변경을 질병 기계장치의 더 나은 이해로 번역하는 것을 허용할 것입니다.
The authors have nothing to disclose.
저자는 감사하게이 연구를 위한 생물 물질을 기여한 환자와 그들의 가족을 인정합니다. 연구에 사용된 세포 선은 Rutgers (nd41865 iPS#1로 ND41865)와 틸로 쿠나스 박사의 실험실 (iPS#2)와 NINDS 컬렉션에서 했다. 이 작품은 NOMIS 재단 (PH), RiMod-FTD, EU 공동 프로그램 – 신경 퇴행성 질환 연구 (JPND) (PH)에 의해 부분적으로 지원됩니다. DZNE I2A 이니셔티브 (AD); PD-Strat, ERA-Net ERACoSysMed 자금 조달 프로젝트 (PH) 및 파킨슨 병 (FOUNDIN-PD) (PH, EB)에 대한 기초 데이터 이니셔티브. FOUNDIN-PD는 마이클 J. 폭스 재단의 PD 프로그램에 대한 경로의 일부입니다. 저자는 스티븐 핀크베이너와 멜라니 콥 (글래드 스톤 연구소)이 수동 mDA 뉴런 차별화 프로토콜의 설립에 기여한 것에 대해 감사하고 마호미 스즈키 (요코가와 전기 공사)는 중성자 아웃 성장 분석 설정에 도움을 주었습니다.
Antibodies | Distributor | Catalog Number | Dilution |
iPSC pluripotency marker | |||
Mouse anti-SSEA4 | Abcam | ab16287 | 1 to 33 |
Rabbit anti-Oct3/4 | Abcam | ab19857 | 1 to 200 |
NGN2 neuron markers | |||
Mouse anti- TUBB3 | R & D | MAB1195 | 1 to 500 |
Rabbit anti-BRN2 | NEB | 12137 | 1 to 1,000 |
mDA neuron markers | |||
Chicken anti-TH | Pel-Freez Biologicals | 12137 | 1 to 750 |
Mouse anti-MAP2 | Santa Cruz | sc-74421 | 1 to 750 |
Secondary antibodies | |||
Goat anti-chicken IgY, Alexa Fluor 488 | Invitrogen | A11039 | 1 to 2,000 |
Goat anti-mouse IgG, Alexa Fluor 488 | Invitrogen | A11029 | 1 to 2,000 |
Goat anti-mouse IgG, Alexa Fluor 594 | Invitrogen | A11032 | 1 to 2,000 |
Goat anti-rabbit IgG, Alexa Fluor 488 | Invitrogen | A11008 | 1 to 2,000 |
Goat anti-rabbit IgG, Alexa Fluor 488 | Invitrogen | A11008 | 1 to 2,000 |
Goat anti-rabbit IgG, Alexa Fluor 594 | Invitrogen | A11012 | 1 to 2,000 |
Nuclei counterstaining | |||
Hoechest 33342 | Invitrogen | H3570 | 1 to 8,000 |
Instruments | Distributor | Catalog Number | Description/Application |
Agilent TapeStation system | Agilent technologies | 4200 | Automated electrophoresis for DNA and RNA samples |
Automated -20 °C storage system | Hamilton Storage Technologies |
Sample Access Manager (SAM -20C, 3200 series) |
Storage of reagents |
Barcode reader | Honeywell | Barcode Reader Orbit | Barcode scanner |
Brightfield cell cytomat | Nexcelom | Celigo | Confluence check and cell counting |
CellVoyager 7000 | Yokogawa | CellVoyager 7000 | Automated confocal microscope |
Cytomat for cell cultures | Thermo Fisher Scientific | Cytomat 24 C, CU | 12 stackers pitch 28 mm, 12 stackers pitch 23 mm (total of 456 plates) |
Cytomat for thawing samples | Thermo Fisher Scientific | Cytomat 2-LIN, 60 DU (Drying Unit) |
2 stackers pitch 28 mm (total of 42 plates) |
HEPA filters | Hamilton Robotics | Hood Flow Star UV | Modified by Hamilton Robotics |
Liquid handling station | Hamilton Robotics | Microlab Star | Channels: 8x 1-ml, 4x 5 ml and 96 Channel MPH |
Media reservoir | Hamilton Robotics | 188211APE | Media/reagents reservoir |
Pure water system | Veolia Water | ELGA PURELAB Classic | Provides pure water for needle wash station |
QuantStudio 12K Flex Real-Time PCR System |
Thermo Fisher Scientific | QSTUDIO12KOA | Real-time PCR machine |
Robotic arm | Hamilton Robotics | Rackrunner | Transport of plates |
Turn table | Hamilton Robotics | Turn Table | Adjust plate orientiation |
Uninterruptible power supply | APC | Smart UPS RT Unit, 10000 VA Power supply |
Backup power supply |
VIAFLO-pipettes | Integra | 4500 | Electronic pipette |
ViiA 7 Real-Time PCR System | Applied Biosystems | 4453545 | Real-time PCR machine |
Materials | Distributor | Catalog Number | Notes |
1-well culture plate (84 cm2) | Thermo Fischer Scientific | 165218 | Nunc OmniTray |
6-well culture plates (9.6 cm2) | Greiner Bio-One | 657160 | TC treated with lid |
12-well culture plate (3.9 cm2) | Greiner Bio-One | 665180 | TC treated with lid |
96-well culture plate (0.32 cm2) | Perkin Elmer | 6005558 | CellCarrier-96 Black plate |
Tips, 50-µL | Hamilton Robotics | 235987 | 50-uL tips |
Tips, 300-µL | Hamilton Robotics | 235985 | 300-µL tips |
Tips, 1000-µL | Hamilton Robotics | 235939 | 1000-µL tips |
Tips, 5-mL | Hamilton Robotics | 184022 | 5-mL tips |
Tubes, 15-mL | Greiner Bio-One | 188271 | 15-mL tubes |
Tubes, 50-mL | Greiner Bio-One | 227261 | 50-mL tubes |
Nalgene cryogenic 2.0 mL vials | Sigma Aldrich | V5007 | Cryovials |
Plasmids | Distributor | Catalog Number | Notes |
pLV_hEF1a_rtTA3 | Addgene | 61472 | Kind gift from Ron Weiss |
pLV_TRET_hNgn2_UBC_Puro | Addgene | 61474 | Kind gift from Ron Weiss |
pLVX-EF1a-AcGFP1-N1 lentivirus | Takara Bio | 631983 | |
Primers | Sequence (forward) | Sequence (reverse) | Source |
iPSC pluripotency | |||
OCT4 (ID 4505967a1) | CTTGAATCCCGAATGGAAAGGG | GTGTATATCCCAGGGTGATCCTC | PrimerBank |
NANOG (ID 153945815c3) | CCCCAGCCTTTACTCTTCCTA | CCAGGTTGAATTGTTCCAGGTC | PrimerBank |
REX1 (ID 89179322c1) | AGAAACGGGCAAAGACAAGAC | GCTGACAGGTTCTATTTCCGC | PrimerBank |
NGN2 neurons | |||
MAP2 (ID 87578393c1) | CTCAGCACCGCTAACAGAGG | CATTGGCGCTTCGGACAAG | PrimerBank |
BRN2 (ID 380254475c1) | CGGCGGATCAAACTGGGATTT | TTGCGCTGCGATCTTGTCTAT | PrimerBank |
CUX2 (ID 291045458c2) | CGAGACCTCCACACTTCGTG | TGTTTTTCCGCCTCATTTCTCTG | PrimerBank |
NCAM1 (ID 336285437c3) | TGTCCGATTCATAGTCCTGTCC | CTCACAGCGATAAGTGCCCTC | PrimerBank |
SYNAPSIN1 (ID 91984783c3) | TGCTCAGCAGTACAACGTACC | GACACTTGCGATGTCCTGGAA | PrimerBank |
mDA neurons | |||
TH | CGGGCTTCTCGGACCAGGTGTA | CTCCTCGGCGGTGTACTCCACA | NCBI primer-BLAST |
MAP2 | GGATCAACGGAGAGCTGAC | TCAGGACTGCTACAGCCTCA | NCBI primer-BLAST |
Housekeeping genes | |||
GAPDH | GAAATCCCATCACCATCTTCCAGG | GAGCCCCAGCCTTCTCCATG | NCBI primer-BLAST |
OAZ1 | AGCAAGGACAGCTTTGCAGTT | ATGAAGACATGGTCGGCTCG | NCBI primer-BLAST |
RPLPO | CCTCATATCCGGGGGAATGTG | GCAGCAGCTGGCACCTTATTG | NCBI primer-BLAST |
RPL13A | GCCTACAAGAAAGTTTGCCTATC | TGGCTTTCTCTTTCCTCTTCTC | NCBI primer-BLAST |
Media and Reagents | Distributor | Catalog Number | Use concentration |
Coating matrix | |||
Extracellular matrix (Matrigel) | Corning | 354277 | 10 μg/mL |
Fibronectin | Corning | 356008 | 2 μg/mL |
Laminin | Sigma | L2020 | 5 – 10 μg/mL |
Poly-L-Ornithine (PLO) | Sigma | P3655 | 0.1 mg/mL |
Culture media | |||
iPSC culture medium (Essential 8 Flex medium) |
Gibco | A2858501 | |
NGN2 neurons – NGN2 medium | |||
2-mercaptoethanol | Gibco | 21985023 | 0.909 mL (50 µM) |
B27 supplement | Gibco | 12587010 | 10 mL (1%) |
DMEM/F-12, GlutaMAX | Gibco | 31331093 | 484.75 mL |
GlutaMAX | Gibco | 35050038 | 5 mL ( 2 mM) |
Insulin | Sigma | I9278 | 0.25 mL (2.5 µg/mL) |
MEM Non-Essential Amino Acids | Gibco | 11140050 | 5 mL (0.5%) |
N2 supplement | Gibco | 17502048 | 5 mL (0.5%) |
Neurobasal medium | Gibco | 21103049 | 485 mL |
mDA neurons – SRM medium | |||
2-mercaptoethanol | Gibco | 21985023 | 0.5 mL (55 µM) |
GlutaMAX | Gibco | 35050038 | 5 mL (2 mM) |
Knockout DMEM/F-12 | Gibco | 12660012 | 409.5 mL |
Knockout serum replacement (serum replacement) |
Gibco | 10828028 | 75 mL (15%) |
MEM Non-Essential Amino Acids | Gibco | 11140050 | 5 mL (1%) |
Penicillin-Streptomycin | Gibco | 15140122 | 5 mL (1%) |
mDA neurons – N2 medium | |||
B27 supplement | Gibco | 12587010 | 10 mL (2%) |
GlutaMAX | Gibco | 35050038 | 5 mL (2 mM) |
N2 supplement | Gibco | 17502048 | 5 mL (1%) |
Neurobasal medium | Gibco | 21103049 | 475 mL |
Penicillin-Streptomycin | Gibco | 15140122 | 5 mL(1%) |
mDA neurons – Differentiation medium | |||
B27 supplement | Gibco | 12587010 | 10 mL (2%) |
Neurobasal medium | Gibco | 21103049 | 485 mL |
Penicillin-Streptomycin | Gibco | 15140122 | 5 mL (1%) |
NGN2 neurons – Supplements | |||
Brain-Derived Neurotrophic Factor (BDNF) |
Peprotech | 450-02 | 10 ng/mL |
CHIR99021 (CHIR) | R&D | 4423/10 | 2 μM |
Doxycyline (dox) | Sigma | D9891 | 2.5 μg/mL |
Glial-Derived Neurotrophic Factor (GDNF) |
Peprotech | 450-10 | 10 ng/mL |
L-ascorbic acid 2-phosphate magnesium (AA2) |
Sigma | A8960 | 64 mg/L |
Neurotrophic factor-3 (NT-3) | Peprotech | 450-10 | 10 ng/mL |
Purmorphamine (PMA) | Cayman | 10009634 | 0.5 μM |
Puromycin | Sigma | P8833-10MG | 0.5 μg/mL |
Thiazovivin | Merk Millipore | 420220-10MG | 2 μM |
mDA neurons – Supplements | |||
Brain-Derived Neurotrophic Factor (BDNF) |
Peprotech | 450-02 | 20 ng/mL |
CHIR99021 (CHIR) | R&D | 4423/10 | 3 μM |
DAPT | Cayman | 13197 | 10 µM |
Dibutyryl-cAMP (db-cAMP) | Sigma | D0627 | 1 mM |
Fibroblast Growth Factor 8B (FGF-8b) | Peprotech | 100-25 | 100 ng/mL |
Glial-Derived Neurotrophic Factor (GDNF) |
Peprotech | 450-10 | 20 ng/mL |
L-ascorbic acid (AA1) | Sigma | A4403 | 0.2 mM |
LDN193189 (LDN) | Cayman | 11802 | 100 nM |
Purmorphamine (Purm) | Cayman | 10009634 | 2 μM |
Sonic Hedgehog/Shh (C24II) N-Terminus (SHH) |
R&D | 1845-SH | 100 ng/mL |
SB431542 (SB) | Cayman | 13031 | 10 μM |
Transforming Growth Factor type ß3 (TGFß3) |
R&D | 243-B3 | 1 ng/mL |
Y-27632 | Cayman | 10005583 | 10 µM |
Dissociation reagents | |||
Single cell dissociation reagent (StemPro Accutase) |
Gibco | A1110501 | 1x |
UltraPure 0.5M EDTA, pH 8.0 | Gibco | 11575020 | 0.5 mM |
RNA isolation and cDNA kit | |||
RNA isolation kit | Qiagen | 74106 | Rneasy MiniKit |
RNA lysis buffer | Thermo Fisher Scientific | 15596018 | Trizol lysis buffer (RNA lysis buffer) |
Reverse transcriptase (kit) | Thermo Fisher Scientific | 18080-085 | SuperScript III Reverse Transcriptase |
Software | Company | Catalog Number | Description/Application |
Cell Culture Framework (CCF) (Graphical user interface, GUI) |
Hamilton Robotics | Custom-made | User interface for the automated system |
CellPathFinder software (image analysis software 1) |
Yokogawa | CellPathfinder HCS Software | Image analysis tool |
CellVoyager Measurement System | Yokogawa | Included with CellVoyager 7000 |
Microscope controlling software |
Columbus software (image analysis software 2) |
Perkin Elmer | Columbus | Image analysis tool |
Cloud based qPCR app | Thermo Fisher Scientific | Themo Fisher cloud | Analysis software for qRT-PCR data |
Venus software | Hamilton Robotics | VENUS Two Dynamic Schedular 5.1 Software |
Controlling software for the automated system |