Коллекция Serum- и фидерных свободной эмбриональных стволовых клеток мыши-кондиционированная среда для подхода бесклеточный
Summary
Этот протокол обеспечивает способ сбора эмбриональных стволовых клеток мыши (МЕСК) -conditioned среда (МЕСК-СМ), полученные из сыворотки (эмбриональной бычьей сыворотки, ФБС) – и фидерные (мышиные эмбриональные фибробласты, MEFs) -свободных условия для ячейки -бесплатно подход. Это может быть применимо для лечения старения и возрастного заболеваний.
Abstract
The capacity of embryonic stem cells (ESCs) and induced pluripotent stem cells (iPSCs) to generate various cell types has opened new avenues in the field of regenerative medicine. However, despite their benefits, the tumorigenic potential of ESCs and iPSCs has long been a barrier for clinical applications. Interestingly, it has been shown that ESCs produce several soluble factors that can promote tissue regeneration and delay cellular aging, suggesting that ESCs and iPSCs can also be utilized as a cell-free intervention method. Therefore, the method for harvesting mouse embryonic stem cell (mESC)-conditioned medium (mESC-CM) with minimal contamination of serum components (fetal bovine serum, FBS) and feeder cells (mouse embryonic fibroblasts, MEFs) has been highly demanded. Here, the present study demonstrates an optimized method for the collection of mESC-CM under serum- and feeder-free conditions and for the characterization of mESC-CM using senescence-associated multiple readouts. This protocol will provide a method to collect pure mESC-specific secretory factors without serum and feeder contamination.
Introduction
Целью этого протокола является сбор эмбриональных стволовых клеток мыши (MESC) -conditioned среды (MESC-CM) из serum- и фидерных свободных условиях культивирования и охарактеризовать его биологические функции.
В общем, эмбриональные стволовые клетки (ЭСК) имеют большой потенциал для регенеративной медицины и клеточной терапии в связи с их плюрипотентности и способность к самообновлению 1-3. Тем не менее, прямая трансплантация стволовых клеток имеет ряд ограничений, например, иммунного отторжения и образования опухолей 4,5. Таким образом, подход бесклеточная может обеспечить альтернативную терапевтическую стратегию для восстановительной медицины и старения вмешательств 6,7.
Старение рассматривается как сотовый аналог старения тканей и органов, характеризующееся постоянным состоянием остановки роста, измененной физиологии клеток и поведения. Старение является основным фактором риска для распространенных заболеваний, включая рак, сердечно-сосудистые заболевания, тYpe диабет 2, и нейродегенеративные 8. Одним из очевидных признаков старения является снижение регенеративного потенциала тканей, которое вызвано старением стволовых клеток и истощение 9. Многие значительные исследования показали фармакологическую молекулы, такие как рапамицин 9, ресвератрол 10 и метформина 11 и системных факторов , переносимых с кровью, а именно GDF11 12, которые имеют возможность последовательно задерживать старение и увеличить продолжительность срока службы.
В настоящем исследовании, MESC-СМ был собран без сыворотки (эмбриональной телячьей сыворотки, FBS) и фидер (эмбриональных фибробластов мыши, МЭФ) слоев, чтобы исключить загрязнение факторов в сыворотке крови и секреторных факторов из MEFs. Эти условия позволили для serum- и фидерной свободной СМ, что, следовательно, позволило точно идентифицировать MESC специфических секреторных факторов.
Этот предложенный протокол является высокоэффективным, относительно экономически эффективным и легкодействовать. Этот метод дает представление о характеристике МЕСК полученных из растворимых факторов, которые могут опосредовать противоопухолевый эффект старения, который может быть использован для разработки безопасной и потенциально выгодного бесклеточной терапевтического подхода к вмешательствах по причине старения заболеваний, ассоциированных и других восстановительно лечения.
Protocol
Representative Results
Discussion
Для успешного сбора serum- и фидерных свободного MESC-CM, следующие предложения должны быть приняты во внимание. Наиболее важным фактором является то, используя ранние прохождение mESCs для сбора MESC-CM. Ранее было показано, что раннее прохождение MESC-CM имеет лучшие омолаживающие эффекты по сравн?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Это исследование было поддержано Программой фундаментальных исследований (Science 2013R1A1A2060930) и Научно-исследовательский центр медицинской программы (2015R1A5A2009124) в рамках Национального исследовательского фонда Кореи (СРН), финансируемого Министерством науки, ИКТ и будущего планирования. Это исследование также поддерживается начинающей операционный грант из больницы для больных детей (HK Sung). Мы хотели бы поблагодарить Лору Barwell и Сара JS Ким за отличную помощь в редактировании рукописи и д-р Андраш Надь для обеспечения линии G4 MESC.
Materials
| DMEM | Invitrogen | #11960-044 | |
| FBS | Invitrogen | #30044333 | 20%, ES cell quality |
| Penicillin and streptomycin | Invitrogen | #15140 | 50units/ml penicillin and 50mg/ml strepto |
| -mycin. | |||
| L-glutamine | Invitrogen | #25030 | 2mM |
| Nonessential amino acids (NEAA) | Invitrogen | #11140 | 100uM |
| β-mercaptoethanol | Sigma | #M3148 | 100uM |
| Leukemia inhibitory factor | Millipore | #ESG1107 | 100units/ml |
| OPTI-MEM | Invitrogen | #22600 | |
| X-gal | Sigma | #B4252 | 1mg/ml |
| Paraformaldehyde (PFA) | Sigma | P6148 | 3.70% |
| Dimethylformamide (DMF) | Sigma | #D4551 | |
| Potassium ferricyanide | Aldrich | #455946 | 5mM |
| potassium ferrocyanide | Aldrich | #455989 | 5mM |
| NaCl | Sigma | #S7653 | 150mM |
| MgCl2 | Sigma | #M2393 | 2mM |
| Mytomycin C | Sigma | #M4287 | 10ug/ml |
| Propidium iodide | Sigma | #P4170 | 50ug/ml |
| TRIzol | Ambion | #15596018 | |
| M-MLV reverse transcript-tase | Promega | #M170B | |
| Power SYBR Green PCR master mix | Applied Biosystems | #4367659 | |
| HDFs, NHDF-Ad-Der-Fibroblast | LONZA | #CC-2511 | |
| Bottle top filter, | Corning | #430513 | 0.2μm |
References
- Thomson, J. A., et al. Embryonic stem cell lines derived from human blastocysts. Science. 282, 1145-1147 (1998).
- Lavasani, M., et al. Muscle-derived stem/progenitor cell dysfunction limits healthspan and lifespan in a murine progeria model. Nat Commun. 3, 608 (2012).
- Woo, D. H., et al. Direct and indirect contribution of human embryonic stem cell-derived hepatocyte-like cells to liver repair in mice. Gastroenterology. 142, 602-611 (2012).
- Lee, A. S., Tang, C., Rao, M. S., Weissman, I. L., Wu, J. C. Tumorigenicity as a clinical hurdle for pluripotent stem cell therapies. Nat Med. 19, 998-1004 (2013).
- Moon, S. H., et al. A system for treating ischemic disease using human embryonic stem cell-derived endothelial cells without direct incorporation. Biomaterials. 32, 6445-6455 (2011).
- Tongers, J., Roncalli, J. G., Losordo, D. W. Therapeutic angiogenesis for critical limb ischemia: microvascular therapies coming of age. Circulation. 118, 9-16 (2008).
- Lazarous, D. F., et al. Basic fibroblast growth factor in patients with intermittent claudication: results of a phase I trial. J Am Coll Cardiol. 36, 1239-1244 (2000).
- Adams, P. D. Healing and hurting: molecular mechanisms, functions, and pathologies of cellular senescence. Mol Cell. 36, 2-14 (2009).
- Harrison, D. E., et al. Rapamycin fed late in life extends lifespan in genetically heterogeneous mice. Nature. 460, 392-395 (2009).
- Baur, J. A., Ungvari, Z., Minor, R. K., Le Couteur, D. G., de Cabo, R. Are sirtuins viable targets for improving healthspan and lifespan. Nat Rev Drug Discov. 11, 443-461 (2012).
- Martin-Montalvo, A., et al. Metformin improves healthspan and lifespan in mice. Nat Commun. 4, 2192 (2013).
- Loffredo, F. S., et al. Growth differentiation factor 11 is a circulating factor that reverses age-related cardiac hypertrophy. Cell. 153, 828-839 (2013).
- Jozefczuk, J., Drews, K., Adjaye, J. Preparation of mouse embryonic fibroblast cells suitable for culturing human embryonic and induced pluripotent stem cells. J Vis Exp. , (2012).
- Debacq-Chainiaux, F., Erusalimsky, J. D., Campisi, J., Toussaint, O. Protocols to detect senescence-associated beta-galactosidase (SA-betagal) activity, a biomarker of senescent cells in culture and in vivo. Nat Protoc. 4, 1798-1806 (2009).
- Bae, Y. U., Choi, J. H., Nagy, A., Sung, H. K., Kim, J. R. Antisenescence effect of mouse embryonic stem cell conditioned medium through a PDGF/FGF pathway. FASEB J. 30, 1276-1286 (2016).
- Nagy, A., Rossant, J., Nagy, R., Abramow-Newerly, W., Roder, J. C. Derivation of completely cell culture-derived mice from early-passage embryonic stem cells. Proc Natl Acad Sci U S A. 90, 8424-8428 (1993).
- Li, X. Y., et al. Passage number affects the pluripotency of mouse embryonic stem cells as judged by tetraploid embryo aggregation. Cell Tissue Res. 327, 607-614 (2007).
- Mbeunkui, F., Fodstad, O., Pannell, L. K. Secretory protein enrichment and analysis: an optimized approach applied on cancer cell lines using 2D LC-MS/MS. J Proteome Res. 5, 899-906 (2006).
- Makridakis, M., Vlahou, A. Secretome proteomics for discovery of cancer biomarkers. J Proteomics. 73, 2291-2305 (2010).
- Kim, K. S., et al. Regulation of replicative senescence by insulin-like growth factor-binding protein 3 in human umbilical vein endothelial cells. Aging Cell. 6, 535-545 (2007).
- Kim, K. S., et al. Induction of cellular senescence by insulin-like growth factor binding protein-5 through a p53-dependent mechanism. Mol Biol Cell. 18, 4543-4552 (2007).
- Eiselleova, L., et al. Comparative study of mouse and human feeder cells for human embryonic stem cells. Int J Dev Biol. 52, 353-363 (2008).
