In this study, we generate induced pluripotent stem cells from mouse amniotic fluid cells, using a non-viral-based transposon system.
Induced pluripotent stem (iPS) cells are generated from mouse and human somatic cells by forced expression of defined transcription factors using different methods. Here, we produced iPS cells from mouse amniotic fluid cells, using a non-viral-based transposon system. All obtained iPS cell lines exhibited characteristics of pluripotent cells, including the ability to differentiate toward derivatives of all three germ layers in vitro and in vivo. This strategy opens up the possibility of using cells from diseased fetuses to develop new therapies for birth defects.
Diagnóstico pré-natal é uma importante ferramenta clínica para avaliar doenças genéticas (ou seja, aberrações cromossômicas, doenças monogenéticos ou poligenéticos / multifactorial) e malformações congênitas (hérnia diafragmática congênita ou seja, lesões pulmonares císticas, onfalocele, gastrosquise). As células do líquido amniótico (AF) são simples de se obter a partir de procedimentos de rotina programadas durante o segundo trimestre de gravidez (ou seja, a amniocentese e amnioreduction) ou cesarianas 1, 2. A disponibilidade de células pré-natais de FA a partir de pacientes ou de neonatais proporciona a possibilidade de utilizar esta fonte para a medicina regenerativa, e vários investigadores investigaram a possibilidade de tratar diferentes doenças ou danos de tecidos utilizando uma população de células estaminais isolado a partir de AF 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12. A possibilidade de obter facilmente células AF de pacientes doentes, em uma janela de tempo em que a doença é muitas vezes parado, abre o caminho para a idéia de usar esta fonte de células para fins de reprogramação. Na verdade,-tronco pluripotentes induzidas (iPS células) derivadas de células AF poderia ser diferenciadas em células de interesse para testes in vitro de droga ou de abordagens de engenharia de tecidos, a fim de preparar uma terapia adequada e específica no paciente antes do parto. Muitos estudos já demonstraram a capacidade das células AF de ser reprogramado e diferenciadas em uma ampla gama de tipos de células 13, 14, 15, 16, 17 </ sup>, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27.
Desde a descoberta por Takahashi e Yamanaka 28 de células somáticas reprogramadas através da expressão forçada de quatro fatores de transcrição (Oct4, Sox2, cMyc e KLF4), os progressos têm sido feitos no campo da reprogramação. Considerando os diferentes métodos, pode-se distinguir entre as abordagens virais e não virais. A primeira espera que o uso de vectores virais (retrovírus e lentivírus), que têm alta eficiência, mas geralmente incompleta silenciamento do transgene retroviral, tanto com a consequência de uma linha de células parcialmente reprogramados e o risco deinserção mutagênese 29, 30, 31. O método não-viral utiliza diferentes estratégias: isto é, plasmídeos, vectores, ARNm, proteína, transposões. A derivação de células iPS livres de sequências transgênicas visa contornar os efeitos potencialmente prejudiciais de expressão do transgene gotejante e mutagénese de inserção. Entre todos os mencionados estratégias não-virais acima, a piggyBac (PB) sistema de transposão / transposase requer apenas as repetições terminais invertidas flanqueiam um transgene e a expressão transiente da enzima transposase para catalisar a inserção ou excisão eventos 32. A vantagem na utilização de transposões sobre outros métodos para a geração de células IPS é a possibilidade de obtenção de células iPS livre do vector com uma abordagem de vector não virai, que mostra a mesma eficiência de vectores retrovirais. Isto é possível por excisão-traço inferior da codificação de transposão integrada para a reprogramming factores na sequência de uma nova expressão transitória da transposase nas células iPS 33. Dado que o OP é eficaz em diferentes tipos de células 34, 35, 36, 37, é mais adequado para uma abordagem clínica no que diz respeito aos vectores virais, e permite a produção de células iPS livre de xeno contrariamente aos protocolos de produção virais correntes que usam xenobióticos condições, este sistema é usado para obter as células iPS a partir AF murino.
Aqui propomos um protocolo detalhado seguintes trabalhos já publicados para mostrar a produção de clones iPS pluripotentes a partir de células AF rato (células iPS-AF) 38.
O método escolhido para se obter a indução de pluripotência é relevante para segurança clínica célula no que diz respeito ao transplante a longo prazo. Hoje em dia, existem vários métodos adequados para a reprogramação. Entre os métodos de não-integrativos, a viral (SeV) Sendai vector é um vírus de ARN que pode produzir grandes quantidades de proteína, sem integração no núcleo das células infectadas e 40 podia ser uma estratégia para a obtenção de células iPS. vectores Se…
The authors have nothing to disclose.
This work was supported by CARIPARO Foundation Grant number 13/04 and Fondazione Istituto di Ricerca Pediatrica Città della Speranza Grant number 10/02. Martina Piccoli, Chiara Franzin and Michela Pozzobon are funded by Fondazione Istituto di Ricerca Pediatrica Città della Speranza. Enrica Bertin is funded by CARIPARO Foundation Grant number 13/04. Paolo De Coppi is funded by Great Ormond Street Hospital Children’s Charity.
100 mm Bacterial-grade Petri Dishes | BD Falcon | 351029 | For in vitro differentiation |
2-mercaptoethanol | Sigma | M6250 | For mouse AF, iPS-AF cells and differentiation medium |
Alexa568-conjugated goat anti-mouse IgM | Thermo Fisher Scientific | A21043 | Secondary antibody (immunofluorescence) |
Alexa594-conjugated chicken anti-goat IgG | Thermo Fisher Scientific | A21468 | Secondary antibody (immunofluorescence) |
Alexa594-conjugated chicken anti-rabbit IgG | Thermo Fisher Scientific | A21442 | Secondary antibody (immunofluorescence) |
Alexa594-conjugated goat anti-mouse IgG | Thermo Fisher Scientific | A11005 | Secondary antibody (immunofluorescence) |
Alkaline Phosphatase kit | Sigma | 85L1 | Alkaline Phosphatase staining |
Ampicillin | Sigma | A0166 | For bacterial selection |
Bovine Serum Albumin | Sigma | A7906 | BSA, for blocking solution. Diluted in PBS 1X |
Chloroform | Sigma | C2432 | For RNA extraction |
DH5α cells | Thermo Fisher Scientific | 18265-017 | Bacteria for cloning procedure |
Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM) | Thermo Fisher Scientific | 41965039 | For MEF, mouse AF, iPS-AF cells and differentiation medium |
Doxycycline | Sigma | D9891 | For exogenous factors expression |
Microcentrifuge tubes (1.5 mL) | Sarstedt | 72.706 | For PB production |
ES FBS | Thermo Fisher Scientific | 10439024 | For mouse AF, iPS-AF cells and differentiation medium |
FBS | Thermo Fisher Scientific | 10270106 | For MEF medium |
Fine point forceps | F.S.T | Dumont #5 | AF isolation |
Gelatin | J.T.Baker | 131 | Used 0.1%, diluted in PBS 1X |
Glycine | Bio-Rad | 161-0718 | For blocking solution. Diluted in PBS 1X |
Haematoxylin QS | Vector Laboratories | H3404 | Nuclei detection |
HE | Bio-Optica | 04-061010 | Histological analysis of teratoma |
Hoechst | Thermo Fisher Scientific | H3570 | Nuclei detection |
Horse Serum | Thermo Fisher Scientific | 16050-122 | For blocking solution |
HRP-conjugated goat anti-mouse IgG | SantaCruz | sc2005 | Secondary antibody (immunoperoxidase) |
ImmPACT NovaRED | Vector Laboratories | SK4805 | Peroxidase substrate |
Insulin syringe with needle (25G) | Terumo | SS+01H25161 | Amniocentesis procedure |
Klf4 | SantaCruz | sc-20691 | Rabbit polyclonal IgG |
L-glutamine | Thermo Fisher Scientific | 25030 | For mouse AF, iPS-AF cells and differentiation medium |
LB broth (Lennox) | Sigma | L3022 | For bacterial growth |
LIF | Sigma | L5158 | For mouse AF and iPS-AF cells medium |
Matrigel | BD | 354234 | For in vitro differentiation. Diluted 1:10 in DMEM |
Methanol | Sigma | 32213 | Peroxidase blocking |
MULTIWELL 24 well plate | BD Falcon | 353047 | For in vitro differentiation |
MULTIWELL 6 well plate | BD Falcon | 353046 | For MEF, mouse AF and iPS-AF cells culture |
Nanog | ReproCELL | RCAB0002P-F | Rabbit polyclonal IgG |
Non-essential amino acids | Sigma | M7145 | For mouse AF, iPS-AF cells and differentiation medium |
Normal Goat Serum | Vector Laboratories | S2000 | For blocking solution. Diluted in PBS 1X |
NP-40 | Sigma | 12087-87-0 | For cell permeabilization. Diluted in PBS 1X |
Oct4 | SantaCruz | sc-5279 | Mouse monoclonal IgG2b |
Oligo (dT) | Thermo Fisher Scientific | 18418012 | For RT-PCR |
Paraformaldehyde (solution) | Sigma | 441244 | PFA, fixative, diluted in PBS |
PBS 10X | Thermo Fisher Scientific | 14200-067 | D-PBS, free of Ca2+/Mg2+. Diluted with sterile water to obtain PBS 1X |
Penicillin – Streptomycin | Thermo Fisher Scientific | 15070063 | For MEF, mouse AF, iPS-AF cells and differentiation medium |
Petri Dish (150mm) | BD Falcon | 353025 | For MEF culture, tissue culture |
PiggyBac transposase expression plasmid | Provided by professor Andras Nagy laboratory | – | mPBase |
PiggyBac-tetO2-IRES-OKMS transposon plasmid | Provided by professor Andras Nagy laboratory | – | PB-tetO2-IRES-OKMS |
QIAprep Spin Maxiprep Kit | Qiagen | 12663 | For plasmids purification |
QIAprep Spin Miniprep Kit | Qiagen | 27106 | For plasmids purification |
Reverse tetracycline transactivator transposon plasmid | Provided by professor Andras Nagy laboratory | – | rtTA |
RNeasy Mini Kit | Qiagen | 74134 | For RNA extraction |
Sox2 | SantaCruz | sc-17320 | Goat polyclonal IgG |
SSEA1 | Abcam | ab16285 | Mouse monoclonal IgM |
SuperScript II Reverse Transcriptase | Thermo Fisher Scientific | 18064-014 | For RT-PCR |
T | Abcam | ab20680 | Rabbit polyclonal IgG |
Taq DNA Polymerase | Thermo Fisher Scientific | 10342020 | PCR |
Trypsin | Thermo Fisher Scientific | 25300-054 | Cell culture passaging |
Triton X-100 | Bio-Rad | 161-047 | For cell permeabilization, diluted in PBS 1X |
TRIzol Reagent | Thermo Fisher Scientific | 15596-026 | For RNA extraction |
Tubb3 | Promega | G712A | Mouse monoclonal IgG1 |
TWEEN-20 | Sigma | P1379 | For cell permeabilization, diluted in PBS 1X |
αfp | R&D Systems | MAB1368 | Mouse Monoclonal IgG1 |
αSMA | Abcam | ab7817 | Mouse Monoclonal IgG2a |
Transfection Reagent (FuGENE HD) | Promega | E2311 | For AF cells transfection |
Stereomicroscope | Nikon | SM2645 | To perform amniocentesis |
200 ul tips | Sarstedt | 70.760012 | To pick bacteria colonies |
Scissor | F.S.T | 14094-11 stainless 25U | To perform amniocentesis |
Ethanol | Sigma | 2860 | To clean the abdominal wall of the pregnant dam |
Tissue culture petri dish (150 mm) | BD Falcon | 353025 | For MEF expansion |
Mitomycin C | Sigma | M4287-2MG | For MEF inactivation |
MULTIWELL 96 well plate | BD Falcon | 353071 | For iPS-AF culture |