يصف هذا البروتوكول كيفية توليد الخلايا الجذعية المستحثة متعددة القدرات (iPSCs) من الخلايا التائية الطرفية البشرية في ظروف خالية من المغذيات باستخدام مزيج من ناقلات فيروس matrigel و Sendai التي تحتوي على عوامل إعادة البرمجة.
مقالة منهجية
يصف هذا البروتوكول كيفية توليد الخلايا الجذعية المستحثة متعددة القدرات (iPSCs) من الخلايا التائية الطرفية البشرية في ظروف خالية من المغذيات باستخدام مزيج من ناقلات فيروس matrigel و Sendai التي تحتوي على عوامل إعادة البرمجة.
في الآونة الأخيرة، جذبت iPSCs الاهتمام باعتبارها مصدرا جديدا من الخلايا للعلاجات التجدد. على الرغم من أن طريقة الأولي لiPSCs توليد تعتمد على الخلايا الليفية الجلدية التي حصلت عليها خزعة الغازية والإدراج الجيني فيروسات من الجينات المحورة، كان هناك الكثير من الجهود لتجنب هذه العيوب. خلايا T الطرفية البشرية هي مصدر الخلايا فريدة من نوعها لتوليد iPSCs. iPSCs المستمدة من الخلايا T تحتوي على إعادة ترتيب للمستقبلات الخلايا T (TCR) الجينات وتشكل مصدرا للخلايا T مستضد معين. بالإضافة إلى ذلك، T مستقبلات الخلية إعادة ترتيب في الجينوم لديه القدرة على تسمية خطوط الخلايا الفردية والتمييز بين الخلايا المزروعة والجهات المانحة. لالتطبيق السريري الآمن للiPSCs، فمن المهم للحد من خطر تعريض iPSCs ولدت حديثا لعوامل ضارة. على الرغم من خلايا الدم وتغذية الأبقار الجنين كانت ضرورية لزراعة الخلايا الجذعية المحفزة، فمن الأفضل لإخراجها من النظام الثقافة للحد من مخاطرالمرضية لا يمكن التنبؤ بها. ولمعالجة ذلك، أنشأنا بروتوكول لتوليد iPSCs من خلايا T الطرفية البشرية باستخدام فيروس سينداي للحد من خطر تعريض iPSCs لمسببات الأمراض غير محددة. على الرغم من أن التعامل مع فيروس سينداي تتطلب معدات مع المستوى المناسب للسلامة الأحيائية، سينداي يصيب فيروس تنشيط خلايا T دون الجينوم الإدراج، ولكن مع كفاءة عالية. في هذا البروتوكول، علينا أن نظهر توليد iPSCs من خلايا T الطرفية الإنسان في ظروف خالية من وحدة التغذية باستخدام مزيج من تنشيط زراعة الخلايا T وفيروس سينداي.
جذبت iPSCs اهتماما كبيرا كمصدر رائد الخلايا الطب التجديدي 1-3. حتى الآن، تم الإبلاغ عن وسائل متنوعة لتوليد iPSCs 4،5. ومن بين هؤلاء، كان iPSCs المتولدة من خلايا T الإنسان أهمية خاصة نظرا للطريقة أقل الغازية من الخلايا أخذ العينات 6-8. بالإضافة إلى ذلك، iPSCs المستمدة من الخلايا T تحتوي على إعادة ترتيب للمستقبلات الخلايا T (TCR) الجين وبالتالي فهي مصدر للخلايا T مستضد معين 9،10. لذلك، وتوليد خلايا T المستمدة iPSCs مفيد للتقدم الطب التجديدي بأمان.
ويستند هذا الأسلوب على مفهوم الحد من مخاطر المرضية لا يمكن التنبؤ بها. لالتطبيق السريري الآمن للiPSCs من المهم للحد من مخاطر التعرض لمسببات الأمراض (11). سابقا في العديد من النظم الثقافة من الخلايا الجذعية المحفزة، وقد استخدمت خلايا الدم وتغذية الأبقار الجنينية، وكاشف أساسيق 12. ومع ذلك، وإزالة كل من هذه الكواشف من النظام الثقافة هي المفضلة لتوليد التوجيهية للحد من خطر الإصابة المرضية لا يمكن التنبؤ بها.
بالإضافة إلى ذلك، فإن هذا الأسلوب له ميزة تجنب أخذ عينات الخلايا الغازية من المرضى وإعداد شاقة من الخلايا المغذية. لأنه قد تم بالفعل استخدام الخلايا التائية iPSCs المستمدة بنجاح في بحوث الأمراض 13،14، وهذا الأسلوب هو المعمول بها ومفيدة لتوليد iPSCs بأمراض محددة من المرضى أيضا.
بين T أساليب إعادة برمجة الخلايا، وذلك باستخدام فيروس سينداي (SEV) ناقلات كوسيلة الجينات هي الطريقة التي يمكن أن تولد iPSCs بكفاءة عالية 7،16. بالإضافة إلى ذلك، لأن SEV هو فيروس RNA واحد الذين تقطعت بهم السبل ولا يحتاج إلى مرحلة DNA للنسخ المتماثل، واستخدامه في توليد التوجيهية يتجنب كسر الجينوم المضيف 17-19. لذلك، أنشأنا بروتوكولات لتوليد iPSCs من خلايا T الطرفية الإنسان في المصل الابه ه وظروف خالية من وحدة التغذية باستخدام مزيج من matrigel، mTeSR المتوسطة، وSEV ناقلات.
1. إعداد المنشط خلايا T الإنسان
2. تصيب الإنسان خلايا T مع SEV المتجهات
3. إزالة المتجهات SEV من T الإنسان خلايا
4. خلايا RESEED على طبقة Matrigel
5. توسيع T-المستمدة خلية iPSCs
6. الحفاظ على T-المستمدة خلية iPSCs
يمكن الحفاظ على iPSCs المشتقة من الخلايا Tوتخزينها باستخدام نفس الأساليب المتبعة في iPSCs الإنسان والمجالس الاقتصادية والاجتماعية الإنسان. مرة واحدة المستعمرات التوجيهية يكبر، توسيعها في أطباق أكبر بتكرار نفس الإجراء.
باستخدام هذا البروتوكول، يمكن للمستخدمين لتوليد iPSCs من خلايا T الطرفية الإنسان ثابت. أظهر الجيل التوجيهية من خلايا T مع SEV وmatrigel ما يقرب من 0.002٪ - 0.005٪ من كفاءة إعادة برمجة الخلايا في بين عدة حالات المانحة وSEV لم تكتشف بعد العديد من المقاطع 16 ويبين الشكل 1A التخطيطي لبروتوكول لتوليد الخلايا التائية المشتقة iPSCs في ظروف خالية من وحدة التغذية باستخدام matrigel وmTeSR المتوسطة. بعد حوالي 20-30 أيام من العدوى مع SEV، يتم التعرف على المستعمرات التوجيهية بحكم ESC تشبه مستعمرة التشكل (الشكل 1B). وكشف المناعي تلطيخ التعبير عن علامات الخلايا المحفزة نموذجية (NANOG، OCT3 / 4، SSEA4، TRA-1-60، وTRA-1-81) في T iPSCs المشتقة من خلية ولدت في ظل ظروف خالية من وحدة التغذية (الشكل 1C).
"العرض =" 700 "/>
الشكل 1. (A): A التخطيطي للبروتوكول للخلايا T برمجة ظل ظروف خالية من وحدة التغذية في هذه الدراسة. (B): A ESC تشبه مستعمرة التوجيهية النموذجية في يوم 27 بعد اخذ عينات من الدم تحت ظروف خالية من وحدة التغذية. (C): تلطيخ ALP وتلطيخ المناعي لتعدد القدرات والسطح علامات (NANOG، OCT3 / 4، SSEA4، TRA-1-60، وTRA-1-81) في T iPSCs المشتقة من خلية ولدت في ظل ظروف خالية من وحدة التغذية. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.
نصف بروتوكولا لتوليد iPSCs من الخلايا التائية الطرفية البشرية في ظروف خالية من المصل وخالية من المغذي باستخدام مزيج من matrigel, متوسط mTeSR, وناقلات SeV. للتطبيقات السريرية من iPSCs, من المهم أن يكون لديك بروتوكول لتوليد iPSCs بثبات وطريقة أقل توغلا لأخذ عينات الخلايا. على الرغم من أن توليد iPSCs مع مزيج من مادة ووسط mTeSR أظهر كفاءة إعادة برمجة أقل من تلك مع استبدال المصل بالضربة القاضية (KSR) وسط والخلايا المغذية, هذا المزيج يحقق توليد مستقر من iPSCs من المانحين16. جيل iPSC مستقر وأخذ عينات الخلايا أقل توغلا له ميزة القدرة على زيادة عدد المتبرعين لتوليد iPSC.
لا يتم دمج نواقل SeV ، وهو فيروس RNA ناقص ، في جينوم المضيف. لذلك يمكن تجنب مخاطر تكوين الأورام في خطوة إعادة برمجة تحريض عامل20-24. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الظروف الخالية من المغذيات ، والتي تستخدم مزيجا من وسط الاستزراع المحدد والمواد بدلا من طبقة التغذية ، تجعل من الممكن تقليل المخاطر المحتملة للتعرض لعوامل خارجية غير معروفة. يوفر اندماج هذه التقنيات تقنية iPSC أقل توغلا وأكثر أمانا للطب التجديدي16.
الخطوات المهمة في هذا البروتوكول هي خطوة تنشيط الخلايا التائية البشرية (الخطوة 1) وإصابتها بنواقل SeV (الخطوة 2). عندما لا يتم الحصول على مستعمرة شبيهة ب ESC في طبق الاستزراع في الوقت الأمثل بعد إصابة SeV ، يجب مراعاة ما يلي. أولا ، قد لا يكون التقاء الخلايا أحادية النواة قبل تنشيط الخلية التائية مناسبا لأن التنشيط الأمثل للخلايا التائية أمر بالغ الأهمية لعدوى SeV25،26. تؤدي الكثافة العالية جدا للخلايا أحادية النواة إلى موت الخلايا ، مما يتداخل مع التنشيط السليم للخلايا التائية. كما أن الكثافة المنخفضة جدا للخلايا أحادية النواة تزعج التنشيط السليم وتكاثر الخلايا التائية. لذلك ، يجب فحص التقاء الخلايا أحادية النواة وتعديله وفقا لذلك. ثانيا ، قد لا تكون جرعة ناقلات SeV كافية. تعتمد كفاءة الحث لمستعمرات iPSC على جرعة الفيروس6. إذا لم يتم ملاحظة مستعمرة شبيهة ب ESC بعد الإصابة ب SeV ، فيجب النظر في خيار زيادة جرعة الفيروس حتى وزارة الداخلية من 15-20. إذا لوحظت علامات تمايز مستعمرة iPSC, يمكن زيادة التردد الذي يتم تغيير الوسط حتى كل يوم, أو إلى كل يوم عندما تكون المستعمرات أكبر.
يتكون القيد في هذا البروتوكول من عدم خلو هذه الطريقة من الفيروسات. على الرغم من أن SeV لإعادة برمجة الخلايا متاح تجاريا بسهولة ، يحتاج المستخدمون إلى إعداد المعدات وفقا لمستوى السلامة البيولوجية المناسب. كطريقة أخرى لتوليد iPSCs خالية من التكامل, وقد استخدمت ناقلات episomal حتى الآن27-29. على الرغم من أنه يمكن استخدام النواقل العرضية مع معدات ذات مستوى أقل من السلامة البيولوجية ، إلا أن النواقل العرضية قد تدخل في جينوم المضيف بمعدلات منخفضة للغاية. لذلك ، يلزم إجراء فحوصات إضافية لتأكيد اختفاء الجينات المحورة ، كما هو الحال عند استخدام SeV.
هناك قيود أخرى تتمثل في أن هذه التقنية ليست خالية تماما من المنتجات المشتقة من. بعض الركائز ، مثل matrigel و anti-CD3 mAb ومحلول التفكك ومحلول SeV مشتقة من المنتجات الحيوانية وبالتالي فهي مرتبطة بخطر نقل مسببات الأمراض الغريبة. ومع ذلك, الحد من الركائز المشتقة من في نظام الثقافة هو ذات مغزى للتطبيق السريري لتكنولوجيا iPSC بسبب انخفاض المخاطر.
الكتاب ليس لديهم المتنافسة أو المصالح الكشف عن متضاربة.
نشكر يوشيكو مياكي، ساياكا Kanaami، شيهانا فوجيتا، ميهو ياماغوتشي، ناتسوكو Henmi، وري اونو من كلية الطب بجامعة كيو للحصول على المساعدة الفنية. وقد تم تمويل هذا العمل جزئيا من خلال برنامج R & D أنظمة الدعم لتسريع استخدام العملي لنتائج البحوث الصحية، وبرنامج الطريق السريع للتحقيق للطب التجديدي.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| Ficoll-Paque PREMIUM | GE Healthcare | 17-5442-02 | |
| ماوس NA / LE منقى مضاد للإنسان CD3 | BD Pharmingen | 555336 | |
| الألبومين البقري V | حل Gibco | 15260-037 | |
| mTeSR1 مجموعة متوسطة | STEM CELL | 5850 | دافئ في درجة حرارة الغرفة قبل الاستخدام |
| محلول التفكك | ReproCELL | RCHETP002 | |
| D-PBS (–) | Wako | 045-29795 | |
| SeV Vector kit CytoTune-iPS ver.1.0 | DNAVEC | DV-0303c | ذوبان الجليد على الجليد قبل استخدام |
| طبق زراعة الأنسجة 100 مم | Falcon | 353003 | |
| لوحة زراعة الأنسجة 96 بئر | Falcon | 353078 | |
| 6-well لوحة زراعة الأنسجة | Falcon | 353046 | |
| 15 &# 160; مل أنبوب الطرد المركزي | Greiner Bio-One | 188271 | |
| 50 &# 160 ؛ مل أنبوب الطرد المركزي | Greiner Bio-One | 227261 |
طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه
طلب إذن