Summary

Мелкосерийное Распространение человека ИПСК в бессывороточной условиях для рутинного Иммуноцитохимическая Характеристика

Published: February 18, 2017
doi:

Summary

Regular characterization of induced pluripotent stem cells (iPSCs), to ascertain maintenance of their pluripotent state, is an important step before these cells are used for other applications. Here we describe a method for the small-scale propagation of human iPSCs specifically designed to enable their easy and routine characterization via immunocytochemistry.

Abstract

There is great interest in utilizing human induced pluripotent stem cells (hiPSCs) for disease modeling and cell therapeutics due to their patient specificity and characteristic stemness. However, the pluripotency of iPSCs, which is essential to their functionality, must be confirmed before these cells can be used in such applications. While a rigorous characterization of iPSCs, through different cellular and functional assays is necessary to establish their pluripotency, routine assessment of pluripotency maintenance can be achieved more simply and effectively through immunocytochemical techniques. Here, we present a systematic protocol for culturing hiPSCs, in a scaled-down manner, to particularly facilitate the verification of their pluripotent state using immunocytochemistry. More specifically, this methodology encompasses an efficient and cost-effective means of growing iPSCs in serum-free conditions and plating them on small chamber slides or glass coverslips ideal for immunocytochemistry.

Introduction

Перепрограммирование взрослого человека соматических клеток в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (иПСК) обеспечивает способ получить потенциально неограниченный запас клеток конкретного пациента для изучения болезнью 1, 2. Резюмируя фенотипа заболевания в пробирке бы сделать его правдоподобным , чтобы исследовать клеточные и молекулярные механизмы , связанные с болезнью, а также улучшить обнаружение наркотиков и персонализированной медицины 3. Кроме того, человеческие иПСК (hiPSCs) обеспечивают возможность получения специфических типов клеток , которые могут быть использованы в качестве уникального ресурса для замены мертвых или дисфункциональные клеток и восстановления функции в контексте нескольких расстройств 4, 5.

Важной предпосылкой к использованию ИПСК в вышеупомянутых приложений гарантирует, что их плюрипотентные и недифференцированное состояние сохраняется в процессе расширения в культуре. Как правило, Techniqжает , такие как проточной цитометрии, вестерн – блоттинга, полимеразной цепной реакции и функциональных анализов, которые требуют большого количества клеток и специализированного оборудования, используются для детального анализа иПСК плюрипотентности 6, 7, 8, 9, 10. Тем не менее, процедура оценки недифференцированном состоянии по ИПСК "эффективно может быть достигнуто за счет ограниченного распространения этих клеток специально для иммуногистохимии (МУС), тем самым привлекая сокращение времени и ресурсов.

Последние достижения позволяют для роста ИПСК в определенных бессывороточной условиях, что является существенным улучшением по сравнению с традиционными системами культуры, которые требуют мышиные слоев фидерных фибробласты и сывороточных средах. Тем не менее, современная литература не включает в себя четкие протоколы скачкообразные, которые описывают, как переход ИПСК из фидераслой фидерными свободных систем.

В этом контексте настоящее протокол систематически подробно описано, как hiPSCs выращенные на облученный мышиных эмбриональных фибробластов (КПКО), фидерные слои могут быть (1), предназначенный для распространения в бессывороточной среде, и (2), культивировали на мелкосерийном специально для поддержки надежной иммуноцитохимическое анализ. В целом, эта методология представляет собой своевременную и экономически эффективную процедуру для размножения человека ИПСК в бессывороточной условиях для подтверждения их плюрипотентности на регулярной основе с использованием иммуноцитохимии.

Protocol

hiPSCs были получены из фибробластов человека , выделенных из дермы 4 мм перфоратор кожи биопсий и перепрограммировать в доме с помощью вируса Сендай-опосредованной перепрограммирования 11. Университет штата Аризона совета по рассмотрению Institutional одобрил все процедуры п…

Representative Results

Этот протокол обеспечивает ступенчатое описание того, как иПСК человек может быть переведен из фидерного слоя фидерных свободных условиях, а затем распространяются в ограниченном порядке, специально включить рентабельный иммуноцитохимии для подтверждения техниче?…

Discussion

Систематическое протокол, представленный здесь предлагает Timesaving и экономически эффективный метод, в виде уменьшенную техники культуры, специально разработан для поддержки эффективного анализа плюрипотентности с помощью иммуногистохимии.

Основные преимущества опис?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Funding Sources: The University of Arizona, The Jim Himelic Foundation, and the Arizona Center for the Biology of Complex Diseases.

Materials

DMEM-F12/HEPES Life Technologies 11330032
Knockout Serum Replacement Life Technologies 10828028
L-Glutamine Life Technologies 25030081
MEM-NEAA Life Technologies 11140050
2-mercaptoethanol Life Technologies 21985023
Recombinant Human FGF-Basic Cell Sciences CRF001B
Y-27632 ROCK Inhibitor R&D 1254
Collagenase Type IV Life Technologies 17104019
Matrigel hESC-qualified Matrix Corning 354277
mTeSR1 Basal Medium StemCell Technologies 05850
mTeSR1 5X Supplement StemCell Technologies 05850
Gentle Cell Dissociation Buffer StemCell Technologies 07174
0.1M PO4 Buffer In-House n/a
Paraformaldeyde, prill Electron Microscopy Sciences 19202
1X Phoshate Buffered Saline n/a n/a
Normal Goat Serum Life Technologies 16210072
Bovine Serum Albumin Sigma-Aldrich A2153
Triton-X-100 Sigma-Aldrich X100
Oct-4A (C30A3) Rabbit mAb,
Sox2 (D6D9) Rabbit mAb,
SSEA4 (MC813) Mouse mAb,
TRA-1-60(S) (TRA-1-60(S)) Mouse mAb
Cell Signaling
Cell Signaling
Cell Signaling
Cell Signaling
2840
3579
4755
4746
Alternatively, a combination of 6 pluripotency primary antibodies can be purchased together as a kit in Catalog #9656
Goat anti-Ms IgM Alexa Fluor 488 Life Technologies A21042
Goat anti-Ms IgG3 Alexa Fluor 488 Life Technologies A21151
Goat anti-Rb IgG Alexa Fluor 594 Life Technologies A11037
Multiwell Cell Culture Plates Fisher Scientific  0720080/0720081 Available in 6, 12, 24, 48, 96 well sizes
Chamber Slides Fisher Scientific  12 565 21 Available in Glass or Permanox Plastic in 1, 2, 4, 8, 16 well sizes
Coverglass for growth Fisher Scientific  12 545 82 Available in 12, 15, 18, 22 and 25mm sizes

References

  1. Takahashi, K., Yamanaka, S. Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors. Cell. 126, 663-676 (2006).
  2. Park, I. H., et al. Disease-specific induced pluripotent stem cells. Cell. 134, 877-886 (2008).
  3. Hallett, P. J., et al. Successful function of autologous iPSC-derived dopamine neurons following transplantation in a non-human primate model of Parkinson’s disease. Cell stem cell. 16, 269-274 (2015).
  4. Haston, K. M., Finkbeiner, S. Clinical Trials in a Dish: The Potential of Pluripotent Stem Cells to Develop Therapies for Neurodegenerative Diseases. Annu rev pharm toxicol. 56, 489-510 (2016).
  5. Zhang, L., et al. Derivation and high engraftment of patient-specific cardiomyocyte sheet using induced pluripotent stem cells generated from adult cardiac fibroblast. Circ heart fail. 8, 156-166 (2015).
  6. Byrne, J. A., Nguyen, H. N., Reijo Pera, R. A. Enhanced generation of induced pluripotent stem cells from a subpopulation of human fibroblasts. PloS one. 4, 7118 (2009).
  7. Sivapatham, R., Zeng, X. Generation and Characterization of Patient-Specific Induced Pluripotent Stem Cell for Disease Modeling. Methods mol bio. 1353, 25-44 (2016).
  8. Park, I. H., et al. Reprogramming of human somatic cells to pluripotency with defined factors. Nature. 451, 141-146 (2008).
  9. Ruff, D., Lieu, P. T. Profiling stem cells using quantitative PCR protein assays. Methods mol bio. 997, 225-236 (2013).
  10. Pripuzova, N. S., et al. Development of a protein marker panel for characterization of human induced pluripotent stem cells (hiPSCs) using global quantitative proteome analysis. Stem cell res. 14, 323-338 (2015).
  11. Fusaki, N., Ban, H., Nishiyama, A., Saeki, K., Hasegawa, M. Efficient induction of transgene-free human pluripotent stem cells using a vector based on Sendai virus, an RNA virus that does not integrate into the host genome. Proc jpn acad ser B phys biol sci. 85, 348-362 (2009).
  12. Bigdeli, N., et al. Adaptation of human embryonic stem cells to feeder-free and matrix-free culture conditions directly on plastic surfaces. J Biotechnol. 133, 146-153 (2008).
  13. Stover, A. E., Schwartz, P. H. Adaptation of human pluripotent stem cells to feeder-free conditions in chemically defined medium with enzymatic single-cell passaging. Methods mol bio. 767, 137-146 (2011).

Play Video

Cite This Article
Corenblum, M. J., Madhavan, L. Small-scale Propagation of Human iPSCs in Serum-free Conditions for Routine Immunocytochemical Characterization. J. Vis. Exp. (120), e55260, doi:10.3791/55260 (2017).

View Video