يصف هذا البروتوكول طريقة للتمايز الكيميائي واستزراع الخلايا السلفية العصبية المشتقة من الخلايا الجذعية متعددة القدرات التي يسببها الخنازير (piPSCs).
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
يصف هذا البروتوكول طريقة للتمايز الكيميائي واستزراع الخلايا السلفية العصبية المشتقة من الخلايا الجذعية متعددة القدرات التي يسببها الخنازير (piPSCs).
الخلايا العصبية المشتقة من iPSC جذابة في نماذج المختبر لدراسة تكوين الخلايا العصبية والتغيرات المظهرية المبكرة في الأمراض العقلية, أساسا عندما تكون معظم النماذج الحيوانية المستخدمة في البحوث قبل السريرية, مثل القوارض, غير قادرة على تلبية معايير ترجمة النتائج إلى العيادة. تعتبر الرئيسيات والأنياب والخنازير غير البشرية نماذج أكثر ملاءمة لأغراض البحث الطبي الحيوي وتطوير الأدوية ، ويرجع ذلك أساسا إلى أوجه التشابه الفسيولوجية والوراثية والتشريحية مع البشر. اكتسب نموذج الخنازير اهتماما خاصا بعلم الأعصاب الانتقالي ، مما يتيح اختبار السلامة وزرع الخنازير. هنا يتم وصف جيل iPSCs الخنازير جنبا إلى جنب مع تمايزها الإضافي إلى الخلايا السلفية العصبية (الشخصيات غير القابلة للعب). عبرت الخلايا المتولدة عن علامات NPC Nestin و GFAP ، والتي أكدها RT-qPCR ، وكانت إيجابية ل Nestin و b-Tubulin III و Vimentin عن طريق التألق المناعي. تظهر هذه النتائج الدليل على توليد خلايا شبيهة ب NPC بعد الحث في المختبر مع مثبطات كيميائية من نموذج حيواني كبير ، وهو نموذج مثير للاهتمام ومناسب لأبحاث الطب التجديدي والانتقالي.
على الرغم من أن العديد من الباحثين يهدفون إلى فهم أفضل للآليات الخلوية والتطور المرضي للأمراض العصبية على البشر ، إلا أن هناك العديد من القيود على استخدام التقنيات غير الغازية على البشر مثل التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) ، واستحالة ، في معظم الحالات ، تطبيق التقنيات الغازية مثل تتبع المسالك والتسجيل داخلالخلايا 1. من الصعب أيضا الحصول على أنسجة دماغية بعد الوفاة ذات نوعية جيدة لأن الحالات المعاناة لفترات طويلة للمتبرعين قد تؤثر على الدماغ وتتداخل مع الدراسات2. لذلك ، هناك ضرورة لأن تكون النماذج الحيوانية ، التي تم استخدامها لعدة عقود في الأبحاث الانتقالية ، ذات صلة ومشكوك فيها حتى اليوم. أصبح اختيار نموذج حيواني معين سؤالا مركزيا في التصميم والتخطيط التجريبي الحديث ، مما يوضح أنه من أجل الحصول على نتائج متسقة ، يتطلب اختيار النموذج الأنسب معرفة عميقة ليس فقط بفسيولوجيا الأنواع المختلفة ولكن أيضا الأهم من ذلك ، حول الأهداف المحددة للبحث3.
ومع ذلك ، غالبا ما تقدم النماذج الحيوانية قيودا عند الاستسلام لبنية الدماغ البشري وتطوره نظرا لأنه يحتوي على بعض السمات التنموية والتشريحية والجزيئية والوراثية الفريدة. لذلك ، من الصعب إلى حد ما تفسير واستقراء البيانات التي تم جمعها من المستخدمة في البحث ، مثل البيانات من القوارض1.
من بين مجموعة متنوعة من النماذج الحيوانية المتاحة في الوقت الحاضر ، بما في ذلك النماذج المعدلة وراثيا ، تعتبر بعض الكبيرة ذات قيمة عالية ، مثل الرئيسيات غير البشرية والأنياب والخنازير4. تؤكد أوجه التشابه الفسيولوجية والوراثية والتشريحية بين البشر والخنازير فيما يتعلق بحجم الأعضاء على أهمية هذه النماذج في تطوير الأساليب التشخيصية والعلاجية. على وجه الخصوص ، اكتسب نموذج الخنازير اهتماما خاصا بعلم الأعصاب الانتقالي ، مما يتيح اختبار السلامة وزرع الخنازير. وقد تم استخدامه في الأبحاث المتعلقة بأمراض القلب والأوعية الدموية والرئة والجهاز الهضمي، وعلى وجه الخصوص، لاختبار علاجات جديدة (على سبيل المثال، في دراسات الطب التجديدي بالخلايا الجذعية5، 6).
في هذا السياق ، تعد النماذج المختبرية ، وبشكل أكثر تحديدا الخلايا الجذعية المستحثة (iPSCs) الخلايا العصبية المشتقة من الخلايا الجذعية ، نماذج جذابة للسماح بدراسة تكوين الخلايا العصبية والتغيرات المظهرية المبكرة في الأمراض العقلية ، خاصة عندما تكون معظم النماذج الحيوانية المستخدمة في الأبحاث قبل السريرية ، مثل القوارض ، غير قادرة على تلبية معايير ترجمة النتائج إلى العيادة.
وقد استفاد استخدام iPSCs إلى حد كبير علم الأعصاب من خلال السماح بنمذجة الأمراض في المختبر, لا سيما عن طريق استخدام الخلايا السلفية العصبية المشتقة من iPSCs (NPC), منذ أن أظهرت الشخصيات غير القابلة للعب أن تكون أداة مثيرة للاهتمام لنمذجة الأمراض في المختبر 7,8,9. وقد تم إنشاء iPSCs بنجاح من المرضى الذين يعانون من مرض الزهايمر10, الفصام11, والعديد من الأمراض الأخرى مثل مرض باركنسون, متلازمة ريت, ضمور العضلات الشوكي, متلازمة داون, والتصلب الجانبي الضموري كما جمعت من قبل Mungenast والمتعاونين2. كما تم الإبلاغ عن أنظمة النماذج الحيوانية قبل السريرية باستخدام الشخصيات غير القابلة للعب المشتقة من iPSC كترقيع وظيفي للعمود الفقري مع الحد الأدنى من الاستجابة المناعية أو عدم اكتشافها 12,13,14.
هنا, يتم وصف توليد iPSCs الخنازير ومزيد من التمايز الكيميائي إلى الخلايا السلفية العصبية المفترضة (الشكل 1 والشكل 2). عبرت الخلايا المتولدة عن علامات NPC Nestin و GFAP ، والتي تم تأكيدها بواسطة RT-qPCR ، وكانت إيجابية ل Nestin و β-Tubulin III و Vimentin عن طريق التألق المناعي. تظهر هذه النتائج دليلا على توليد خلايا شبيهة بالشخصيات غير القابلة للعب بعد الحث في المختبر مع مثبطات كيميائية من نموذج حيواني كبير ، وهو نموذج مهم ومناسب لأبحاث الطب التجديدي والانتقالي.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تمت الموافقة على هذه التجارب من قبل لجنة الأخلاقيات حول التجارب على التابعة لكلية علوم وهندسة الأغذية ، جامعة ساو باولو (أرقام التصاريح: رقم 5130110517 و رقم 4134290716).
ملاحظة: يتم تنفيذ جميع الإجراءات التي تنطوي على الاستزراع الخلوي والحضانات في جو متحكم فيه (38.5 درجة مئوية و 20٪ ثاني أكسيد الكربونفي الهواء ، الرطوبة القصوى). تم إجراء المرور الخلوي عن طريق حضانة لمدة 5 دقائق مع كاشف التفكك وتم استعادة الخلايا بعد الطرد المركزي (300 × جم).
1. إعادة برمجة الخلايا الليفية الخنازير في iPSC
2. تحريض iPSCs الخنازير في الشخصيات غير القابلة للعب
3. مرور NPC
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
توصيف piPSC
يهدف التوصيف إلى تحديد اكتساب تعدد القدرات للخلايا المعاد برمجتها. لهذا الغرض ، تم إجراء تكوين الجنين ، وتلوين التألق المناعي لعلامات تعدد القدرات ، والتعبير الجيني والتمايز التلقائي إلى أجسام جنينية (EBs).
قدمت مستعمرات الخلايا المتولدة مورفولوجيا مسطحة ومضغوطة في مجموعات الخلايا ذات الحدود المحددة جيدا ، كما هو متوقع ل piPSCs16 و 17 ومتميزة جدا عن مورفولوجيا الخلايا الليفية. كانت إيجابية الفوسفاتيز الق...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
من خلال هذا البروتوكول ، تمت إعادة برمجة الخلايا الليفية في المختبر باستخدام التعبير الخارجي ل OCT4 و SOX2 و c-MYC و KLF4. تم الحفاظ على الخلايا المعاد برمجتها في المختبر لأكثر من 20 مقطعا. عندما تم تقديم هذه السلالات للتمايز العصبي باستخدام مثبطات كيميائية ، عبرت عن علامات الخلايا السلفية العصبية Nestin و GFAP ، والتي أكدها RT-qPCR ، وكانت إيجابية ل Nestin و β-Tubulin III و Vimentin عن طريق التألق المناعي. ومن المثير للاهتمام ، أنه ربما بسبب الطبيعة ا...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المؤلفون ليس لديهم ما يكشفون عنه.
تم تقدير البروفيسور كريستين فرويد للمساعدة في البروتوكولات والمناقشات العلمية. تم دعم هذا العمل ماليا من خلال منح من مؤسسة ساو باولو للأبحاث (FAPESP) (# 2015 / 26818-5 ، # 2017 / 13973-8 و # 2017 / 02159-8) ، والمجلس الوطني للتنمية العلمية والتكنولوجية (CNPq # 433133 / 2018-0) ، وتنسيق تحسين موظفي التعليم العالي (CAPES) (رمز التمويل 001).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| 293FT | Invitrogen | # R70007 | |
| 6 ألواح آبار | Costar | # 3516 | |
| anti-B-Tubulin III | abcam | # ab7751 | |
| anti-NANOG | abcam | # ab77095 | |
| anti-NESTIN | Millipore | # ABD69 | |
| anti-OCT4 | Santa Cruz التكنولوجيا الحيوية | # SC8628 | |
| مضاد ل SOX2 | abcam | # ab97959 | |
| anti-SSEA1 | Millipore | # MAB4301 | |
| مضاد ل TRA1-60 | Millipore | # MAB4360 | |
| مضاد للفيمنتين | أبكام | # ab8069 | |
| B27-ناقص فيتامين أ | تقنيات الحياة | # 12587010 | |
| DMEM / F-12 | تقنيات الحياة | # 11960 | |
| الحمار المضاد للماعز 488 | Invitrogen | # A11055 | |
| EGF | سيجما | # E9644 | |
| مصل الأبقار الجنيني | جيبكو | # 10099 | |
| FGF2 | Peprotech | # 100-18B | |
| GlutaMAX | Gibco | # 35050-061 | |
| Glutamine | Gibco | # 25030-081 | |
| الماعز المضاد للفأر 594 | Invitrogen | # A21044 | |
| الماعز المضاد للأرانب 488 | Invitrogen | # A11008 | |
| Hexadimethrine bromide | Sigma Aldrich | # 107689 | |
| HighCapacity kit | Life Technologies | # 4368814 | |
| IMDM | Gibco | # 12200-036 | |
| KnockOut DMEM / F-12 | Gibco | # 12660-012 | |
| مصل خروج المغلوب استبدال | Gibco | # 10828-028 | |
| LDN-193189 | Sigma-Aldrich | # SML0559 | |
| مجموعة الفوسفاتيز القلوية للكريات | Sigma Aldrich | # 86R | |
| Lipofectamine P3000 &trade ؛ | Invitrogen | # L3000-015 | |
| Matrigel | Corning | # 354277 | |
| Mitomycin C | Sigma Aldrich | # M4287-2MG | |
| N2 | Life Technologies | # 17502048 | |
| Nanodrop ND-1000 | Nanodrop Technologies، Inc. | ||
| تقنيات الحياة | المتوسطة العصبية | # 21103049 | |
| الأحماض الأمينية غير الأساسية | جيبكو | # 11140-050 | |
| البنسلين الستربتومايسين | جيبكو | # 15140-122 | |
| ريفيتا سيل | جيبكو | # A2644501 | |
| رناز خارج | تقنيات الحياة | # 10777019 | |
| SB431542 | Stemgent | # 72232 | |
| StemPro Accutase | Gibco | # A11105-01 | |
| SW28 الدوار | بيكمان كولتر | # 342207 | |
| Trizol | Life Technologies | # 15596026 | |
| TrypLE Express | Gibco | # 12604-021 | |
| & beta ؛ -mercaptoethanol | Gibco | # 21985-023 |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تم نشر هذه المقالة
الفيديو قريباً