Summary

류마티스 관절염 환자의 관절에서 분리 된 섬유 아세포와 같은 활막을 사용하여 유도 - 만능 줄기 세포의 생성

Published: October 16, 2016
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Summary

여기에서는 피더 세포없이 렌티 바이러스 시스템을 이용하여, 환자 유래의 섬유 아세포와 같은 활막에서 인간 – 유도 된 다 능성 줄기 세포를 생성하기위한 프로토콜을 기술한다.

Abstract

성숙한 체세포 프로그래밍 요소의 정의 된 집합을 사용하여 다 능성 줄기 세포와 같은 상태로 되돌릴 수있다. 인 Oct4, Sox2이, Klf4 및 C-Myc와 : 많은 연구는 네 야마나카의 전사 인자를 형질 도입에 의해 다양한 체세포 유형의 유도-다 능성 줄기 세포 (iPSCs)를 생성했다. iPSCs 연구는 생물학 및 임상 연구의 최첨단에 남아있다. iPSCs 어떤 개인의 조직으로부터 유도 될 수 있기 때문에, 특히, 환자 별 iPSCs은 질병의 병리 생물학 연구 선구 도구로 사용될 수있다. 류마티스 관절염 (RA)은 관절 연골 및 뼈 구조의 파괴에 의해 분류 된 만성 염증성 질환이다. 활막 증식은 RA의 결과로 이어질 주요 원인이나 증상 중 하나입니다. 섬유 아세포 등 활막 (FLSS)가 증식 성 활막의 주성분 세포이다. 공동의 FLSS는 무제한 결국 인접 cartil 침입, 증식나이와 뼈. 현재, 과형성 활막은 수술에 의해 제거 될 수있다. 제거 된 활막은 관절의 염증 상태를 반영하는 재료로서 RA 연구에 사용된다. RA의 발병 기전에 중요한 플레이어, FLSS 생성하여 RA 환자의 iPSCs를 조사하는 재료로서 사용될 수있다. 본 연구에서는 iPSCs를 생성 RA 환자의 FLSS를 사용했다. 렌티 바이러스 시스템을 사용하여, 우리는 FLSS가 RA 환자 별 IPSC를 생성 할 수 있음을 발견했다. FLSS로부터 생성 iPSCs 더 앞으로 RA의 기전을 연구 도구로서 사용할 수있다.

Introduction

다 능성 줄기 세포는 다양한 임상과 생물 분야에서 차세대 플랫폼이다. 이들은 질병 모델링, 약물 스크리닝, 회생 의학적 치료에 사용될 수있는 유망한 도구이다. 인간 배아 줄기 세포 (hESCs는)이 주로 연구 및 다 능성 세포를 이해하기 위해 사용되었다. 그러나, 인간 배반포의 파괴에 의해 분리, hESCs는 여러 윤리적 문제와 연관된다. 2007 년, 박사 신야 야마나카와 그의 팀은 셀 프로그래밍 과정을 역으로 인간 성인의 체세포 1,2에서 줄기 세포를 개발했다. 따라서 hESCs는 달리 유도 – 다 능성 줄기 세포 (iPSCs)은 윤리적 장애물 회피, 성숙한 체세포에서 생성 될 수있다.

인 Oct4, Sox2이, Klf4 및 c-Myc와 : 일반적으로, iPSCs는 네 개의 외래 유전자의 전달에 의해 생성됩니다. 이러한 야마나카 인자는 원래 렌티 바이러스 및 레트로 바이러스 시스템을 사용하여 제공됩니다. 첫 번째 iPSCs는 마우스 체세포의 C에서 파생 된ELL 학생 3. 그 후, 방법은 인간 피부 섬유 아세포 1,2- 적용 하였다. 후속 연구는 성공적 소변 -4-5,6- 같은 다양한 소스로부터 생성 iPSCs 7 각질 및 기타 여러 세포 유형. 그러나 일부 체세포 프로그래밍에 사용되지 않은 세포 및 질병 상태의 특정 조직에서 다양한 세포 유형의 프로그래밍 기능 검사가 여전히 필요하다.

류마티스 관절염 (RA)는 모든 관절을 공격하고 다른 기관에서자가 면역 조건으로 이어질 수있는 질환이다. RA는 선진국에서 성인의 약 1 %에 영향을 미칩니다. 그것은 오히려 일반적인 질환과 그 발생 빈도는 매년 8 증가한다. 그러나, RA는 초기에는 파악하기 어렵다 파괴 oncebone 손상을 복구 할 수있는 치료가없는 일어난다. 또한, 약효는 환자마다 상이하고, 그 메딕을 예측하기 어렵다필요 오프라인. 따라서, 약물 스크리닝 방법의 개발이 필요하고, RA의 조건을 반영 할 수있는 셀 재료가 필요하다.

섬유 아세포와 같은 활막 (FLSS)는 RA 9,10의 발병에 적극적으로 세포의 참가자입니다. FLSS는 활막이라고 관절낭과 캐비티 사이의 활액 내막 안감에 존재한다. 조인트지지 구조 및 주변 연골에 영양분을 제공함으로써, FLSS는 일반적으로 관절 기능과 유지에 결정적인 역할을한다. 그러나, RA에서 FLSS는 침략 표현형을 가지고있다. RA FLSS 결국 무한 증식 (10)에 의해 주위의 뼈를 파괴, 암과 같은 표현형을 가지고있다. 이 독특한 특성으로 FLSS는 RA의 병리 생물학을 반영 할 수있는 유망한 재료로서 사용될 수있다. 그러나, 이들 세포는 거의 생성되지 않으며, 세포를 시험관 내에서 여러 통로를 통해 진행하면서 세포 표현형 변화 </em은> 조건. 따라서, 환자의 상태를 나타낼 수있는 도구로서 RA FLSS를 사용하여 복잡 할 수있다.

이론적으로, RA 환자에서 파생 된 iPSCs (RA-iPSCs)는 약물 검사 및 추가 연구를위한 이상적인 도구가 될 수 있습니다. 생성 iPSCs 자기 갱신 능력이 유지 및 시험 관내에서 확장 될 수있다. 능성,이 세포는 RA 및 기타 뼈 관련 질환 (11)의 특정 연구 세포 물질 기여 성숙한 연골 세포 및 골 세포 계통으로 분화 될 수있다.

본 연구에서는 분리 및 야마나카 인자를 포함하는 렌티 바이러스를 사용하여 FLSS에서 RA-iPSCs를 생성하는 수술로 제거 활액막 및 방법에서 FLSS을 확장하는 방법을 보여줍니다.

Protocol

윤리 진술 : 본 연구 프로토콜 가톨릭 대학교 (KC12TISI0861)의 기관 검토위원회에 의해 승인되었다. 1. 활막 분리 및 확장 활막 격리 외과 위 두 쌍의 집게 한 쌍의 소독. 100mm의 접시에 활막 조직 전송와 1 % 페니실린 / 스트렙토 마이신을 함유하는 인산염 완충 생리 식염수 5 ㎖ (PBS)로 세척한다. 노란 지방 조직과 뼈 잔류 물을 잘라. 둘 베코의 변형 이글의 매체 20 % ?…

Representative Results

본 연구에서 우리는 렌티 바이러스 시스템을 사용 FLSS로부터 iPSCs를 생성하는 프로토콜을 기술한다.도 1a는 FLS 분리 프로토콜의 간단한 방식을 나타낸다. 활막 제거 수술 후, 조직은 수술 가위를 사용하여 작은 조각으로 잘게 하였다. 콜라겐 조직의 덩어리로부터 세포를 분리시켰다. 세포를 추가로 처리하기 전에 14 일간 배양 하였다.도 1b는<…

Discussion

iPSCs의 발견 전에 과학자들은 주로 차별화를 통해 줄기 세포 생물학 및 다른 세포 계통을 연구하기는 ESC를 사용했다. 그러나,는 ESC는 초기 단계의 배아 인 배반포의 내부 매스에서 유래. 는 ESC를 분리하기 위해, 배반포의 파괴를 극복하기 불가능한 윤리적 문제를 제기 불가피하다. 는 ESC가 stemness와 다 능성 특성을 갖고 있지만, 또한, 이들은 개인으로부터 수득 될 수없고, 때로는 맞춤 분석 및 질병…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

This work was supported by the Research Program funded by the Korea Centers for Disease Control and Prevention (HI13D2188).

Materials

100mm Dish TPP 93100
6-well Plate TPP 92006
50 mL Cornical Tube SPL 50050
15 mL Cornical Tube SPL 50015
10 mL Disposable Pipette Falcon 7551
5 mL Disposable Pipette Falcon 7543
12-well Plate TPP 92012
FLS Isolation Materials
Surgical Scissors
Surgical Forcep
DPBS Life Technologies 14190-144
DMEM Life Technologies 11995-073
Penicilin Streptomycin Sigma Aldrich P4333
Fetal Bovine Serum Life Technologies 16000-044
Collagenase Sigma Aldrich C6885-100MG
Parafilm Sigma Aldrich 54956
PBS/1 mM EDTA Life Technologies 12604-039
iPSC Generation Materials
DMEM Life Technologies 11885
MEM Non-Essential Amino Acids Solution (100X) Life Technologies 11140-050
β-Mercaptoethanol Sigma Aldrich M3148
Polybrene Chemicon TR-1003-G
Penicilin Streptomycin Life Technologies P4333
Fetal Bovine Serum Life Technologies 16000-044
DPBS Life Technologies 14190-144
Lentivirus
DMEM/F12, HEPES Life Technologies 11330-057 iPSC media ingredient (500 mL)
Sodium Bicarbonate Life Technologies 25080-094 iPSC media ingredient (Conc.: 543 μg/mL)
Sodium Selenite Sigma Aldrich S5261 iPSC media ingredient  (Conc.: 14 ng/mL)
Human Transfferin Sigma Aldrich T3705 iPSC media ingredient (Conc.: 10.7 μg/mL)
Basic FGF2 Peprotech 100-18B iPSC media ingredient  (Conc.: 100 ng/mL)
Human Insulin Life Technologies 12585-014 iPSC media ingredient (Conc.: 20 μg/mL)
Human TGFβ1 Peprotech 100-21 iPSC media ingredient (Conc.: 2 ng/mL)
Ascorbic Acid Sigma Aldrich A8960 iPSC media ingredient  (Conc.: 64 μg/mL)
Polybrene Chemicon TR-1003
Sodium Butyrate Sigma Aldrich B5887
Vitronectin Life Technologies A14700
ROCK Inhibitor Sigma Aldrich Y0503
Guality Control Materials
18 mm Cover Glass Superior HSU-0111580
4% Paraformaldyhyde Tech & Innovation BPP-9004
Triton X-100 BIOSESANG 9002-93-1
Bovine Serum Albumin Vector Lab SP-5050
Anti-SSEA4 Antibody Millipore MAB4304
Anti-Oct4 Antibody Santa Cruz SC9081
Anti-TRA-1-60 Antibody Millipore MAB4360
Anti-Sox2 Antibody Biolegend 630801
Anti-TRA-1-81 Antibody Millipore MAB4381
Anti-Klf4 Antibody Abcam ab151733
Alexa Fluor 488 goat anti-mouse IgG (H+L) antibody Molecular Probe A11029
Alexa Fluor 594 goat anti-rabbit IgG (H+L) antibody Molecular Probe A11037
DAPI Molecular Probe D1306
Prolong gold antifade reagent Invitrogen P36934
Slide Glass, Coated Hyun Il Lab-Mate HMA-S9914
Trizol Invitrogen 15596-018
Chloroform Sigma Aldrich 366919
Isoprypylalcohol Millipore 109634
Ethanol Duksan 64-17-5
RevertAid First Strand cDNA Synthesis kit Thermo Scientfic K1622
i-Taq DNA Polymerase iNtRON BIOTECH 25021
UltraPure 10X TBE Buffer Life Technologies 15581-044
loading star Dyne Bio A750
Agarose Sigma-Aldrich 9012-36-6
1kb (+) DNA ladder marker Enzynomics DM003
Alkaline Phosphatase Millipore SCR004

Referências

  1. Yu, J., et al. Induced pluripotent stem cell lines derived from human somatic cells. Science. 318 (5858), 1917-1920 (2007).
  2. Takahashi, K., et al. Induction of pluripotent stem cells from adult human fibroblasts by defined factors. Cell. 131 (5), 861-872 (2007).
  3. Takahashi, K., Yamanaka, S. Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors. Cell. 126 (4), 663-676 (2006).
  4. Zhou, T., et al. Generation of human induced pluripotent stem cells from urine samples. Nat Protoc. 7 (12), 2080-2089 (2012).
  5. Haase, A., et al. Generation of induced pluripotent stem cells from human cord blood. Cell Stem Cell. 5 (4), 434-441 (2009).
  6. Loh, Y. H., et al. Generation of induced pluripotent stem cells from human blood. Blood. 113 (22), 5476-5479 (2009).
  7. Aasen, T., et al. Efficient and rapid generation of induced pluripotent stem cells from human keratinocytes. Nat Biotechnol. 26 (11), 1276-1284 (2008).
  8. Scott, D. L., Wolfe, F., Huizinga, T. W. Rheumatoid arthritis. Lancet. 376 (9746), 1094-1108 (2010).
  9. Chang, S. K., Gu, Z., Brenner, M. B. Fibroblast-like synoviocytes in inflammatory arthritis pathology: the emerging role of cadherin-11. Immunol Rev. 233 (1), 256-266 (2010).
  10. Bartok, B., Firestein, G. S. Fibroblast-like synoviocytes: key effector cells in rheumatoid arthritis. Immunol Rev. 233 (1), 233-255 (2010).
  11. Lee, J., et al. Generation of disease-specific induced pluripotent stem cells from patients with rheumatoid arthritis and osteoarthritis. Arthritis Res Ther. 16 (1), R41 (2014).

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Citar este artigo
Rim, Y. A., Park, N., Nam, Y., Ju, J. H. Generation of Induced-pluripotent Stem Cells Using Fibroblast-like Synoviocytes Isolated from Joints of Rheumatoid Arthritis Patients. J. Vis. Exp. (116), e54072, doi:10.3791/54072 (2016).

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