The Journal of Visualized Experiments (JoVE) is a peer reviewed, PubMed-indexed video journal. Our mission is to increase the productivity of scientific research.
This translation into Portuguese was automatically generated through Google Translate.
English Version | Other Languages
Medical Research Council Centre for Regenerative Medicine, University of Edinburgh
This article is a part of JoVE General. If you think this article would be useful for your research, please recommend JoVE to your institution's librarian.
Recommend JoVE to Your LibrarianCurrent Access Through Your IP Address
Current Access Through Your Registered Email Address
Medine, C. N., Lucendo-Villarin, B., Zhou, W., West, C. C., Hay, D. C. Robust Generation of Hepatocyte-like Cells from Human Embryonic Stem Cell Populations. J. Vis. Exp. (56), e2969, doi:10.3791/2969 (2011).
Apesar dos progressos na modelagem de toxicidade dos medicamentos humanos, muitos compostos falhar durante os ensaios clínicos devido a efeitos colaterais imprevisíveis. O custo de estudos clínicos são substanciais, por isso, é essencial que mais telas de toxicologia preditiva são desenvolvidos e implantados no início do desenvolvimento de drogas (Greenhough et al 2010). Hepatócitos humanos representam o modelo atual do ouro padrão para avaliar a toxicidade dos medicamentos, mas são um recurso limitado que exibem função variável. Portanto, o uso de linhagens de células imortalizadas e modelos de tecido animal são rotineiramente empregados devido à sua abundância. Enquanto ambas as fontes são informativos, eles são limitados pela função pobres, a variabilidade das espécies e / ou instabilidade na cultura (Dalgetty et al 2009). Células-tronco pluripotentes (PSC) são uma importante fonte alternativa de hepatócitos humanos como células (HLCS) (Medine et al 2010). PSCs são capazes de auto-renovação e diferenciação de todos os tipos de células somáticas encontrada no adulto e, portanto, representamuma fonte potencialmente inesgotável de células diferenciadas. Temos desenvolvido um procedimento que é simples, altamente eficiente, passível de automação e rendimento funcional HLCS humano (Hay et al 2008; Fletcher et al 2008; Hannoun et al 2010; Payne et al 2011 e Hay et al 2011). Acreditamos que nossa tecnologia irá levar à produção escalonável de HLCS para descoberta de drogas, modelagem de doença, a construção de extra-corpórea dispositivos e, possivelmente, terapias celulares transplante base.
1. Preparação inicial de todas as ações químicas e revestimento da cultura plasticware
Todos os passos a serem realizadas em uma capa de cultura de tecidos sob condições assépticas.
| Placa / Flask | Volume / Bem ou Flask |
| 12 bem-placa | 0,5 mL por poço |
| 6 bem-placa | 1 mL por poço |
| 25 centímetros balão 2 | 2 mL por frasco |
Tabela 1. Volumes recomendados para o revestimento de Matrigel plasticware típico para a cultura CTEh.
2. Manutenção de rotina de culturas CTEh e caracterização
3. Diferenciadoção de hESCs a endoderme hepática

4. Caracterização da CTEh endoderme hepática derivada
RNA para isolamento e extração por favor consulte a seção 3.3.2
Notas
5. Resultados representativos:
Caracterização da hESCs mantida antes da diferenciação hepática
A fim de caracterizar o estado de células-tronco da H9 hESCs utilizados no estudo estudamos uma série de parâmetros. As células apresentaram morfologia CTEh, pequenas células hermeticamente embalados em crescimento em colônias definidos (Figura 1A) e expressou a célula-tronco pluripotentes de marcadores de genes, Oct-3 / 4 e Nanog (Figura 1B). Não encontramos diferenças significativas na expressão destes genes em comparação com um controle de linha CTEh H7 positivo. Além disso, 90,1% da população hESCs foi positivo para o marcador de células-tronco SSEA-4 (Figura 1C).
eleSC diferenciação para endoderme hepática
Células estaminais embrionárias humanas podem ser eficientemente diferenciados para endoderme hepática in vitro (Hay et al 2008). No dia 9 de diferenciação, as células foram colhidas e diferenciação de CTEh para HLCS foi avaliada. Como relatado anteriormente o hESCs exibiu uma série de profundas mudanças morfológicas, e de dia 9, exibiram morfologia dos hepatócitos cedo a desenvolver uma aparência poligonal (Figura 2A). Além disso, downregulation de outubro-3 / 4 ao longo do tempo 9 dias foi observada (Figura 2B). Em contraste, no fígado transcrições AFP e albumina foram up-regulada (Figura 2C) de dia 7 em diante.
Maturação in vitro de endoderma hepática
Endoderme hepática foi amadurecido in vitro utilizando o procedimento estabelecido (Hay et al 2008). No último dia de culturas diferenciação histoquímica para marcadores hepáticos da albumina humana, AFP e E-caderina. O rendimento de HLCS usando nosso procedimento é geralmente 90% (Hay et al 2008; Hanoun et al 2010; Payne et al 2011). HLCS marcação positiva para albumina, alfa-fetoproteína e caderina-E (Figura 3).

Figura 1. Caracterização da hESCs utilizados neste estudo. (A) de contraste de fase microscopia representante imagens da morfologia observadas na cultura CTEh com ampliação de 4x e 10x. As imagens foram capturadas usando um microscópio Nikon TE3000 / U invertido (B) hESCs cultivadas são octâmero (Oct-3 / 4) positiva positiva e Nanog. H7 hESCs foram usar como um controle para níveis de expressão do gene pluripotência. Expressão relativa refere-se a dobra de indução comparados com o controle do gene endógeno, β-2-microglobulina. (C) parcelas FACS mostrar CTEh superfície níveis de marcadores de expressão, incluindo estágio específico antígenos embrionários SSEA 4.
69/2969fig2.jpg "/>
Figura 2. (A) de contraste de fase microscopia de imagens representativas de CTEh derivados morfologia endoderme hepática no dia 9 de diferenciação observada na cultura, no x4 e ampliação x10. (B) Caracterização das alterações na expressão gênica. RNA foi extraído eo cDNA foi analisada pela reação em cadeia da polimerase quantitativa, mostrando downregulation progressiva de células indiferenciadas de expressão de genes (Oct-3 / 4) e (C) Upregulation da expressão gênica dos hepatócitos (albumina e α-fetoproteína). Expressão relativa refere-se a dobra de indução comparados com o controle do gene endógeno, β-2 microglobulina no dia 0 de diferenciação. P <0,05 é denotada * e P <0,001 é denotada *** medido pelos alunos t-teste em comparação com hESCs no dia 0. Barras de erro representam um desvio padrão.

Figura 3. Characterisation de CTEh derivados endoderme hepática
Imunocitoquímica mostrando a expressão de marcadores de hepatócitos, albumina, AFP e E-caderina em hESC (H9) endoderme hepática derivadas. Controles negativos foram realizados com os correspondentes de imunoglobulina G (IgG) e representantes imagens são mostradas.

Figura 4. HESC (H9) HLCS derivados exibem atividade metabólica. No dia 17, H9 diferenciadas para HLCS exibiu CYP3A atividade metabólica (n = 6).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Nós desenvolvemos um modelo simples, homogêneo e altamente reprodutível in vitro para gerar níveis escalável de HLCS humana. Nosso modelo foi validado por uma série de laboratórios colaboradores externos. Rotineiramente caracterizar HLCS com células-tronco derivadas usando a nossa caixa de ferramentas na casa de marcadores específicos de desenvolvimento e testes funcionais do fígado (a maioria dos quais estão disponíveis comercialmente). As fases críticas em nosso processo são: a manutenção da pluripotência das células-tronco; a capacidade de dirigir a diferenciação das células-tronco para endoderme definitiva; a especificação das culturas homogêneas de endoderme hepática ea capacidade de derivar endoderme hepática maduras exibindo função ampla gama in vitro.
Uma limitação para a implantação em grande escala da célula-tronco derivadas HLC tecnologia tem sido a função de curto prazo diferenciado de endoderme hepática maduros na cultura (~ 4 dias em Matrigel). Como tal, temos uma tela um polímerobiblioteca para bio-ativo e inovador suporte celular. Isso levou à identificação de um suporte romance que mantém a função hepática por pelo menos 15 dias. As direções futuras para esta tecnologia são inicialmente aplicação industrial no processo de descoberta de drogas (Hay et al 2011). Mid ganhos termo forma esta tecnologia são susceptíveis de ser humanizado extra-corpórea dispositivos fígado apoio para ponte ou tratamento de pacientes com doença hepática. Ganhos de longo prazo com esta tecnologia poderia, em terapia celular baseada transplante para a doença de fígado, no entanto os dados atuais demonstram que esta estratégia exige um esforço significativo para que possa ser usado com segurança na clínica (Payne et al 2011).
Em conclusão, o significado da nossa in vitro tecnologia é a capacidade de gerar culturas homogêneas e ilimitado de HLCS alta fidelidade humana para a biologia aplicada.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Não há conflitos de interesse declarados.
Dr Hay foi apoiado por uma bolsa RCUK, o Dr. West foi apoiado pelo Departamento de Cirurgia, Dr. Medine foi apoiado por uma subvenção do Fundo Núcleo BHF, o Sr. Baltasar Lucendo-Villarin foi apoiado por um PhD MRC Studenship. Dr. Zhou foi apoiado por uma bolsa do governo chinês.
Matrigel coating plates and flasks
hESC Maintenance
Passaging hESCs with collagenase
Differentiation of hESCs to hepatic endoderm
Characterisation of hESC derived Hepatic Endoderm Immunostaining
Table 2. The antibodies used for hESC derived hepatic endoderm immunostaining, the concentrations used, the species developed in and the companies they are purchased from. Functional Analysis of Hepatic Endoderm and Normalisation (per mg protein) Cytochrome P450 Assays
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||