Génération de cellules souches induites pluripotentes Utilisation synoviocytes fibroblaste Isolé Joints de la polyarthrite rhumatoïde Les patients
Summary
Nous décrivons ici un protocole destiné à générer des cellules souches pluripotentes humaines induites par les synoviocytes de type fibroblaste provenant de patients, en utilisant un système lentiviral sans cellules nourricières.
Abstract
cellules somatiques matures peuvent être inversées dans un état de cellules souches pluripotentes comme l'aide d'un ensemble défini de facteurs de reprogrammation. De nombreuses études ont généré induites-cellules souches pluripotentes (CISP) à partir de différents types de cellules somatiques par transduction quatre Yamanaka facteurs de transcription: Oct4, Sox2, Klf4 et c-Myc. L'étude des CSPi demeure à la fine pointe de la recherche biologique et clinique. En particulier, CSPi spécifiques au patient peuvent être utilisés comme un outil d'avant-garde pour l'étude de pathobiologie de la maladie, puisque CSPi peuvent être induites à partir du tissu de tout individu. La polyarthrite rhumatoïde (PR) est une maladie inflammatoire chronique, classé par la destruction du cartilage et la structure de l'os dans l'articulation. hyperplasie synoviale est une des raisons majeures ou des symptômes qui conduisent à ces résultats dans la polyarthrite rhumatoïde. Synoviocytes fibroblast-like (SSLF) sont les principales cellules du composant dans la synoviale hyperplasique. FLSS dans l'articulation prolifèrent indéfiniment, finalement envahir le cartil adjacentl'âge et de l'os. À l'heure actuelle, la synoviale hyperplasique peut être enlevé que par une intervention chirurgicale. La membrane synoviale enlevée est utilisée pour la recherche RA comme un matériau qui reflète l'état inflammatoire de l'articulation. En tant qu'acteur majeur dans la pathogenèse de la PR, FLSS peut être utilisé comme un matériau pour générer et étudier les CSPi de patients atteints de PR. Dans cette étude, nous avons utilisé le FLSS d'un patient atteint de PR pour générer CSPi. En utilisant un système lentiviral, nous avons découvert que FLSS peut générer RA spécifique au patient iPSC. Les CSPi générées par FLSS peuvent encore être utilisés comme un outil pour étudier la physiopathologie de la PR dans le futur.
Introduction
Les cellules souches pluripotentes sont la plate-forme de nouvelle génération dans divers domaines cliniques et biologiques. Ils sont un outil prometteur qui peut être utilisé dans la modélisation de la maladie, le dépistage des drogues, et le traitement médical régénérateur. Humaines cellules souches embryonnaires (CSEh) ont été principalement utilisés pour étudier et comprendre les cellules pluripotentes. Cependant, isolé par la destruction du blastocyste humain, CSEh sont associés à plusieurs préoccupations éthiques. En 2007, le Dr Shinya Yamanaka et son équipe inversé le processus de programmation de la cellule et développé des cellules souches à partir de cellules somatiques adultes humaines 1,2. Par conséquent, contrairement à CSEh, induits-cellules souches pluripotentes (CISP) peuvent être générées à partir de cellules somatiques matures, en évitant les obstacles éthiques.
En règle générale, iPSCs sont générés par la fourniture de quatre gènes exogènes: Oct4, Sox2, Klf4, et c-Myc. Ces facteurs sont à l'origine Yamanaka livrés en utilisant des systèmes lentiviraux et rétroviraux. Les premiers CSPi ont été dérivées de la souris somatique caunes 3. Par la suite, la technique a été appliquée sur des fibroblastes dermiques humains 1,2. Des études ultérieures ont généré avec succès iPSCs provenant de diverses sources, telles que l' urine 4, le sang 5,6 kératinocytes 7 et plusieurs autres types de cellules. Cependant, il y a des cellules somatiques qui ne sont pas utilisés dans la reprogrammation et le dépistage des capacités de reprogrammation de différents types de tissus spécifiques dans l'état de la maladie de cellules, est encore nécessaire.
La polyarthrite rhumatoïde (PR) est une maladie qui peut frapper toutes les articulations et entraîner des maladies auto-immunes dans d'autres organes. La polyarthrite rhumatoïde touche environ 1% des adultes dans le monde développé. Il est une maladie assez courante et son incidence augmente chaque année 8. Cependant, RA est difficile d'identifier dans les premiers stades et oncebone destruction se produit il n'y a pas de traitement qui peut récupérer les dommages. De plus, l'efficacité du médicament diffère d'un patient à, et il est difficile de prédire le médecinine qui est nécessaire. Par conséquent, la mise au point d'une méthode de dépistage de drogue est nécessaire, et un matériau cellulaire qui peut refléter les conditions de la polyarthrite rhumatoïde est nécessaire.
Synoviocytes fibroblast-like (SSLF) sont un participant cellulaire actif dans la pathogenèse de la PR 9,10. FLSS existent dans la paroi de l'intima synoviale entre la capsule et la cavité articulaire, qui est également désigné sous le nom synoviale. En soutenant la structure commune et fournissant des éléments nutritifs au cartilage environnant, FLSS jouent généralement un rôle crucial dans la fonction articulaire et la maintenance. Cependant, FLSS dans la PR ont un phénotype invasif. RA FLSS ont un phénotype de cancer comme, éventuellement détruire l'os environnant par une prolifération infinie 10. Grâce à cette caractéristique unique FLSS peut être utilisé en tant que matériau prometteur qui peut refléter la pathobiologie de la polyarthrite rhumatoïde. Cependant, ces cellules sont rarement réalisées, ainsi que les phénotypes cellulaires modifient que les cellules passent par plusieurs passages in vitro </em> conditions. Par conséquent, il peut être compliqué à utiliser RA FLSS comme un outil qui peut représenter l'état du patient.
Théoriquement, RA CSPi patient dérivé (RA-CSPi) peuvent devenir un outil idéal pour le dépistage de drogues et d'autres recherches. CSPi générées ont l' auto-renouvellement et la capacité peuvent être maintenues et développées in vitro. Avec pluripotence, ces cellules peuvent être différenciées en chondrocytes et ostéocytes lignées matures, qui peuvent contribuer matériel cellulaire pour la recherche spécifique dans la polyarthrite rhumatoïde et d' autres maladies liées à l' os 11.
Dans cette étude, nous montrons comment isoler et développer FLSS d'un synoviale enlevé chirurgicalement, et comment générer RA-CSPi de FLSS utilisant des lentivirus contenant des facteurs Yamanaka.
Protocol
Representative Results
Discussion
Avant la découverte de CSPi, les scientifiques ont utilisé principalement les CES pour étudier la biologie des cellules souches et d'autres lignées cellulaires grâce à la différenciation. Cependant, les CES proviennent de la masse interne d'un blastocyste, qui est un embryon à un stade précoce. Pour isoler les CES, la destruction du blastocyste est inévitable, ce qui soulève des questions éthiques qui sont impossibles à surmonter. En outre, bien que les CES ont des caractéristiques stemness et plur…
Disclosures
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 |
References
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