تصف هذه المخطوطة بروتوكولا مفصلا لتمايز الخلايا الجذعية الجنينية البشرية (hESCs) إلى خلايا وظيفية تشبه خلايا الكبد (HLCs) من خلال استكمال أكتيفين A وCHIR99021 باستمرار أثناء التمايز hESC إلى بطانة الرحم النهائية (DE).
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
* These authors contributed equally
تصف هذه المخطوطة بروتوكولا مفصلا لتمايز الخلايا الجذعية الجنينية البشرية (hESCs) إلى خلايا وظيفية تشبه خلايا الكبد (HLCs) من خلال استكمال أكتيفين A وCHIR99021 باستمرار أثناء التمايز hESC إلى بطانة الرحم النهائية (DE).
الوظائف المحتملة للخلايا الشبيهة بالخلايا الكبدية (HLCs) المستمدة من الخلايا الجذعية الجنينية البشرية (hESCs) تبشر بالكثير لنمذجة الأمراض وتطبيقات فحص الأدوية. 10- إن هذه الطريقة هي طريقة فعالة وقابلة للاستنساخ لتمايز مركبات الكربون الهيدروفلورية إلى مركبات سداسية الهكربون الوظيفية. ويعتبر إنشاء سلالة من الاندوديرم خطوة رئيسية في التمايز بين المراكز العليا. من خلال طريقتنا، ونحن تنظيم مسارات الإشارات الرئيسية من خلال استكمال مستمر أكتيفين A وCHIR99021 خلال التمايز hESC إلى endoderm نهائي (DE)، تليها جيل من خلايا السلف الكبدي، وأخيرا HLCs مع مورفولوجيا خلايا الكبد نموذجية في طريقة حكمية مع الكواشف محددة تماما. وHESC المشتقة من HLCs التي تنتجها هذه الطريقة التعبير عن علامات مرحلة محددة (بما في ذلك الألبومين، مستقبلات HNF4α النووية، وتوروشولات الصوديوم cotransporting polypeptide (NTCP))، وتظهر خصائص خاصة تتعلق خلايا الكبد ناضجة والوظيفية (بما في ذلك تلطيخ الأخضر إيندوكيانين، تخزين الجليكوجين، تلطيخ hematoxylin-eosin والنشاط CYP3)، ويمكن أن توفر منصة لتطوير التطبيقات القائمة على HLC في دراسة أمراض الكبد.
الكبد هو جهاز الأيضية للغاية التي تلعب عدة أدوار, بما في ذلك السمية, تخزين الجليكوجين, وإفراز وتوليف البروتينات1. مسببات الأمراض المختلفة والأدوية والوراثة يمكن أن يسبب تغيرات مرضية في الكبد وتؤثر على وظائفه2،3. تلعب خلايا الكبد ، باعتبارها الوحدة الوظيفية الرئيسية للكبد ، دورا مهما في أنظمة دعم الكبد الاصطناعي والقضاء على سمية الدواء. ومع ذلك ، فإن مورد خلايا الكبد البشرية الأولية محدود في العلاج القائم على الخلايا ، وكذلك في أبحاث أمراض الكبد. لذلك ، فإن تطوير مصادر جديدة للخلايا الكبدية البشرية الوظيفية هو اتجاه بحثي مهم في مجال الطب التجديدي. منذ عام 1998 عندما تم إنشاء hESCs4، وقد تم النظر على نطاق واسع hESCs من قبل الباحثين بسبب إمكاناتها التمايز متفوقة (أنها يمكن أن تفرق في أنسجة مختلفة في بيئة مناسبة) ودرجة عالية من التجديد الذاتي، وبالتالي توفير خلايا المصدر المثالي للكبد الاصطناعي الحيوي، وزرع خلايا الكبد وحتىهندسة أنسجةالكبد 5 .
حاليا، يمكن زيادة كفاءة التمايز الكبدي بشكل كبير من خلال إثراء اندوديرم6. في تمايز النسب من الخلايا الجذعية إلى بطانة الرحم، ومستويات عامل النمو تحويل β (TGF-β) الإشارات ومسارات الإشارات WNT هي العوامل الرئيسية في عقدة مرحلة تشكيل بطانة الرحم. تفعيل مستوى عال من TGF-β وWNT الإشارات يمكن أن تعزز تطوير endoderm7,8. أكتيفين A هو السيتوكين تنتمي إلى عائلة فائقة TGF-β. لذلك ، يستخدم Activin A على نطاق واسع في تحريض الإندوديرم للخلايا الجذعية متعددة القدرات المستحثة البشرية (hiPSCs) وhESCs9،10. GSK3 هو بروتين سيرين ثريونين كيناز. وقد وجد الباحثون أن CHIR99021، مثبط محدد من GSK3β، يمكن أن تحفز إشارات WNT نموذجية، ويمكن أن تعزز تمايز الخلايا الجذعية في ظل ظروف معينة، مما يشير إلى أن CHIR99021 لديه القدرة على تحفيز تمايز الخلايا الجذعية في endoderm 11،12،13.
هنا نبلغ عن طريقة فعالة وقابلة للاستنساخ لتحفيز التمايز الفعال للمركبات الهيدروفلورية إلى مركبات إتش إل سي وظيفية. أنتجت الإضافة المتتابعة ل Activin A و CHIR99021 حوالي 89.7±0.8٪ SOX17 (DE marker) خلايا إيجابية. بعد أن نضجت هذه الخلايا في المختبر، عبرت عن علامات محددة كبدية ومارست مورفولوجيا تشبه الخلايا الكبدية (استنادا إلى تلطيخ الهيماتوكسيلين -إيوزين (H و E)) ووظائف ، مثل امتصاص الأخضر الإندوسيانين (ICG) وتخزين الجليكوجين ونشاط CYP3. وتبين النتائج أن hESCs يمكن تمييزها بنجاح إلى HLCs وظيفية ناضجة بهذه الطريقة ويمكن أن توفر أساسا للبحوث المتعلقة بأمراض الكبد وفحص الأدوية في المختبر.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
1. صيانة الخلايا الجذعية
ملاحظة: بروتوكول صيانة الخلية الموضحة أدناه ينطبق على خط الخلية hES03 الاحتفاظ بها في أحادية تابعة. بالنسبة لجميع البروتوكولات التالية في هذه المخطوطة، يجب التعامل مع الخلايا تحت خزانة السلامة البيولوجية.
2. مرور الخلايا الجذعية والتمايز
3. تشكيل دي
4. التفريق بين خلايا السلف الكبدي
5. تمايز خلايا الكبد
6. عزل الحمض النووي الريبي، توليف cDNA وتحليل RT-qPCR
7. التحقق من المناعة من التمايز
8. تحليل لطخة الغربية
9. إندوسياناين امتصاص الأخضر
10. دوري حمض شيف (PAS) تلطيخ وهيماتوكسيلين-إيوزين (H &؛ E) تلطيخ
11. المقايسة لنشاط CYP
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الرسم التخطيطي لحث HLC من hESCs والصور التمثيلية ذات المجال الساطع لكل مرحلة تمايز تظهر في الشكل 1. في المرحلة الأولى، تمت إضافة أكتيفين A وCHIR99021 لمدة 3 أيام لحث الخلايا الجذعية على تشكيل خلايا إندوديرم. في المرحلة الثانية ، تمايزت خلايا بطانة الرحم إلى خلايا سلف كبدية بعد علاجها بوسط تمايز لمدة 5 أيام. في المرحلة الثالثة، نضجت خلايا الكبد المبكرة وتباينت في HLCs بعد 10 أيام في HGF وOSM(الشكل 1A). في المرحلة النهائية من التمايز، أظهرت الخلايا النمط الظاهري ا...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
هنا، نقدم طريقة تدريجية تحفز HLCs من hESCs على ثلاث مراحل. وفي المرحلة الأولى، استخدمت أكتيفين ألف وCHIR99021 لتمييز مركبات الكربون الهيدروفلورية إلى DE. وفي المرحلة الثانية، استخدمت الخلايا السلفية KO-DMEM وDMSO لتمييز DE إلى خلايا سلف كبدية. وفي المرحلة الثالثة، استخدمت HZM بالإضافة إلى HGF وOSM وهيدروكورتيزون 21-hemisuccinate ملح الصوديوم لمواصلة التمييز بين خلايا السلف الكبدي إلى HLCs.
10- وينبغي أخذ الخطوات الحاسمة التالية في الاعتبار عند استخدام البروتوكول. كثافة التمايز الأولي للخلايا و...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
وليس لدى صاحبي البلاغ ما يكشفان عنه.
وقد دعم هذا العمل المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (رقم 81870432 81570567 إلى شركة X.L.Z. (رقم 81571994 إلى شركة P.N.S.)؛ مؤسسة العلوم الطبيعية لمقاطعة غوانغدونغ، الصين (رقم 2020A1515010054 إلى P.N.S.)، مؤسسة جامعة لي كا شينغ شانتو (رقم L1111 2008 إلى P.N.S.). نود أن نشكر البروفيسور ستانلي لين من كلية الطب بجامعة شانتو على المشورة المفيدة.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| 2-Mercaptoethanol | Sigma | M7522 | لتمايز السلف الكبدي |
| 488 المسمى الماعز ضد الفأر IgG | ZSGB-BIO | ZF-0512 | بالنسبة ل IF ، الجسم المضاد الثاني |
| 488 المسمى الماعز ضد الأرنب IgG | ZSGB-BIO | ZF-0516 | ل IF ، تقنيات الخلايا الجذعية للجسم المضاد الثاني |
| Accutase | 7920 | لمرور الخلية | |
| Activin A | peproTech | 120-14E | لتكوين الأديم الباطن النهائي |
| مضاد للألبومين (ALB) | Sigma-Aldrich | A6684 | ل IF و WB ، الجسم المضاد الأساسي |
| المضاد للإنسان Oct4 | Abcam | Ab19587 | ل IF ، الجسم المضاد الأساسي |
| المضاد للبروتين الجنيني (AFP) | Sigma-Aldrich | A8452 | ل IF و WB ، الجسم المضاد الأساسي |
| Anti -SOX17 | Abcam | ab224637 | بالنسبة ل IF ، الجسم المضاد الأساسي |
| المضاد للخلايا الكبدية العامل النووي 4 ألفا (HNF4 α) | Sigma-Aldrich | SAB1412164 | ل IF ، ملحق الجسم المضاد |
| الأساسي B-27 | Gibco | 17504-044 | لتكوين الأديم الباطن النهائي |
| BSA | Beyotime | ST023-200g | لحجب الخلايا |
| CHIR99021 | Sigma-Aldrich | SML1046 | لتكوين الأديم الباطن النهائي |
| DAPI | Beyotime | C1006 | للتلوين النووي |
| DEPC-water | Beyotime | R0021 | لحل الحمض النووي الريبي |
| DM3189 | MCE | HY-12071 | لتكوين الأديم الباطن |
| النهائي DMEM / F12 | Gibco | 11320-033 | لزراعة الخلايا |
| DMSO | Sigma-Aldrich | D5879 | لتمايز السلف الكبدي |
| DPBS | Gibco | 14190-144 | لزراعة الخلايا |
| GlutaMAX | Gibco | 35050-061 | لتمايز السلف الكبدي |
| H& طقم تلطيخ E | Beyotime | C0105S | لليد & E تلطيخ |
| عامل نمو خلايا الكبد (HGF) | peproTech | 100-39 | لتمايز خلايا الكبد |
| HepatoZYME-SFM (HZM) | جيبكو | 17705-021 | لتمايز خلايا الكبد |
| هيدروكورتيزون -21-هيميسوكسينات | سيجما ألدريتش | H4881 | لتمايز خلايا الكبد |
| إندوسيانين | سانجون للتكنولوجيا الحيوية | A606326 | لتلوين الإندوسيانين |
| Knock Out DMEM | Gibco | 10829-018 | لتمايز السلف الكبدي |
| Knock Out SR متعدد الأنواع | Gibco | A31815-02 | لتمايز السلف الكبدي |
| Matrigel hESC | المؤهل 354277 | Corning لزراعة الخلايا | |
| MEM NeAA | Gibco | 11140-050 | لتمايز السلف الكبدي |
| mTesR 5X تقنيات | الخلايا الجذعية | 85852 | لزراعة الخلايا |
| mTesR تقنيات | الخلايا الجذعية | 85851 | لزراعة الخلايا |
| Oncostatin (OSM) | peproTech | 300-10 | لتمايز خلايا الكبد |
| P450 - CYP3A4 (لوسيفيرين - PFBE) | Promega | V8901 | لنشاط CYP450 |
| طقم تلطيخ PAS | Solarbio | G1281 | لتلطيخ PAS |
| القلم / البكتيريا العقدية | Gibco | 15140-122 | لتمايز الخلايا |
| الماعز المترافق بيروكسيداز المضاد للفأر IgG | ZSGB-BIO | ZB-2305 | ل WB ، الجسم المضاد |
| الثاني المخزن المؤقت لتخفيف الأجسام المضادة الأولية ل ؛ Western Blot | Beyotime | P0256 | لتخفيف الأجسام المضادة الأولية |
| ReverTraAce qPCR RT Kit | TOYOBO | FSQ-101 | لتخليق (كدنا |
| RNAiso Plus | TaKaRa | 9109 | لعزل الحمض النووي الريبي |
| RPMI 1640 | Gibco | 11875093 | لتكوين الأديم الباطن النهائي |
| سانجون | للتكنولوجيا الحيوية | A600669 | لإعداد الأجسام المضادة الثانية |
| SYBR Green Master Mix | Thermo Fisher Scientific | A25742 | لتحليل RT-PCR |
| Torin2 | MCE | HY-13002 | لتشكيل الأديم الباطن النهائي |
| Tween | Sigma-Aldrich | WXBB7485V | لتحضير العازلة للغسيل |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.