Summary

Une méthode rapide et efficace pour la purification des cellules endoderme Généré à partir d'embryons humains Cellules souches

Published: March 03, 2016
doi:

Summary

Ici, nous décrivons une méthode pour la purification de cellules embryonnaires humaines différenciées souches qui se sont engagés envers l'endoderme définitif pour l'amélioration des applications en aval et d'autres différenciations.

Abstract

Les capacités de différenciation des cellules souches pluripotentes telles que des cellules souches embryonnaires (CSE) permettent une application thérapeutique potentielle pour les thérapies de remplacement cellulaire. Terminalement types de cellules différenciées peuvent être utilisés pour le traitement de diverses maladies dégénératives. In vitro la différenciation de ces cellules vers les tissus du poumon, du foie et du pancréas nécessite dans un premier temps la production de cellules endodermiques définitives. Cette étape est limitante pour une différenciation plus poussée vers des types de cellules matures en phase terminale comme les cellules bêta productrices d'insuline, les hépatocytes ou d'autres types de cellules endoderme dérivés. Les cellules qui se sont engagés envers la lignée endoderme expriment fortement une multitude de facteurs de transcription tels que FOXA2, Sox17, HNF1B, membres de la famille GATA, et le récepteur de surface CXCR4. Cependant, les protocoles de différenciation sont rarement efficaces à 100%. Ici, nous décrivons un procédé pour la purification d'une population de cellules CXCR4 + après différenciationdans le DE en utilisant des microbilles magnétiques. Cette purification élimine en outre des cellules de lignées indésirables. Le procédé de purification douce est rapide et fiable et peut être utilisé pour améliorer les applications en aval et différenciations.

Introduction

Les cellules souches pluripotentes telles que des cellules souches embryonnaires (CSE) ont la capacité de se différencier en pratiquement tout type de corps humain de la cellule. Ainsi, les protocoles de différenciation in vitro peuvent être utilisés pour produire de nombreux types cellulaires adultes , tels que des cardiomyocytes 1, 2, hépatocytes cellules bêta 3, 4 épithéliale pulmonaire ou des cellules neuronales 5. Cela rend CES un outil précieux pour le traitement potentiel de diverses maladies dégénératives 3.

La différenciation in vitro des CES vers les tissus adultes du poumon, du foie et du pancréas nécessite une pseudo-gastrulation dans des cellules qui rappellent l'endoderme définitif (DE) 6. Etant donné que la différenciation en aval vers les types de cellules somatiques ci – dessus est nettement moins efficace, une différenciation endoderme optimale est considérée comme limitant la vitesse 7. Les cellules qui se sont engagés envers la lignée endoderme subissent chachangements racteristic dans leur profil d'expression génique. Gènes régulateurs maîtres pluripotent sont régulés à la baisse, tandis que l'expression d'autres facteurs de transcription tels que FOXA2, Sox17, HNF1B, les membres de la famille GATA et le récepteur de surface de CXCR4 est fortement régulée à la hausse 6, 8, 9. CXCR4 est connu pour être transactivé par SMAD2 / 3, en aval de la signalisation Nodal / TGF-β et Sox17 due à des sites de liaison spécifiques dans la région promotrice 10. Il est donc un marqueur très approprié utilisé dans un certain nombre de rapports 6, 8, 11-13. Ces changements d'expression reflète un événement pseudo-gastrulation, dans lequel les CES acquièrent première caractéristiques d'une population de cellules de série comme primitive et engagent ensuite dans la couche de germe de endoderme 6.

Cependant, les protocoles de différenciation sont rarement efficaces à 100% en quelques cellules peuvent résister au processus de différenciation ou de se différencier vers d' autres lignées 14 non souhaitées. Ces cellules peuvent Influe négativementnce autre différenciation. En outre, des cellules indifférenciées résiduelles abritent de grands risques pour les expériences de transplantation ultérieures et peuvent donner lieu à des tératomes 15-17.

Pour supprimer ces cellules indésirables précoce sur le marqueur CXCR4 de surface peut être utilisé pour la purification de cellules qui se sont engagés vers le DE 18. Ici, nous décrivons une méthode pour la sélection positive des cellules CXCR4 + provenant de Cultures de différenciation. Pour cela, le marqueur de surface de CXCR4 est liée par un anticorps qui se lie à son tour à des microbilles magnétiques. Contrairement aux conditions sévères au cours de tri FACS, les cellules telles que le document DE-magnétiquement marquées peuvent ensuite être facilement purifiées dans un format de paillasse en utilisant un procédé de purification délicat. Ce protocole fournit une méthode simple pour l'élimination des populations de cellules qui a résisté au processus de différenciation DE.

Protocol

1. Différenciation des ESC humain vers le Endoderme Definitive Cultiver des cellules souches embryonnaires humaines (CES) dans un incubateur à 37 ° C et 5% de CO 2. Enduire un nouveau 6 puits plaque de culture cellulaire avec 1 ml d'une matrice de membrane basale et incuber la culture-ware pendant au moins 30 min à température ambiante. Pour plus de détails s'il vous plaît tourner vers les instructions du fabricant respectif. Vérifiez que les CES de l' homme …

Representative Results

lors de la différenciation CES subissent des changements drastiques dans le gène et l' expression de la protéine. La figure 1 illustre les gènes marqueurs typiques qui peuvent être utilisés pour vérifier une différenciation endoderme réussie. Les principales cibles pour une analyse d'expression génique sont CGC, FOXA2 et Sox17. Dans une analyse relative expression du gène particulier FOXA2 et S…

Discussion

protocoles de différenciation utilisés actuellement aboutissent rarement à 100% de cellules différenciées. Pour des raisons qui restent à aborder certaines cellules résistent au processus de différenciation. En fonction de l'efficacité du protocole de différenciation utilisé et la propension de l'ESC aligner un certain nombre de cellules pluripotentes résiduelles sont couramment observée même après différenciation dans l'endoderme définitif. Ces cellules résiduelles peuvent affecter différ…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

L'assistance technique habile de Jasmin Kresse est grandement appréciée.

Materials

Hues8 human embryonic stem cell line Harvard Department of stem cell & regenerative biology NA Suitable cell line for endoderm generation
Hes3 human embryonic stem cell line ES Cell International NA Suitable and robust cell line for endoderm generation
mTeSR1 Stemcell Technologies 5850 ESC culture medium
FCS Biowest S1860
Advanced RPMI 1640 Life Technologies 12633012
CD184 (CXCR4)-APC, human Miltenyi Biotec 130-098-357
anti-APC MicroBeads Miltenyi Biotec 130-090-855 
OctoMACS Separator Miltenyi Biotec 130-042-109 magnetic field
Y-27632 Selleck Chemicals S1049 ROCK inhibitor
CHIR-99021 Tocris Bioscience 4423
Activin A Peprotech 120-14
Gentle Cell Dissociation Reagent Stemcell Technologies 7174 Enzyme-free passaging solution, alternative: Trypsin/EDTA
Matrigel* Corning 354277 basement membrane matrix
* solve and store in aliquots at -80 °C as outlined in the suppliers manual. Upon use, thaw on ice, dilute in 25 ml ice-cold knockout DMEM/F-12.
Add 1 ml to each well of a 6-well plate and incubate for 45 min at room temperature.
Remove the matrigel and use immediately.
MS Columns Miltenyi Biotec 30-042-201
MACS Separator Miltenyi Biotec 130-042-302
Human FOXA2 FW
gggagcggtgaagatgga
Life Technologies NA
Human FOXA2 REV
tcatgttgctcacggaggagta
Life Technologies NA
Human GSC FW
gaggagaaagtggaggtctggtt
Life Technologies NA
Human GSC REV
ctctgatgaggaccgcttctg
Life Technologies NA
SOX17 TaqMan assay Applied Biosystems Hs00751752_s1
Human SOX7 FW
gatgctgggaaagtcgtggaagg
Life Technologies NA
Human SOX7 REV
tgcgcggccggtacttgtag
Life Technologies NA
Human POU5F1 FW
cttgctgcagaagtgggtggagg
Life Technologies NA
Human POU5F1 REV
ctgcagtgtgggtttcgggca
Life Technologies NA
Human Nanog FW
ccgagggcagacatcatcc
Life Technologies NA
Human Nanog REV
ccatccactgccacatcttct
Life Technologies NA
Human TBP FW
caa cag cct gcc acc tta cgc tc
Life Technologies NA
Human TBP REV
agg ctg tgg ggt cag tcc agt g
Life Technologies NA
Human TUBA1A FW
ggc agt gtt tgt aga ctt gga acc c
Life Technologies NA
Human TUBA1A REV
tgt gat aag ttg ctc agg gtg gaa g
Life Technologies NA
Human G6PD FW
agg ccg tca cca aga aca ttc a
Life Technologies NA
Human G6PD REV
cga tga tgc ggt tcc agc cta t
Life Technologies NA
Anti-SOX2 Santa Cruz Biotechnology sc-17320
Anti-FOXA2 MerckMillipore 07-633
Anti-SOX17 R&D Systems AF1924
NA = not applicable

References

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Cite This Article
Davenport, C., Diekmann, U., Naujok, O. A Quick and Efficient Method for the Purification of Endoderm Cells Generated from Human Embryonic Stem Cells. J. Vis. Exp. (109), e53655, doi:10.3791/53655 (2016).

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