Disponibilité de SCs somatiques est cruciale pour la médecine régénérative, modélisation de la maladie et de mieux comprendre les propriétés SC. Nous présentons ici des stratégies expérimentales de reprogrammer, in vitro, les cellules adultes différenciées dans les cellules correspondantes d’extensible tissu-spécifique souches/progénitrices par l’expression transitoire de l’activateur de transcriptional co seul YAP.
Nous présentons ici des protocoles visant à isoler les cellules différenciées primaires et tourner en cellules souches/progénitrices (SCs) de la même lignée de l’expression transitoire du facteur de transcription YAP. Avec cette méthode, cellules luminales de (LD) différenciés de la glande mammaire de la souris sont converties en cellules qui présentent des propriétés moléculaires et fonctionnelles de SCs mammaire. YAP aussi tour à tour entièrement dissociés exocrine cellules pancréatiques dans le pancréas conduit comme progéniteurs. De même, à SCs endogènes, naturelles, induite par YAP souches comme cellules (« CJS ») peuvent être éventuellement étendus comme organoïde cultures à long terme in vitro, sans nécessité d’ectopique YAP/TAZ, comme CJS sont dotés d’un État autorenouvellement SC héréditaire.
La procédure de reprogrammation présentée ici offre la possibilité de générer et développez in vitro de cellules progénitrices de diverses sources de tissus à partir de cellules différenciées. L’expansion directe des cellules somatiques ex vivo a des implications pour la médecine régénérative, pour la compréhension des mécanismes d’initiation de la tumeur et, plus en général, pour la cellule et des études de biologie du développement.
Spécifique aux tissus les cellules souches somatiques (SCs) sont essentiels pour renouvellement tissulaire et de la réparation après une blessure. La possibilité de facilement isoler et illimitée augmenter ex vivo somatique SCs représente un enjeu crucial pour thérapies régénératives potentiels, ainsi que pour les applications de SC en recherche fondamentale et de la modélisation de la maladie. Toutefois, les progrès dans cette direction, a été limitée par la difficulté de capturer l’état de SC de divers organes épithéliales in vitro. En effet, dans plusieurs tissus adultes résidents SCs peuvent existe pas, ou ne pas être facilement disponible, ou leur nombre et leur potentiel de régénération peuvent être érodés par les conditions de vieillissement ou une maladie. En 2016, nous avons commencé à combler cette lacune en signalant que l’expression d’un seul co-activateur transcriptionnel, YAP (protéine associée aux Oui) ou ses protéines apparentées TAZ (activateur de la transcription d’un motif PDZ), en cellules différenciées en phase terminale efficacement crée des populations de cellules fonctionnelles, extensible, non tumorigènes autologue qui sont sur le plan opérationnel et moléculairement indiscernables de leur correspondant du SCs tissu-spécifiques1. Une impulsion de subies YAP ou activité TAZ pour quelques jours est suffisante pour induire l’apparition du renouvellement automatique de SCs somatiques. Il s’agit d’un état stable qui n’est plus tributaire de l’expression du transgène continue, comme il peut être transmis par des générations de cellules sans davantage d’expression ectopique YAP/TAZ1. Le protocole présenté ici les détails la procédure utilisée pour générer des cellules souches/progénitrices épithéliales de novo de la glande mammaire et du pancréas, à partir de cellules différenciées de ces tissus. Cette procédure remplit une boîte noire dans l’arène de reprogrammation/transdifférenciation actuel. Principaux efforts dans ces directions ont en effet jusqu’à présent centrée sur la transition de la cellule à un état de cellules souches (iPSC) pluripotentes induites, suivie de la conversion de ces embryons et les cellules pluripotentes SCs en plus différencient. Toutefois, le CISP est tumorigènes une fois introduits dans les tissus adultes, soulevant la nécessité de développer des protocoles pour leur différenciation complète et efficace2. Toutefois, cette étape de différenciation, même lorsque cela est possible, est au prix de potentiels à long terme de repeuplement évolutivité, auto-organisation et orgue. Ce sont les qualités essentielles pour la régénération de l’orgue qui caractérisent en fait uniquement de SCs endogènes de tissu-spécifique et des SCs d’induite par YAP actuellement décrits (CJS). De même, transdifférenciation directe d’un type de cellule dans une autre à l’aide de cocktails de transcription divers facteurs génèrent également des cellules qui n’ont pas essentiel proliférative et stemness potentiels3différenciées.
La procédure décrite ici tire également parti de la technologie organoïde récemment introduite, par laquelle SCs endogènes peuvent être étendus et différencient ex vivo4. Induite par le YAP SCs peuvent générer SCs organoïde formant même dans des conditions biologiques ou maladie expérimentales, dans laquelle SCs endogènes ne sont pas présents. Nous tenons à noter que, à la différence avec d’autres procédures de reprogrammation, le type de la plasticité cellulaire communiquée par YAP peut correspondre à la seule forme de la réversion à un statut de SC-like qui se produit dans les tissus vivants. Réacquisition de SC-comme des traits a été associée à la réparation des tissus ou oncogènes activation5. Bien que dispensable pour l’homéostasie de plusieurs tissus adultes, YAP et/ou TAZ est absolument essentiel pour la régénération, la croissance tumorale et l’expansion de SCs somatiques in vitro1,6,7,8 ,9,10,11,12
Ici, nous présentons des protocoles pour reprogrammer les ex vivo terminalement différenciées des cellules épithéliales des tissus différents dans leurs cellules progénitrices spécifiques des tissus correspondantes (ou CJS) par une expression transitoire de YAP, tel que rapporté précédemment1. Nous avons détaillé les deux procédures : une permettant la reprogrammation de cellules FACS purifié par le biais de vecteurs LENTIVIRAUX et une seconde qui évite l’infection virale et tire profit de l’expression de YAP transgénique. Chaque protocole présente une stratégie efficace pour isoler et cellules différenciées principal de culture et d’une stratégie pour forcer exogène YAP l’expression des gènes dans les cellules différenciées, générant de novo spécifique aux tissus extensibles les cellules souches somatiques (voir schémas dans les Figures 1 a et 2 a).
Nous avons démontré que les stratégies d’isolement présentés ici effectivement isoler une population pure de cellules différenciées, comme en témoigne le fait que nous avons jamais détecté toute excroissance provenant d’échantillons de contrôle négatif (Figures 1 et 2 C).
Les vecteurs LENTIVIRAUX utilisés dans cette étude pour la reprogrammation des cellules mammaires primaires de LD sont doxycycline inductible, offrant la possibilité d’un contrôle strict de l’expression du transgène ; Cela permet de mettre en marche et arrêt YAP exogène expression à volonté. Une attention particulière doit être placée en évitant l’utilisation d’un titre viral excessive, comme cela peut être néfaste en termes d’efficacité de reprogrammation. Dans le cas des cellules acineuses primaires, nous sommes passés à une approche entièrement transgénique afin d’obtenir une reprogrammation de YAP-dépendante avec les manipulations minimes. Cette dernière stratégie est aussi particulièrement indiquée pour les acini pancréatiques primaires, comme groupes acineuses isolés sont guère propices à l’infection des gènes et très fragile. La stratégie transgénique employée offre l’avantage même des vecteurs LENTIVIRAUX doxycycline-dépendante pour le contrôle strict de l’expression génique. En outre, la stratégie transgénique exploitée avec les acini pancréatiques primaires porte l’avantage supplémentaire d’un rendement beaucoup plus élevé reprogrammation par rapport à l’origine virale de reprogrammation des cellules mammaires de LD. Au-delà de la plasticité intrinsèque différente associée aux cellules provenant de tissus différents, le taux supérieur de reprogrammation du pancréas pourrait provenir de l’efficacité supérieure d’expression liée à l’expression de YAP uniforme et autonome dans tous les cellules explantées. Notamment, nous avons démontré que YAP exogène n’est plus nécessaire après la génération du CJS (colonies d’yMaSC et yDucts), sans affecter leur capacité d’autorenouvellement. C’est parce que le CJS réactivation endogène YAP/TAZ et utilisent pour autorenouvellement lorsque YAP exogène est éteint1.
Nous avons validé la notion que les CJS sortent en effet des cellules différenciées en contrôlant la cellule d’origine de nos expériences de reprogrammation génétique lineage-traçage validations1.
Caractérisation desde CJS montre qu’induite par YAP reprogrammation génère normal somatique SCs1 comme je l’ai) niveau transcriptomique, CJS affichent massive chevauche SCs natifs ; II) CJS potentiel de différenciation d’affichage et peuvent générer une descendance multilignée toujours limitée à l’identité de leur tissu d’origine ; III) CJS sont non transformées et non-tumorigènes quand transplanté en vivo.
Ici on décrit aussi les procédures visant à maintenir et à développer dans la culture fois yMaSCs et yDucts comme organoïdes incorporé dans la membrane basale 100 % matrice hydrogels. Ces conditions permettent l’auto-organisation du CJS en organoïdes en trois dimensions qui assurent le maintien des propriétés stemness à long terme dans la culture, ce qui permet d’étendre ces tige les populations à volonté pour les applications et les analyses en aval. Pour des raisons inconnues, nous avons échoué à obtenir yMaSC organoïdes en plaçant infecté les cellules directement dans les conditions de culture organoïde LD 7 jours après le traitement doxycycline en plaque de culture de tissu en plastique ; en d’autres termes, l’étape intermédiaire de la croissance dans des conditions de colonie mammaire est indispensable. Dans nos mains, MaSCs même natifs exigent des conditions colonie mammaires avant passage en culture organoïde. En outre, l’excroissance organoïde plus efficace est obtenue quand nous éviter dissociant les colonies primaires dans des cellules isolées, mais plutôt transférer les colonies intactes dans des conditions de culture organoïde.
Conditions de culture organoïde portent également l’avantage de donner la possibilité à cryoconservé CJS, pourvu que les organoïdes sont récupérés à partir de leurs matrices, évitant la dissociation cellulaire avant cryoconservation dans bain d’azote.
Le YAP reprogrammation procédure présentée permet de convertir des types distincts de cellules différenciées provenant de différents tissus adultes dans les cellules correspondantes de souches de tissu-spécifique (nous avons testé à l’aide de cellules mammaires, du pancréas et neuronales)1. À la différence du CISP ou d’autres efforts de reprogrammation, SCs YAP/induite peuvent conserver les souvenirs de leur tissu d’origine. À noter la dédifférenciation des cellules somatiques dans les cellules dotée d’une tige-comme des propriétés est la seule forme de plasticité destin cellulaire et reprogrammation observée in vivo, par exemple après des lésions tissulaires et de soutenir la guérison5,17 , 18 , 19 , 20. il est intéressant de noter que YAP et TAZ sont largement dispensable pour l’homéostasie normale mais fondamental pour la réparation des tissus dans plusieurs tissus11,21. Toujours avec une fonction physiologique des reprogrammation décrites ici, YAP/TAZ a été récemment démontré nécessaires en régénération intestinale chez les modèles murins de patients de la colite ulcéreuse en provoquant une conversion des cellules de l’intestin adultes en un épithélium réparation qui affiche les caractéristiques du tube digestif foetal19. Reprogrammation de YAP élargit ainsi les stratégies actuelles de plasticité cellulaire induite en fournissant un moyen de générer des cellules souches somatiques, un État qui a été jusqu’à présent difficile de capturer in vitro. Cette approche, si étendu aussi aux cellules d’origine humaine, pourrait concernent le vaste d’applications de la médecine régénératrice à l’étude de l’état de stemness somatique et expansion du somatique tige cellules in vitro.
The authors have nothing to disclose.
Nous remercions le don de tetO-YAPS127A souris; F. Camargo R26-rtTAM2 souris (stock #006965) ont été achetés chez le laboratoire Jackson. Nous remercions Chiara Frasson et Giuseppe Basso pour obtenir de l’aide des procédures de FACS. Ce travail est soutenu par l’AIRC spécial programme moléculaire Clinical Oncology ” 5 pour mille” et un PI-Grant AIRC S.P et par le projet phare de l’épigénétique CNR-Miur accorde aux S.P. Ce projet est financé depuis le Conseil européen de recherche (CER) sous recherche Horizon 2020 de l’Union européenne et le programme pour l’innovation (Convention DENOVOSTEM no 670126 de subvention).
10 mL sterile syringes | Rays | 10LC | |
100 mm cell strainer | Corning | 352360 | |
15 mL sterile conical tubes | Corning | 430052 | |
24-well ultra low attachment plates | Costar | 3473 | |
40 mm cell strainers | Corning | 352340 | |
48-well multiwell plates | Corning | 353078 | |
50 mL sterile conical tubes | Corning | 430290 | |
6-well multiwell plates | Corning | 353046 | |
Advanced DMEM/F12 | Gibco | 12634028 | |
B27 supplement (50x) | Gibco | 17504001 | |
BPE | Gibco | 13028014 | |
BSA | Sigma | A9418 | |
Collagenase, type I | Sigma | 17018029 | |
dexamethasone | Sigma | D4902 | |
Dispase | Gibco | 1705-041 | |
Disposable scalpels | Swann-Morton | 0503 | |
DMEM/F12 | Gibco | 11320033 | |
DMSO | Sigma | D2650 | |
DnaseI | Roche | 11284932001 | |
doxycycline hyclate | Sigma | D9891 | |
EDTA | Sigma | E5134 | |
Ethanol 100% | Sigma | 51976 | |
FACS tubes (with strainer caps) | Falcon | 352235 | |
FBS | Gibco | 10270106 | |
FITC anti-mouse CD326 (Ep-CAM) | BioLegend | 118208 | |
FUdeltaGW-rtTA | Addgene | #19780 | |
FUW-tetO-EGFP | Addgene | #84041 | used as negative control |
FUW-tetO-MCS | Addgene | #84008 | used as negative control |
FUW-tetO-wtYAP | Addgene | #84009 | |
FUW-tetO-YAPS94A | Addgene | #84010 | used as negative control (transcriptionally dead YAP mutant) |
GlutaMax | Gibco | 35050061 | |
HBSS | Gibco | 24020117 | |
HCl | Sigma | 30721 | |
heparin sodium salt | Sigma | H3149 | |
HEPES buffer solution (1M) | Gibco | 15630-056 | |
human R-Spondin1 (His Tag) | Sino Biological | 11083-H08H-5 | |
Hyaluronidase from bovine testes | Sigma | H3506 | |
ITS-X | Gibco | 51500056 | |
K-14 antibody | Life Technologies | Ab7800 | |
K-8 antibody | Life Technologies | Ab14053 | |
L-Glutamine | Gibco | 25030081 | |
Lin (allophycocyanin [APC] mouse lineage antibody cocktail) | BD Biosciences | 51-9003632 | |
Matrigel® Growth Factor Reduced Basement Membrane Matrix, Phenol Red-Free | Corning | 356231 | |
N-Acetylcysteine | Sigma | A9165 | |
NaOH | J.T.Baker | 0402 | |
NH4Cl | Sigma | A9434 | |
Nicotinamide | Sigma | 72340 | |
non-cell adhesive 10 cm dishes (sterile polystirol petri dish ø 94) | ROLL | 18248 | |
PBS 10x | Euroclone | ECM4004XL | |
PE Hamster Anti-Mouse CD61 | BD Biosciences | 553347 | |
PE-Cy5 Rat Anti-Human CD49f | BD Biosciences | 551129 | |
PE/Cy7 anti-mouse/rat CD29 Antibody | BioLegend | 102222 | |
Pen/Strep (10,000 U/mL) | Gibco | 15140122 | |
Rat Tail Collagen I (coating) | Sigma | 122-20 | |
Rat Tail Collagen I for 3D culture | Cultrex | 3447-020-01 | |
recombinant human FGF10 | Peprotech | 100-26 | |
recombinant human Noggin | Peprotech | 120-10C | |
recombinant murine EGF | Peprotech | 315-09 | |
recombinant murine FGF basic (bFGF) | Peprotech | 450-33 | |
RPMI 1640 medium | Gibco | 31870025 | |
SBTI (Trypsin inhibitor from Glycine max) | Sigma | T6522 | |
Tris BASE | Roche | 11814273001 | |
Trypsin-EDTA 0,05% | Gibco | 25300054 | |
Waymouth medium | Gibco | 31220023 |