هنا، فإننا نقدم أسلوباً لكفاءة الاستفادة من إمكانات التمايز القلب الشباب مصادر الخلايا الجذعية الوسيطة البشرية بغية توليد خلايا وظيفية، المتعاقدة، مثل كارديوميوسيتي في المختبر.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
* These authors contributed equally
هنا، فإننا نقدم أسلوباً لكفاءة الاستفادة من إمكانات التمايز القلب الشباب مصادر الخلايا الجذعية الوسيطة البشرية بغية توليد خلايا وظيفية، المتعاقدة، مثل كارديوميوسيتي في المختبر.
احتشاء عضلة القلب وتتالي الدماغية اللاحقة يؤدي إلى خسائر كبيرة في cardiomyocytes، مما يؤدي إلى فشل القلب الاحتقاني، السبب الرئيسي للوفيات في جميع أنحاء العالم. الخلايا الجذعية الوسيطة (MSCs) خيار واعدة للعلاجات المستندة إلى خلية ليحل محل التقنيات الحالية، والغازية. MSCs يمكن أن تفرق في الأنساب الوسيطة، بما في ذلك أنواع خلايا القلب، ولكن كاملة التمايز إلى خلايا وظيفية لم يتحقق حتى الآن. تستند الأساليب السابقة للتمييز بين وكلاء الدوائية أو عوامل النمو. ومع ذلك، أيضا تمكين الاستراتيجيات ذات الصلة أكثر فسيولوجيا MSCs على الخضوع للتحول كارديوميوجينيك. نقدم هنا، أسلوب تمايز استخدام المجاميع ماجستير في كارديوميوسيتي تغذية الطبقات لإنتاج خلايا المتعاقدة مثل كارديوميوسيتي.
الحبل السري البشري ارتشاح الخلايا (هوكبفكس) تبين أن يكون تفريق أكبر محتملة من التحقيق عادة أنواع لجنة السلامة البحرية، مثل نخاع العظم MSCs (بمسكس). كمصدر أونتوجينيتيكالي أصغر، نحن التحقيق في إمكانية كارديوميوجينيك من هوكبفكس (FTM) الاثلوث الأول مقارنة بالمصادر القديمة. هوكبفكس FTM هي مصدر الرواية، غنية من MSCs التي تحتفظ في الرحم إيمونوبريفيليجيد خصائصها عند مثقف في المختبر. استخدام هذا البروتوكول التمايز و FTM ومصطلح هوكبفكس تحقيق التمايز كارديوميوجينيك زيادة كبيرة بالمقارنة مع بمسكس، كما يتضح من زيادة التعبير عن علامات كارديوميوسيتي (عامل محسن ميوسيتيأي، ج 2، القلب تروبونين تي وسلسلة ثقيلة القلب الميوسين، إشارة α البروتين التنظيمي وكونيكسين 43). وأكدوا أيضا الاستمناع أقل بكثير، كما ثبت بانخفاض هلا-بالتعبير والتعبير هلا-ز أعلى. تطبيق التمايز القائم على التجميع، أظهر هوكبفكس FTM تشكيل إجمالي الزيادة المحتملة وولدت المتعاقدة كتل الخلايا ضمن أسبوع الثقافة المشارك في طبقات تغذية القلب، ليصبح أول نوع لجنة السلامة البحرية للقيام بذلك.
نتائجنا تثبت أن هذا التمايز استراتيجية يمكن فعالية تسخير إمكانات كارديوميوجينيك MSCs الشباب، مثل هوكبفكس FTM، ويوحي بأن في المختبر قبل المفاضلة يمكن أن تكون استراتيجية محتملة لزيادة على فعالية التجدد في فيفو.
فشل القلب الاحتقاني (CHF) ما زال قائما كسبب رئيسي للإصابة بالأمراض والوفيات في جميع أنحاء العالم. وكثيراً ما يحدث فرنك سويسري عقب الخسارة الهائلة في cardiomyocytes وتطوير ندبا خالية من الخلية نتيجة مرضية ل احتشاء عضلة القلب (ميتشيغن)1. بينما القلب جهاز جزئيا تجديد ذاتي، يقلل المقيم الجذعية والسلف خلية المسبح المسؤولة عن تنفيذ تجديد الأنسجة إلى حد كبير في وفرة ووظيفتها في المرضى الذين تتراوح أعمارهم بين، غالباً ما تصبح غير كافية للاسترداد الأمثل بعد الإصابة. وهكذا، هناك اهتمام كبير في تطوير العلاجات التجريبية التي تنطوي على زرع خلايا صحية من الجهات المانحة في عضلة القلب التالفة. من المحتم أن الخلايا المانحة ليس فقط استعادة هيكل الأنسجة، ولكن أيضا تحقيق الانتعاش الوظيفية لعضلة القلب المتضررة.
قلب الأم توظف المقيمين أنسجة القلب والخلايا الجذعية نخاع العظام نشأت الذاتية للإصابة بعد إصلاح2،،من34. التجدد تستمد الخلايا المضيفة والجهات المانحة على حد سواء يجب أن تملك القدرة على الحصول على النمط الظاهري المناسب والدالة في المكروية لعضلة القلب يعيد البناء، جنبا إلى جنب مع القدرة على كفاءة وأمان تحل محل الخلايا المفقودة. وقد استخدمت أساليب المفاضلة في المختبر على نطاق واسع لتحقيق كارديوميوسيتي ذات الكفاءة العالية، ويستند إلى الخلية الجذعية إنتاج5،6. التشكيل الجانبي للتعبير من علامات النسب القلب يستخدم لتعريف عملية تمايز الخلايا الجذعية نحو النسب القلب7. أوائل التمايز علامات، مثل NKX2.5، ميوسيتي محسن عامل ج 2 (Mef2c)، و8،GATA49، يمكن أن يكون مؤشرا على بدء عملية كارديوميوجينيك. علامات كارديوميوسيتي الناضجة تستخدم عادة لتقييم فعالية التمايز هي إشارة البروتين التنظيمي α (سيربا)10القلب تروبونين تي (كتنت)11، وسلسلة ثقيلة القلب الميوسين (MYH6)8،،من1213وكونيكسين 43 (Cx43)14،،من1516. تم أساليب استخدام الخلايا الجذعية الجنينية (بتوليدا) والخلايا الجذعية pluripotent (PSCs) دقة الأمثل ومناقشتها بشأن تفاصيل العوامل الاستقرائية والأكسجين والمغذيات التدرجات، والتوقيت الدقيق للعمل5،،من67،،من1718. ومع ذلك، تقديم التكنولوجيات القائمة على ESC ومجلس السلام والأمن لا تزال الشواغل الأخلاقية وسلامة متعددة، جنبا إلى جنب مع ميزات الكهربية والمناعية الأمثل19،20. يستضيف زرع هذه الخلايا غالباً ما تجربة إيمونوريجيكتيون وتتطلب الكبت المناعي الدائمة. وهذا يرجع أساسا إلى غير متطابقة histocompatibility الرئيسية المعقدة جزيئات (MHC) في البلدان المضيفة والمانحة، وإلى استجابة تي خلية الناتج21. بينما MHC الفردية الفئة الأولى مطابقة حل ممكن، تتطلب ممارسة سريرية أكثر يسرا مصدر خلية عالمياً إيمونوبريفيليجيد للتغلب على قلق الرفض.
كمصدر لخلايا بديلة للاستخدام في التطبيقات السريرية، MSCs وخاصة، بمسكس، قد حقق لاستخدامها في تجديد الأنسجة منذ الوصف الأولى في عام 199522. ويعتقد أن الخلايا التجدد المقيمين التي يمكن العثور عليها في ما يقرب من أي أنسجة vascularized23MSCs. عند عزلة من المصدر المطلوب، MSCs يمكن توسيعها بسهولة في الثقافة، ولديها القدرة paracrine واسعة النطاق، وكثيراً ما تملك إيمونوبريفيليجيد أو إيمونومودولاتوري خصائص24،25. سلامتهم ونجاعة الفعل ثبت في العديد من الدراسات ما قبل السريرية، لا سيما لإنعاش القلب3،26.
استخدام العديد من استراتيجيات التمايز MSC وكلاء الدوائية، مثل 5-أزاسيتيديني22 و [دمس]27، والنمو أو morphogenic عوامل، مثل BMPs5،7،،من2829 أو انجيوتنسين الثاني30، مع كفاءة متغير. هذه الاستراتيجيات، ومع ذلك، لا تقوم على العقبات التي خلية التجدد ساذجة من المرجح أن تواجه بعد صاروخ موجه أو يجري تسليمها إلى موقع الإصابة المجراة في. الاستراتيجيات ذات الصلة أكثر من الناحية الفسيولوجية، بينما من الصعب تحديد والتلاعب، تستند إلى الافتراض بأن التمايز ماجستير يمكن أن يتسبب من خلال إشارات من المكروية الأنسجة نفسها. الدراسات السابقة قد أظهرت أن التعرض لخلايا القلب ليساتيس31 أو32،عضلة القلب البطين33، أو توجيه الاتصال مع كارديوميوسيتيس الأولية في المختبر15،34، يمكن زيادة التعبير عن علامات القلب في MSCs. الآخرين أثبتت كارديوميوجينيسيس عفوية بعد علاج إصابات القلب مع MSCs35،36،،من3738، على الرغم من أن في جزء منه، تولد الانصهار من بمسكس وكارديوميوسيتيس،من3940 عضلة القلب الوليدة. على حد علمنا، كارديوميوسيتيس الوظيفية، المتعاقدة عفويا من MSCs البشرية (همسكس) من أي مصدر الأنسجة لم تم تبلغ بعد.
توافق الآراء الحالي أن MSCs كافة تنشأ من ارتشاح الخلايا23. يمكن أن يكون الشباب MSCs مع خصائص بيريسيتي المعزولة من منطقة ارتشاح في الحبل السري البشري الأنسجة41،،من4243. بالمقارنة مع بمسكس، تمتلك هوكبفكس احتمال ازدياد التمايز والعديد من المزايا الأخرى التجدد، على حد سواء في المختبر41،44 و في فيفو45،،من4647. جدير بالذكر أن المصدر يجري على واجهة الأم الجنين، قد هوكبفكس الاستمناع أقل بكثير مقارنة بمصادر الكبار من MSCs. ابحاثنا ويركز على توصيف وتطبيقات ما قبل السريرية من FTM هوكبفكس، مصدر أصغر من التحقيق، MSCs التي أثبتنا سابقا بزيادة مولتيلينيجي التكاثري وأعلى تمايز القدرات، بما في ذلك في النسب كارديوميوجينيك41.
نقدم هنا، بروتوكول يجمع بين تشكيل التجميعية وخلية القلب الابتدائي تغذية الطبقات كما تقدم قوات الاستقرائي لتحقيق التمايز كارديوميوجينيك كاملة من MSCs. المجاميع بيئة ثلاثية الأبعاد، ونماذج أفضل الشروط في فيفو مقارنة بالثقافات ملتصقة 2D. استخدام طبقات تغذية القلب يوفر بيئة ممثل الموقع زرع الأعضاء في نهاية المطاف MSCs. نظهر أن مصادر الأصغر سنا من MSCs المعزولة من حبل السرة قبل أو بعد الولادة لها قدرة أعلى لمجاميع النموذج والوصول إلى النمط الظاهري القلب بالمقارنة مع بمسكس الكبار، مع الحفاظ على جهاز المناعة-الامتياز. إلى جانب ارتفاع حاد النسب القلب علامة الجينات والتعبير المتعمد من داخل الخلايا (أي، كتنت و MYH6) والبروتينات على سطح الخلية (أي، سيربا و Cx43) محددة ل cardiomyocytes، نحن تظهر أنه يمكن تسخير إمكانيات التمايز هوكبفكس FTM مع هذا الأسلوب، وأنها يمكن أن تؤدي إلى المقاولات كارديوميوسيتي-مثل الخلايا تلقائياً.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تم إجراء جميع الدراسات التي شملت والإبلاغ عنها وفقا لإرشادات ARRIVE< sup class = "xref" >48. تم إجراء جميع الدراسات بموافقة مجلس أخلاقيات البحث المؤسسي (رقم REB 454-2011 ، معهد أبحاث Sunnybrook ؛ REB 29889 ، جامعة تورنتو ، تورنتو ، كندا). تمت الموافقة على جميع الإجراءات الحيوانية من قبل لجنة رعاية التابعة لشبكة الصحة الجامعية (تورنتو ، كندا) ، وتلقت جميع رعاية إنسانية وفقا لدليل رعاية واستخدام المختبر ، الطبعة الثامنة (المعاهد الوطنية للصحة 2011).
< p class = "jove_title" >1. ثقافة الأنسجة2. تحضير الثقافات المشتركة لخلايا عضلة القلب والخلايا الجذعية الجذعية الأولية للفئران
6. عزل الحمض النووي الريبي والكمي RT-PCR
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تُظهر خلايا HUCPVCs قدرة أعلى على تكوين التجمعات ومستويات تعبير أعلى لـ CD49f مقارنة بخلايا BMSCs:
لتحفيز تمايز الخلايا الجذعية الميزنكيمية البشرية (hMSCs)أي: الخلايا الجذعية الوسيطة المشتقة من الحبل السري لدم الحبل السري (FTM HUCPVCs)، أو الخلايا الجذعية الوسيطة المشتقة من الحبل السري (HUCPVCs)، أو الخلايا الجذعية الوسيطة المشتقة من نخاع العظم (BMSCs)، أو معلقات أحادية الخلية من الخلايا الجذعية الوسيطة...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تم التفريق بين القلب من الخلايا الجذعية تحت التطوير لأكثر من 2 عقود، مع العديد من الاستراتيجيات المختلفة المستخدمة لتوليد الخلايا مثل كارديوميوسيتي من مصادر لجنة السلامة البحرية. العديد من هذه الاستراتيجيات، ومع ذلك، غير فعالة، وغالباً ما لا شروط استخدام ممثل بيئة زرع الخلايا اللقاء في فيفو.
وعلى النقيض من الأساليب القائمة، يستخدم البروتوكول المعروضة هنا مجموعة من الطبقات الرئيسية تغذية القلب والكلية تشكيل لجنة السلامة البحرية. الطبقات تغذية القلب الأساسي توفير بيئة تمايز مشابهة لتلك ...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الدكتور كليفورد ليبراتش L. حامل مشترك للبراءة: أساليب العزل واستخدام الخلايا المستمدة من أنسجة الحبل السري الاثلوث الأول، منح في كندا وأستراليا.
الكتاب أشكر الموظفين التالية وبحوث الأفراد لمساهماتها: ماثيو ليبراتش، ماغين ليلى، تانيا ألف Baretto، وشلوميت كينيغزبيزغ، وأندريه غوتييه-فيشر. هذا العمل كان يدعمها "الصندوق البحوث أونتاريو"-التميز البحثي (ORF-RE، جولة #7) وإنشاء شركة البرنامج
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| 0.25٪ تريبسين / EDTA | Gibco | 25200056 | لتفكك الخلايا |
| Alpha-MEM | Gibco | 12571071 | لوسائط ثقافة HUCPVC و BMSC. |
| الأجسام المضادة للإنسان / الفأر المترافق ب PE CD49f | Biolegend | 313612 | علامة Integrin |
| للأجسام المضادة البشرية Cx43 / GJA1 | R & D Systems | FAB7737A | علامة Connexin 43 للجسم |
| المضاد HLA-A2 المترافق FC FITC | Genway Biotech Inc. | GWB-66FBD2 | علامة المناعة ل FC |
| FITC المترافق المضاد ل HLA-G [MEM-G / 9] الجسم المضاد | Abcam | ab7904 | المناعة |
| للفأر المترافق FC FITC المضاد للإنسان SIRPA / CD172a علامة | القلب ABD | Serotec / Bio-Rad | MCA2518F |
| للجسم المضاد البشري المترافق FC APC TRA-1-85 / CD147 | R & D Systems | FAB3195A | علامة الخلية البشرية للجسم |
| المضاد البشري المترافق | R & D Systems | FAB3195F | علامة الخلية البشرية ل FC و FACS |
| Anti-connexin 43 / GJA1 الأجسام المضادة | Abcam | ab11370 | Cx43. بالنسبة للجسم |
| المضاد الثانوي المتصاص IgG (H + L) المضاد للأرانب ICC ، Alexa Fluor 555 | Life Technologies | A-21428 | للجسم |
| المضاد ل ICC المضاد للساركوميريك ألفا أكتينين [EA-53] | Abcam | ab9465 | aSARC. بالنسبة للجسم |
| الماعز ICC ، Alexa Fluor 555 | Life Technologies | A-21426 | ل ICC |
| Mef2C (D80C1) XP الجسم المضاد للأرانب | نيو إنجلاند BioLabs Ltd. | 5030S | للجسم |
| المضاد الثانوي IgG (H + L) للحمار ICC ، Alexa Fluor 488 | Life Technologies | A-21206 | للجسم |
| المضاد للنوى ICC (HuNu) (استنساخ 235-1) الجسم المضاد | EMD Millipore | MAB1281 | ل ICC |
| MZ9.5 المجهر المجسم | Leica | لمجاميع التصوير. | |
| 1.5 مل أنابيب الطرد المركزي | الدقيقة Axygen | MCT-150-C | لتلوين الخلايا الجذعية الجذعية بصبغة الفلورسنت. |
| ImageJ | برنامج معالجة الصور مفتوح المصدر. | ||
| Aria II | BD | UHN SickKids FC. لفرز الخلايا. | |
| نخاع العظام الخلايا اللحمية المتوسطة | Lonza | PT-2501 | BMSCs |
| ألبومين مصل الأبقار | Sigma-Aldrich | A7030-100G | BSA. لإعداد حلول ل ICC |
| BrdU | EMD Millipore | MAB3424 | تحذير: BrdU هو مادة ماسخية قوية ومشتبه بها مطفرة. يرجى التأكد من التدريب المناسب والرجوع إلى SDS قبل الاستخدام. |
| كانتو الثاني | دينار بحريني | UHN SickKids FC. لقياس التدفق الخلوي. | |
| cDNA EcoDry Premix | Clontech / Takara | 639570 | لإعداد (كدنا) ل qPCR |
| CellTracker Green CMFDA Dye | Life Technologies | C7025 | التصوير الفلوري للسيتوبلازم |
| الخلوي عداد الخلايا الآلي | Invitrogen Inc. | C10227 | لعد الخلايا |
| DMEM-F12 | Sigma-Aldrich | D6421 | لوسط ثقافة خلايا عضلة القلب الأولية للفئران. |
| Dulbecco's Phosphate Buffered Saline | Gibco | 10010023 | D-PBS ، بدون Ca2 + < / sup> ، Mg2 + < / sup> |
| EVOS | Life Technologies | مجهر فلورسنت داخلي | |
| FACSCalibur | BD | داخلي. لقياس التدفق الخلوي. | |
| مصل الأبقار الجنينية (Hyclone) | GE Healthcare | SH3039603 | FBS. مكون وسط زراعة الخلايا. |
| IDT Prime Time qPCR المجسات | تقنيات البيانات المتكاملة | FAM الفلوروفور | http://www.idtdna.com/pages/products/gene-expression/primetime-qpcr-assays-and-primers |
| Lab Vision PermaFluor تركيب مائي متوسط | ThermoScientific | TA-030-FM | لتخزين الخلايا للخضوع ل ICC |
| LSR II ؛ | BD | UHN SickKids FC. لقياس التدفق الخلوي. | |
| منشأة MoFlo Astrios | Beckman Coulter | UHN SickKids FC. لفرز الخلايا. | |
| إشارات خلية | مصل الماعز العادي | 5425S | NGS. تستخدم في حل الحجب ل |
| Nunc Lab-Tek II Chamber Coverglass ، 8 آبار | Thermo Scientific | Nunc 155409 | لتحضير عينات ل ICC |
| OmniPur Triton X-100 الخافض للتوتر السطحي | EMD Millipore | 9410-OP | كمكون من مكونات محلول النفاذية عند تحضير الخلايا ل ICC |
| Paraformaldehyde ، محلول 16٪ ، | علوم المجهر الإلكتروني | EM 15710 | لتثبيت الخلايا ل ICC. |
| البنسلين / الستربتومايسين | جيبكو | 15140122 | مكون وسط زراعة الخلايا. |
| بادئات | سيجما | مخصص قياسي الحمض النووي أوليغوس ، محلى ، 0.2 & مو ؛ مول | <قوي>CTnT_F: GGC AGC GGA AGA GGA TGC TGA A; <قوي>CTnT_R: GAG GCA CCA AGT TGG GCA TGA ACG A; <قوي>MYH6 F: GCA AAG TAC TGG ATG ACA CGC T; <قوي>MYH6 R: GTC ATT GCT GAA ACC GAG AAT G |
| نصاب القرص الغزل متحد البؤر | Zeiss | SickKids مرفق التصوير | |
| ReproCardio خلايا عضلة القلب المشتقة من خلايا hiPS | ReproCell | RCD001N | تحكم إيجابي في qPCR |
| RNeasy kit صغير | Qiagen | 74106 | لعزل الحمض النووي الريبي ل qPCR |
| Rotor-Gene SYBR Green PCR Kit | Qiagen | 204074 | ل qPCR مع مزيج رئيسي |
| RPMI 1640 | Gibco | A1049101 | ل MSC ، وسط الزراعة المشتركة أحادية الخلية. |
| TaqMan qPCR التمهيدي فحوصات | Thermo Fisher Scientific | 4444556 | ل qPCR |
| Trypan Blue | Life Technologies | T10282 | تلطيخ الخلايا من أجل الجدوى والعد |
| Trypsin | Gibco | 272500108 | لتفكك الخلايا |
| Volocity | Perkin-Elmer | Volocity 6.3 | برنامج التصوير |
| 0.2 & مرشح المسام m | Thermo Fisher Scientific | 566-0020 | لتعقيم وسائط زراعة الأنسجة |
| HERAcell 150i CO2< / sub> حاضنة | Thermo Fisher Scientific | 51026410 | لاحتضان الخلايا |
| Dulbecco محلول ملحي | مخزن مخزن Sigma-Aldrich | D8537 | PBS. 1X ، بدون كلوريد الكالسيوم وكلوريد المغنيسيوم |
| ملقط | Almedic | 7727- A10-704 | لتسليم قلب الفئران. يمكن استخدام أي ملقط مماثل. |
| أدوات العلوم الدقيقة لمقص | 14059-11 | لفرم قلب الفئران. يوصى باستخدام مقص منحني. | |
| أنبوب 50 مل | BD Falcon | 352070 | للتجميع أثناء جمع خلايا عضلة القلب وإجراءات زراعة الأنسجة |
| العامة 15 مل أنبوب | BD Falcon | 352096 | لإجراءات زراعة الأنسجة العامة |
| 6 ألواح | Thermo Scientific Nunc | CA73520-906 | لزراعة الأنسجة |
| أطباق زراعة الأنسجة 10 سم | Corning | 25382-428 | لتكوين الركام |
| مجهر Axiovert 40C | Zeiss | للتصوير الميداني الساطع من خلال زراعة الأنسجة وبقية البروتوكول | |
| 70 & mu ؛ مصفاة الخلية | m Fisherbrand | 22363548 | لضمان تعليق خلية واحدة قبل قياس التدفق الخلوي أو الفرز |
| Triton X-100 | EMD Millipore | 9410-1L | تستخدم في محلول النفاذية ل ICC |
| Hoechst 33342 | Thermo Fisher Scientific | H1399 | Stain المستخدمة أثناء تصور توطين Cx43 |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.