يصف هذا البروتوكول تحويل الخلايا الليفية الجلدية إلى خلايا myoblasts وتمايزها إلى ميوتوب. وتستمد خطوط الخلية من المرضى الذين يعانون من اضطرابات عصبية عضلية ويمكن استخدامها للتحقيق في الآليات المرضية واختبار الاستراتيجيات العلاجية.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
يصف هذا البروتوكول تحويل الخلايا الليفية الجلدية إلى خلايا myoblasts وتمايزها إلى ميوتوب. وتستمد خطوط الخلية من المرضى الذين يعانون من اضطرابات عصبية عضلية ويمكن استخدامها للتحقيق في الآليات المرضية واختبار الاستراتيجيات العلاجية.
وقد أعاقت التحقيقات في كل من علم الفيزيولوجيا المرضية والأهداف العلاجية في dystrophies العضلات القدرة التكاثرية المحدودة من myoblasts الإنسان. وقد تم إنشاء عدة نماذج الماوس لكنها إما لا تمثل حقا فيزيولوجيا المرض البشري أو لا تمثل الطيف الواسع من الطفرات الموجودة في البشر. تخليد myoblasts الإنسان الأساسي هو بديل لهذا القيد; ومع ذلك، فإنه لا يزال يعتمد على خزعات العضلات، والتي هي الغازية وليس من السهل المتاحة. في المقابل، خزعات الجلد هي أسهل للحصول على وأقل الغازية للمرضى. يمكن تخليد الخلايا الليفية المشتقة من خزعات الجلد وتمايزها في الخلايا العضلية ، مما يوفر مصدرًا للخلايا ذات الإمكانات الميوجينية الممتازة. هنا ، ونحن وصف سريع وطريقة إعادة برمجة مباشرة من الخلايا الليفية في النسب ميوجيني. يتم نقل الخلايا الليفية مع اثنين من الفيروسات العدسية: hTERT لتخليد الثقافة الأولية و MYODtet-inducible ، والتي عند إضافة doxycycline ، تحفز على تحويل الخلايا الليفية إلى myoblasts ثم تنضج myotubes ، والتي تعبر عن علامات التمايز المتأخر. يمثل هذا البروتوكول السريع للتمايز أداة قوية للتحقيق في الآليات المرضية والتحقيق في العلاجات الحيوية المبتكرة المستندة إلى الجينات أو الأدوية للاضطرابات العصبية العضلية.
النماذج الخلوية التي تم الحصول عليها مباشرة من الأنسجة البشرية مفيدة في نمين العديد من الاضطرابات الوراثية البشرية ، مع ميزة وجود السياق الجيني الأصلي ، وفي كثير من الحالات ، استنساخ نفس السمات الجزيئية والخلوية التي لوحظت في المرضى. في مجال الاضطرابات العصبية العضلية ، كانت خزعات العضلات مصدرًا كبيرًا للعضات العضلية البشرية وساعدت في توضيح الآليات المرضية. بالإضافة إلى ذلك، فهي أداة هامة لاختبار في الجسم الحي من الأدوية والعلاجات الجينية. من ناحية ، اشتقاق myoblasts من شظايا العضلات من السهل نسبيا. من ناحية أخرى ، فإن ثقافة وصيانة myoblasts الأولية هي صعبة ، وذلك بسبب معدل انتشارها المحدود وssescence تكرار في المختبر1. بديل لهذه القيود هو تخليد myoblasts مع إدخال التيلوميراز البشري(hTERT)و / أو كيناز cyclin تعتمد 4(CDK4)الجينات2,3, مع الحفاظ على ملامح العضلات الهيكل العظمى4. ومع ذلك ، فإن منبع myoblasts الأولية لا يزال يعتمد على خزعة العضلات ، وهو إجراء جراحي مع مساوئ للمرضى ، والتي ، في كثير من الحالات ، وعضلاتها في انحطاط المتقدمة. وهكذا، والعضلات من هؤلاء المرضى يتكون من نسبة كبيرة من الأنسجة الدهنية وتليفي و/ أو، وغلة خلايا العضلات أقل، مما يتطلب تنقية الخلايا سابقا إلى تخليد.
على النقيض من خزعات العضلات ، فإن خزعات الجلد أكثر سهولة وأقل ضررًا للمرضى. يمكن أن تستمد الخلايا الليفية الأولية من شظايا الجلد في المختبر. على الرغم من أن الخلايا الليفية لا تتأثر في المقام الأول بالطفرات التي تسبب اضطرابات عصبية عضلية ، إلا أنه يمكن تقسيمها إلى myoblasts. ويمكن تحقيق ذلك عن طريق إدراج جين Myod، وهو عامل نسخ تنظيمي5. في هذه المخطوطة، نحن وصف بروتوكول للحصول على myoblasts عبر مختلفة، من إنشاء الثقافات الخلايا الليفية إلى منبرات myotubes مختلفة (يتم وصف ملخص تمثيلي للأسلوب في الشكل 1).
ويعتمد الاختبار السريري قبل السريري للاستراتيجيات العلاجية على النماذج الخلوية والحيوانية التي تحمل طفرات مماثلة للطفرات الموجودة في المرضى البشريين. على الرغم من أن تطوير النماذج الحيوانية أصبح أكثر جدوى مع تقدم تقنيات تحرير الجينات مثل CRISPR/Cas96، إلا أنه لا يزال صعبًا ومكلفًا. وهكذا، فإن خطوط الخلايا المشتقة من المريض هي خيار يمكن الوصول إليه للحصول على نماذج، تغطي الطيف الكبير من طفرات المرض مثل ضمور العضلات دوشين (DMD). إن عنتع وإنشاء نماذج الخلايا أمران حاسمان لتطوير العلاجات الشخصية لمثل هذه الأمراض.
بين العلاجات الشخصية التي تم التحقيق فيها، exon تخطي الاستراتيجيات هي واحدة من تلك الواعدة لdystrophies العضلات المختلفة7،8. تتكون هذه الاستراتيجية من إنتاج بروتين أقصر ولكن وظيفية. يتم تنفيذ هذا عن طريق إخفاء تعريف exon إلى الجُزَم ، وبالتالي استبعاد إكسون المتحول من الرسول النهائي. هذه هي التكنولوجيا الواعدة جدا التي وافقت عليها إدارة الأغذية والعقاقير لDD. وهكذا، فإننا أيضا وصف في هذا البروتوكول، وأساليب لعابنة الأجهزة myoblasts مع اثنين من خارج مختلفة تخطي التكنولوجيات ذات الصلة: oligonucleotides المضادة للانكارين (AON) و U7snRNA-أدينو المرتبطة بالفيروس (AAV). AON transfection هو أداة جيدة للفحص الأولي لعدة تسلسلات تهدف إلى تعزيز exon تخطي9. ومع ذلك، فإن نشاط الـ AONs عابر. للحصول على تعبير مستمر من تسلسل antisenses، ونحن أيضا استكشاف RNAs النووية الصغيرة (snRNAs) جنبا إلى جنب مع AAV، والسماح توطين النووية وإدراجها في آلية الربط10. U7 هو سنرنا تشارك في معالجة المرنا المرنا الحجر البشري التي يمكن هندستها لربط البروتينات التي سوف تعيد توجيهها إلى spliceosome وتقديم تسلسل antisense11. استخدام تعديل U7 snRNAs في تركيبة مع ناقلات AAV يتغلب على القيود المفروضة على AONs مما أدى إلى استمرار التعبير عن AONs وأفضل نقل الأنسجة ذات الأهمية12. نحن نستخدم الخلايا المستمدة من مرضى DMD لهذا البروتوكول لتوضيح استراتيجية تخطي exon.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
100- وأجريت جميع التجارب والخزعات باتباع القواعد الأخلاقية للمؤسسات المعنية بموافقة مجلس الاستعراض المؤسسي لمستشفيات الأطفال على الصعيد الوطني.
1. بدء ثقافة الخلايا الليفية الجلدية
2. إنشاء خط الخلايا فيبروميابلاستس (FM)
3. بروتوكول التغاير
4. المناعة من ميوتيوبات مختلفة
ملاحظة: بالنسبة إلى الكبت المناعي، يمكنك زراعة الخلايا في أغطية الزجاج أو شرائح الحجرة كما هو مذكور أعلاه.
5. Antisense oligonucleotide transfection
ملاحظة: البروتوكول أدناه هو لtransfection من لوحة 6-جيدا. قم بضبط وحدات التخزين وفقًا لذلك للوحات أصغر أو أكبر. يتم نقل في 100٪ التقاء myoblasts عندما تكون الخلايا جاهزة لخطوة التمايز.
6. AAV1-U7 النقل
ملاحظة: تم تحسين هذا البروتوكول للوحات 6-جيداً. اضبط وحدات التخزين بشكل متناسب مع مساحة السطح الثقافي. يتم نقل في 100٪ التقاء myoblasts عندما تكون الخلايا جاهزة لخطوة التمايز. AAV1 هو النمط المصلي AAV مع أفضل قدرة نقل myoblasts المستزرعة.
7. RNA استخراج
ملاحظة: يجب أن تكون جميع المواد المستخدمة أثناء هذه الخطوة مجانية RNase.
8- تحليل RT-PCR
ملاحظة: في هذه الخطوة، نقدم اقتراح الكواشف للكشف عن التعبير من مرنا ديستروفين، ولكن يمكن تكييفها بسهولة إلى الكواشف الأخرى من اختيار.
9. الكشف عن التعبير عن الديستروفين عن طريق النشاف الغربية
ملاحظة: هذا البروتوكول هو الأمثل لdystrophin، وهو بروتين غشاء كبير. قد تكون هناك حاجة إلى شروط محددة للبروتينات المختلفة.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يوضح هذا البروتوكول كيفية إنشاء ثقافات الخلايا الليفية المشتقة من الجلد البشري وتحويلها إلى myoblasts ثم إلى ميوتوب متمايزة. هذا النوع من خط الخلية مفيد للغاية لدراسة الاضطرابات العصبية العضلية والاختبارات المختبرية للعلاجات المحتملة.
يظهر تمثيل تخطيطي لتحويل الخلايا الليفية في الشكل 1. الشكل 2A يظهر جزء من الجلد والالخلايا الليفية المنبثقة منه. يجب تمرير الخلايا الليفية إلى طبق جديد عند الوصول إلى التقاء (
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
للحصول على خطوط خلايا FM ذات نوعية جيدة، تكون بعض الخطوات حاسمة. وكلما أسرعت عملية خزعة الجلد، كلما كانت فرص الحصول على الخلايا الليفية الصحية أكبر. عدد مرور الثقافات الخلايا الليفية مهم أيضا. الخلايا الأولية لديها قدرة انتشارية محدودة وبعد العديد من الممرات ، تدخل في شيخوخة تكرارية. وبالتالي، فمن الأفضل أن يكون مخزون من الخلايا الليفية في عدد مرور منخفضة وتحويل الخلايا في أقرب وقت ممكن مرور.
خطوة أخرى مهمة هي أيضا أن يكون الإنتاج الفيروسي الذي يحتوي على أقصى قدر من النقاء والكم دقيقة. على سب...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
وقد رخصت مستشفى الأطفال على الصعيد الوطني برنامج تخطي exon 2 الموصوفة هنا إلى Audentes Therapeutics. وقد تلقت K.M.F. وN.W. مدفوعات الإتاوات نتيجة لهذا الترخيص.
ونود أن نشكر الدكتور فنسنت مولي على مشاركته معرفته في الماضي بشأن النموذج. وقد تم دعم هذا العمل من قبل المعاهد الوطنية الأمريكية للصحة المعهد الوطني للاضطرابات العصبية والسكتة الدماغية (R01 NS043264 (K.M.F., وR.B.W.) ، والمعهد الوطني للصحة في الولايات المتحدة من التهاب المفاصل والأمراض العضلية الهيكلية والجلدية (NIAMS) (P50 AR070604-01 (K.M.F., K.M. ، R.N., وN.W.). تلقت N.W. دعم الزمالة من جامعة ولاية أوهايو / مجموعة العضلات مستشفى الأطفال على الصعيد الوطني ومؤسسة فيليب. وقد تم دعم هذا العمل أيضا من قبل صناديق تقديرية داخلية وجزء من exon 2 تخطي العمل وقد تم أيضا بدعم من قبل CureDuchenne (K.M.F.) ورابطة Francaise Contre ليه Myopathies. رقم IRB: IRB #: IRB10-00358/ CR00005138 وIBBCSC#: IBS00000123.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| طبق 100 مم | كورنينج | 430167 | |
| 0.25٪ تريبسين-EDTA ، فينول أحمر | ثيرمو فيشر | 2500056 | |
| 10X محلول ملحي مخزن بالفوسفات (PBS) | فيشر Scientific | BP3994 | |
| لوحة 12 بئر | Corning | 3513 | |
| 20X نقل عازلة | Thermo Fisher | NP00061 | |
| 20X Tris-acetate SDS تشغيل عازلة | Thermo Fisher | LA0041 | |
| 3-8٪ هلام Tris-Acetate | Thermo Fisher | EA0378BOX | |
| 75 سم 2 قارورة | Corning | 430641U | |
| مضاد حيوي مضاد للميكروبات 100X | Thermo Fisher | 15240062 | |
| سلسلة ثقيلة مضادة للميوسين ، الأجسام المضادة للقشر العضلي (sarcomere | دراسات تنموية Hybridome Bank | MF20 التخفيف الطافي | 1:50 |
| مضاد للأكسدة | ثيرمو فيشر | NP0005 | |
| فحص البروتين BCA | ثيرمو فيشر | 23227 | |
| كلوروفورم | سيجما ألدريتش | C2432 | |
| DAPI | ثيرمو فيشر | D3571 | التخفيف 1: 1000 |
| ديجيتونين | ميليبور سيجما | 300410250 مجم | |
| ثنائي ميثيل سلفوكسيد | سيجما ألدريتش | D2438 | |
| DMEM ، نسبة عالية من الجلوكوز ، مكمل GlutaMAX ، بيروفات | ثيرمو فيشر | 10569044 | |
| DNAse I Set (250U) | Zymo Research Corporation | E1010 | |
| Doxycycline Hydrochloride | Fisher Scientific | BP2653-5 | |
| Dup2 بادئات بشرية | Fw_5 'GCTGCTGAAGTTTGTTGG TTTCTC 3'Rv_5 | ' CTTTTGGCAGTTTTTGCC CTGT 3'Dystrophin | |
| الأجسام المضادة | Abcam | ab15277 | التخفيف 1: 200 |
| مصل الأبقار الجنيني | Thermo Fisher | 16000 | |
| Glycine | Sigma-Aldrich | G8898 | |
| الماعز المضاد للفأر ، Alexa Fluor 488 | Thermo Fisher | A11001 | التخفيف 1: 1000 |
| كوكتيل مثبط البروتياز 100X | Thermo Fisher | 78430 | |
| مقياس الدم | Hausser Scientific | 3100 | |
| Hygromycin B | Thermo Fisher | 10687010 | |
| IRDye 680RD الماعز المضاد للأرانب IgG (H + L) | Li-Cor | 926-68071 | التخفيف 1: 5000 |
| نظام انزلاق الغرفة Lab-Tek II CC2 | Thermo Fisher | 15852 | |
| Laemmli | Bioworld | 105700201 | |
| ليبوفيكتامين 3000 كاشف الإرسال | الحراري فيشر | L3000008 | |
| ماتريجل GFR مصفوفة غشاء | Corning | 354230 | |
| ميثانول | فيشر Scientific | A412P-4 | |
| السيد فاترة حاوية التجميد | الحرارية فيشر | 51000001 | |
| غشاء النيتروسليلوز 0.45 & m | GE Healthcare Life | Sciences 10600002 | |
| التحكم في مصل الماعز العادي | Thermo Fisher | 10000C | |
| Odyssey Blocking Buffer (PBS) | Li-Cor | 927-40003 | Blocking Buffer ل Western blot |
| Opti-MEM I Reduced Serum | Medium Thermo Fisher | 11058021 | |
| Paraformaldehyde | Sigma-Aldrich | 158127 | |
| PCR ماستر ميكس | ثيرمو فيشر | K0172 | |
| مثبط الفوسفاتيز | ثيرمو فيشر | A32957 | |
| الدقة بالإضافة إلى معايير اللون المزدوج | بروتين بيو راد | 1610374 | |
| بوروميسين | ثيرمو فيشر | A1113803 | |
| عودة 700 وصمة عار بروتين إجمالية لتطبيع اللطخة الغربية | Li-Cor | 926-11021 | |
| RevertAid طقم | ثيرمو فيشر | K1691 | |
| الحمض النووي الريبي نظيف & المكثف -25 | Zymo Research Corporation | R1018 | |
| مشارط | أسبن الجراحية | 372611 | |
| تمايز خلايا العضلات الهيكلية وسط | Promocell | C23061 | |
| نمو خلايا العضلات الهيكلية | Promocell | C23060 | |
| Triton X-100 | Acros Organics | 215682500 | |
| كاشف | TRIzolثيرمو فيشر | 15596026 | |
| توين 20 | فيشر ساينتفيك | BP337500 | |
| فريزر درجة حرارة منخفضة للغاية | ثيرمو ساینتيك | 7402 | |
| فائق النقاء 0.5 متر EDTA ، درجة الحموضة 8.0 | ثيرمو فيشر | 15575020 | |
| فيكتاشيلد مضاد للتلاشي تصاعد متوسط | Vector Labs | H1000 |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.