This protocol describes how to generate induced pluripotent stem cells (iPSCs) from human peripheral T cells in feeder-free conditions using a combination of matrigel and Sendai virus vectors containing reprogramming factors.
Son zamanlarda, iPSCs rejeneratif tedaviler için hücrelerin yeni kaynağı olarak dikkat çekmiştir. Üreten iPSCs için ilk yöntem invaziv biyopsi ve transgenlerin retroviral genomik yerleştirilmesi ile elde edilen dermal fibroblastlar dayanıyordu olsa da, bu dezavantajları önlemek için birçok çaba olmuştur. İnsan periferal T-hücreleri iPSCs üretilmesi için benzersiz bir hücre kaynağıdır. T hücrelerinden türetilen iPSCs T hücre reseptörü (TCR) genlerinin yeniden düzenlemeleri içerir ve antijen-spesifik T hücrelerinin bir kaynağıdır. Buna ek olarak, genom içinde T hücresi reseptörü yeniden düzenleme Bireysel hücre serilerinin etiket ve nakledilen ve donör hücreleri ayırt etmek için bir potansiyele sahiptir. IPSCs güvenli klinik uygulama için, zararlı ajanlara yeni oluşturulan iPSCs ortaya çıkma riskini en aza indirmek için önemlidir. Fetal büyükbaş hayvan serumu ve besleme hücreleri pluripotent kök hücre kültürü için gerekli olmasına rağmen, bu riskini azaltmak için kültür sistemi kaldırmak için tercih ediliröngörülemeyen patojenli. Bu gidermek için, tanımsız patojenlere iPSCs ortaya çıkma riskini azaltmak için Sendai virüsü kullanılarak insan periferik T hücrelerinden iPSCs üretilmesi için bir protokol kurduk. Sendai virüsü taşıma, uygun biyogüvenlik düzeyi ile ekipman gerektirir rağmen, Sendai virüsü bozar genom ekleme olmadan T hücrelerinin aktive henüz yüksek verimlilik ile. Bu protokol, aktive edilmiş T hücre kültürü ve Sendai virüsü bir kombinasyonu kullanılarak besleyici içermeyen koşullar, insan periferik T hücrelerinden iPSCs üretilmesini göstermektedir.
iPSCs rejeneratif tıp 1-3 için hücre çığır kaynağı olarak büyük ilgi çekmiştir. Bugüne kadar, iPSCs üretilmesi için çeşitli yöntemler 4,5 bildirilmiştir. Bunlar arasında, insan T hücrelerinden üretilen iPSCs çünkü cep örnekleme 6-8, daha az invazif yöntemin özel ilgi olmuştur. Buna ek olarak, T hücrelerinden türetilen iPSCs T hücre reseptörü (TCR) geninin yeniden düzenlenmesi içerir ve dolayısıyla antijen-spesifik T hücrelerinin 9,10 kaynağıdır. Bu nedenle, T-hücresi türevli iPSCs üreten güvenli rejeneratif tıp devam edebilmek için yararlıdır.
Bu yöntem, öngörülemeyen patojenite riskini azaltma kavramına dayanmaktadır. IPSCs güvenli klinik uygulama için bu patojenlere 11 maruz kalma riskini azaltmak için çok önemlidir. Daha önce pluripotent kök hücrelerin bir çok kültür sistemlerinde, fetal sığır serumu ve besleme hücreleri esas reaktif olarak kullanılmaktadır12 s. IPSC üretimi öngörülemeyen patojenik riskini azaltmak için Ancak, kültür sistemi, bu reaktiflerin iki çıkarılması tercih edilir.
Buna ek olarak, bu yöntem, hasta ve besleyici hücreler zahmetli preparatından invaziv hücre örnekleme önüne geçme avantajına sahiptir. T hücresi türevli iPSCs önce hastalığı araştırma 13,14 başarıyla kullanılmıştır, bu yöntem, aynı zamanda hastaların hastalığa özgü iPSCs üretilmesi için kullanılabilir ve yararlıdır.
Bir gen taşıyıcı olarak Sendai virüsü (SeV) vektörü kullanılarak T hücre yeniden programlama yöntemleri arasında, yüksek verimlilik, 7,16 ile iPSCs üreten bir yöntemdir. SeV tek iplikli bir RNA virüsüdür ve replikasyon için bir DNA faz gerek yoktur, çünkü ek olarak, iPSC üretimindeki kullanımı konakçı genomu 17-19 kırılma önler. Bu nedenle, serum-fr insan periferik T hücrelerinden iPSCs üretilmesi için protokoller kurdukee ve matrigel, mTeSR ortamı bir kombinasyonu kullanılarak besleyici içermeyen koşulları ve SeV vektörler.
We describe a protocol for generating iPSCs from human peripheral T cells in serum-free and feeder-free conditions using a combination of matrigel, mTeSR medium, and SeV vectors. For clinical applications of iPSCs, it is important to have a protocol for stably generating iPSCs and a less-invasive method for cell sampling. Although generating iPSCs with the combination of matrigel and mTeSR medium showed lower reprogramming efficiency than that with knockout serum replacement (KSR) medium and feeder-cells, this combination achieves stable generation of iPSCs from donors16. Stable iPSC generation and less-invasive cell sampling has the advantage of being able to increase the number of donors for iPSC generation.
SeV vectors, a minus-strand RNA virus, is not integrated into the host genome. Therefore the risks of tumorigenesis can be avoided at the step of reprogramming factor induction20-24. Additionally, the feeder-free conditions, which use a combination of defined culture medium and matrigel instead of a feeder layer, make it possible to minimize the potential risks of exposure to unknown exogenous factors. The fusion of these techniques provides a less invasive and safer iPSC technology for regenerative medicine16.
Important steps in this protocol are the step of activating human T cells (Step 1) and infecting them with SeV vectors (Step 2). When no ESC-like colony is obtained in the culture dish at an optimal time after SeV infection, the following should be considered. First, the confluency of the mononuclear cells before T cell activation may not be appropriate because optimal activation of T cells is critical for SeV infection25,26. Too high a density of mononuclear cells leads to cell death, interfering with the proper activation of T cells. Too low a density of mononuclear cells also disturbs the proper activation and proliferation of T cells. Therefore, the confluency of mononuclear cells should be checked and adjusted accordingly. Second, the dosage of SeV vectors may not be sufficient. The induction efficiency of iPSC colonies depends on the dosage of the virus6. If no ESC-like colony is observed after SeV infection, the option of increasing the virus dosage up to an MOI of 15-20 should be considered. If signs of iPSC colony differentiation are observed, the frequency at which medium is changed may be increased up to every other day, or to every day when colonies are larger.
The limitation in this protocol consists of this method not being virus free. Although SeV for cell reprogramming is commercially available with ease, users need to prepare equipment according to the appropriate biosafety level. As another method for generating integration-free iPSCs, episomal vectors have been used until now27-29. Although episomal vectors can be used with equipment with a lower level of biosafety, episomal vectors might insert into the host genome at extremely low rates. Therefore, additional checks are required to confirm the disappearance of transgenes, as when using SeV.
There is another limitation in that this technique is not absolutely free from animal-derived products. Some substrates, such as matrigel, anti-CD3 mAb, dissociation solution and SeV solution are derived from animal products and are therefore associated with a risk of transferring xenogeneic pathogens. However, the reduction of animal-derived substrates in the culture system is meaningful for the clinical application of iPSC technology due to the lower risk.
The authors have nothing to disclose.
Biz teknik yardım için Tıp Keio Üniversitesi School Yoshiko Miyake, Sayaka Kanaami, Chihana Fujita, Miho Yamaguchi, Natsuko Henmi ve Rei Ohno teşekkür ederiz. Bu çalışma kısmen sağlığı araştırma sonuçlarının pratik kullanımını hızlandırmak için bir Ar-Ge Sistemleri destek programı ve Rejeneratif Tıp Gerçekleşmesi için Karayolları Programı tarafından finanse edildi.
Ficoll-Paque PREMIUM | GE Healthcare | 17-5442-02 | |
Purified NA/LE mouse anti-human CD3 | BD Pharmingen | 555336 | |
KBM502 medium | KOHJIN BIO | 16025020 | Warm in 37 ℃ water bath before use |
Bovine albumin fraction V solution | Gibco | 15260-037 | |
BD Matrigel Matrix Growth Factor Reduced | BD Biosciences | 354230 | Thaw completely at 4℃ overnight and dilute it 50 times with Dulbecco's Modified Eagle's Medium before coating culture dishes |
mTeSR1 medium kit | STEM CELL | 5850 | Warm at room temperature before use |
Dissociation Solution | ReproCELL | RCHETP002 | |
D-PBS(–) | Wako | 045-29795 | |
SeV Vector kit CytoTune-iPS ver.1.0 | DNAVEC | DV-0303c | Thaw on ice before use |
100-mm tissue culture dish | Falcon | 353003 | |
96-well tissue culture plate | Falcon | 353078 | |
6-well tissue culture plate | Falcon | 353046 | |
15ml Centrifuge Tube | Greiner Bio-One | 188271 | |
50ml Centrifuge Tube | Greiner Bio-One | 227261 |