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.
最近では、性IPSCは、再生医療のための細胞の新しいソースとして注目を集めています。 iPS細胞を生成するための初期の方法は侵襲的生検および導入遺伝子のレトロウイルスゲノムに挿入して得られた皮膚線維芽細胞に依存していましたが、これらの欠点を回避するために多くの努力がなされてきました。ヒト末梢T細胞がiPS細胞を生成するためのユニークな細胞源です。 T細胞由来のiPS細胞は、T細胞受容体(TCR)遺伝子の再配列を含み、抗原特異的T細胞の供給源です。さらに、ゲノム中のT細胞受容体の再配置は、個々の細胞株を標識し、移植したドナー細胞とを区別する可能性を有します。性IPSCの安全な臨床応用のためには、有害な薬剤に新たに生成されたiPS細胞を曝露する危険性を最小限にすることが重要です。ウシ胎児血清およびフィーダー細胞は、多能性幹細胞培養のために必須であったが、リスクを軽減するために、培養システムから削除することが好ましいです。予測不可能な病原性の。これに対処するために、我々は、未定義の病原体へのiPS細胞を曝露する危険性を低減するためにセンダイウイルスを用いて、ヒト末梢T細胞からiPS細胞を生成するためのプロトコルを確立しました。センダイウイルスを処理することは、適切なバイオセーフティーレベルと機器が必要ですが、センダイウイルスに感染はゲノム挿入せずに、まだ高効率でT細胞を活性化しました。このプロトコルでは、我々は、活性化T細胞培養およびセンダイウイルスの組み合わせを使用して無フィーダー条件でヒト末梢T細胞からのiPS細胞の生成を実証します。
性IPSCは、再生医療1-3のための細胞の画期的な供給源として大きな注目を集めています。現在までに、iPS細胞を生成するための多様な方法が4,5報告されています。これらの中でも、ヒトT細胞から生成されたiPS細胞のための細胞採取6~8の低侵襲法の特に注目されています。さらに、T細胞由来のiPS細胞は、T細胞受容体(TCR)遺伝子の再配列を含み、したがって抗原特異的T細胞9,10の源です。そのため、安全性T細胞由来のiPS細胞を生成する再生医療の進展のために有用です。
この方法は、予測不可能な病原性の危険性を減少させるという概念に基づいています。性IPSCの安全な臨床応用のためには、病原体11への暴露の危険性を低減することが重要です。以前に多能性幹細胞の多くの培養系において、ウシ胎児血清およびフィーダー細胞を、必須の試薬として使用されています12秒 。 iPS細胞の生成は、予測不可能な病原性の危険性を低減するが、培養系からのこれらの試薬の両方を除去することが好ましいです。
さらに、この方法は、患者からの浸潤性細胞のサンプリングおよびフィーダー細胞の面倒な準備を回避するという利点を有します。 T細胞由来のiPS細胞は、既に疾患研究13,14に首尾よく使用されているため、この方法も適用可能であり、患者の疾患特異的iPS細胞を生成するために有用です。
遺伝子車両としてセンダイウイルス(SeVの)ベクターを用いて、T細胞の再プログラミング方法の中でも、高効率7,16でiPS細胞を生成することができる方法です。センダイウイルスは、一本鎖RNAウイルスであり、複製のためのDNAの相を必要としないため、また、iPS細胞の生成におけるその使用は、宿主ゲノム17-19を破壊が回避されます。したがって、我々は血清FRにおけるヒト末梢T細胞からiPS細胞を生成するためのプロトコルを確立していますEEおよびマトリゲル、mTeSR媒体の組み合わせを使用して無フィーダー条件、およびセンダイウイルスベクターです。
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.
我々は、技術支援のために慶應義塾大学医学部から佳子三宅さやかKanaami、Chihana藤田美穂山口、夏子辺見、とレイ大野に感謝します。この研究の一部は健康研究成果の実用化を加速するために、R&Dシステムズ支援プログラム、および再生医療の実現のためのハイウェイプログラムによって資金を供給されました。
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 |