يمكن تنقية خلايا الكبد المشتقة من الخلايا الجذعية متعددة القدرات من خلال فرز الخلايا ، باستخدام مزيج من تلطيخ الميتوكوندريا وجزيء التصاق خلايا الكريات البيض المنشط (ALCAM ، المعروف أيضا باسم CD166).
مقالة منهجية
يمكن تنقية خلايا الكبد المشتقة من الخلايا الجذعية متعددة القدرات من خلال فرز الخلايا ، باستخدام مزيج من تلطيخ الميتوكوندريا وجزيء التصاق خلايا الكريات البيض المنشط (ALCAM ، المعروف أيضا باسم CD166).
الجذع الجنيني البشري (ES) والخلايا الجذعية المستحثة متعددة القدرات (iPS) لها تطبيقات محتملة في الطب التجديدي القائم على الخلايا لعلاج الأعضاء المريضة بشدة بسبب تكاثرها غير المحدود وخصائصها متعددة القدرات. ومع ذلك ، فإن التمييز بين الخلايا الجذعية الجنينية / الجذعية المستحثة متعددة القدرات البشرية إلى أنواع خلايا مستهدفة نقية بنسبة 100٪ يمثل تحديا بسبب حساسيتها العالية للبيئة. يحدث تكوين الورم بعد الزرع بسبب الخلايا الملوثة والمكاثرة وغير المتمايزة ، مما يجعل تقنية التنقية العالية ضرورية لتحقيق آمن للطب التجديدي. للتخفيف من خطر تكوين الأورام، تم تطوير تقنية عالية التنقية لخلايا الكبد البشرية المشتقة من الخلايا الجذعية المستحثة متعددة القدرات. تستخدم الطريقة FACS (فرز الخلايا المنشط بالتألق) باستخدام مزيج من المحتوى العالي للميتوكوندريا وعلامة سطح الخلية ALCAM (جزيء التصاق خلايا الكريات البيض المنشط) دون تعديل وراثي. 97٪ ± 0.38٪ (ن = 5) من خلايا الكبد المنقاة باستخدام هذه الطريقة أظهرت تعبيرا عن بروتين الألبومين. تهدف هذه المقالة إلى توفير إجراءات مفصلة لهذه الطريقة ، كما هو مطبق على أحدث طريقة تمايز ثنائية الأبعاد لخلايا iPS البشرية إلى خلايا الكبد.
تعتبر الخلايا الجذعية الجنينية والمستحثة متعددة القدرات (ES و iPS ، على التوالي) مصادر خلايا واعدة للعلاجات التجديدية. ومع ذلك ، يمكن أن تختلف كفاءة تمييز هذه الخلايا إلى أنواع محددة من الخلايا المستهدفة ، حتى عند استخدام نفس خط الخلية والبروتوكول والمجرب1،2،3،4. يمكن أن يعزى هذا التباين إلى الحساسية العالية لخلايا ES / iPS البشرية لبيئتها. لذلك ، من الصعب حاليا الحصول على خلايا مستهدفة نقية باستمرار. لتحقيق الطب التجديدي الآمن للغاية ، من الأهمية بمكان القضاء على الخلايا التكاثرية والخلايا الجذعية غير المتمايزة في الخلايا العلاجية ، وتكنولوجيا التنقية المتقدمة للخلايا المستهدفة ضرورية5،6،7.
فارز الخلايا هو جهاز يحلل الخلايا الفردية على الفور ويفرز الخلايا الحية ذات الأهمية بناء على قوة إشارة الفلورسنت ، مما يوفر حلا واعدا. يمكن تحقيق ذلك من خلال تلطيخ الأجسام المضادة لعلامات السطح الخاصة بنوع الخلية أو من خلال استخدام التعبيرات الجينية للمراسل الخاص بنوع الخلية. باستخدام هذه التقنية ، هناك العديد من التقارير حول طرق تنقية خلايا عضلة القلب المشتقة من الخلايا الجذعيةمتعددة القدرات 8،9،10 وخلايا الكبد11،12. طور هاتوري وآخرون طريقة مبتكرة لتنقية الميتوكوندريا باستخدام فارز الخلايا13. الاستفادة من حقيقة أن خلايا عضلة القلب لها متطلبات طاقة عالية من خلال نشاط الميتوكوندريا ، يمكن استخدام تلطيخ الخلايا بالصبغة الحية الإرشادية للميتوكوندريا TMRM (رباعي ميثيل رودامين ميثيل استر) لتسمية وتنقية خلايا عضلة القلب بدرجة عالية بواسطة FACS من الأجسام الجنينية المشتقة من الخلايا الجذعية الجنينية البشرية التي تحتوي على أنواع مختلفة من الخلايا. تم تأكيد عدم وجود ورم من خلال فحوصات تشكيل الورم المسخي مع خلايا عضلة القلب المنقى. علاوة على ذلك ، اكتشف Yamashita et al. بشكل غير متوقع طريقة لتنقية خلايا الكبد من الأجسام الجنينية المشتقة من الخلايا الجذعية الجنينية البشرية عن طريق عزل الكسور ذات النشاط العالي للميتوكوندريا والتعبير الإيجابي ALCAM14. الأساس المنطقي لهذه الطريقة هو أن خلايا الكبد تحتوي أيضا على عدد كبير نسبيا من الميتوكوندريا بسبب استهلاكها العالي ل ATP لاستقلاب المغذياتوإزالة السموم 15 ، وتعبر خلايا الكبد عن ALCAM ، وهو عضو في عائلة الغلوبولين المناعي الفائقة ، والتي تلعب دورا في التصاق الخلايا والهجرة16.
تطلبت الطرق السابقة عالية التنقية لخلايا الكبد المشتقة من الخلايا الجذعية متعددة القدرات تعديلات وراثية ، وكانت طرق التنقية غير الجينية منخفضةالكفاءة 17. الطريقة غير الوراثية للميتوكوندريا لها ميزة لتحقيق نقاء عالي. عند الحاجة إلى الخلايا السلفية الكبدية ، يمكن اختيار الطرق المستندة إلى CD133 و CD13 أو Dlk118,19. على الرغم من تقدم دقة تقنية تحرير الجينوم ، إلا أنه لا يمكن القضاء تماما على المخاطر المحتملة للتغيرات الجينومية غير المتوقعة (مثل التسرطن). يمكن أن تكون الطرق القائمة على نشاط الميتوكوندريا ، دون إشراك التعديل الوراثي ، خالية من هذه المخاطر.
نتيجة لفحص مؤشرات الميتوكوندريا المختلفة في خلايا عضلة القلب للفئران حديثي الولادة ، لوحظ أن TMRM تختفي تماما في غضون 24 ساعة ، بينما بقيت الأصباغ الأخرى لمدة 5 أيام على الأقل13. علاوة على ذلك ، من المهم ملاحظة أن TMRM و JC-1 لم يؤثرا على صلاحية الخلية عند تقييمهما باستخدام مقايسة بروميد 3- (4،5-ثنائي ميثيل ثيازول-2-يل) -2،5-ثنائي فينيل تيترازوليوم بروميد (MTT) ، بينما أظهرت أصباغ أخرى تأثيرات متفاوتة على صلاحية الخلية13. TMRM يدل على سلامة أعلى.
حتى الآن ، تم تطوير العديد من طرق التمايز ثنائية الأبعاد (2D) كنهج أكثر كفاءة لإحداث التمايز مقارنة بتكوين الجسم الجنيني ثلاثي الأبعاد (3D). وذلك لأن المركبات المحفزة للتمايز التدريجي أو السيتوكينات يمكن أن تدار بشكل موحد للخلايا على مستوى 2D ، بدلا من مساحة 3D. في هذه الدراسة ، تم تعديل الطريقة20 المبلغ عنها سابقا للحث على التمايز في خلايا الكبد البشرية المشتقة من الخلايا الجذعية المستحثة متعددة القدرات. هنا ، يتم وصف تفاصيل إجراءات تمايز 2D الحديثة وتنقية خلايا الكبد المشتقة من خلايا iPS البشرية.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
استخدمت هذه الدراسة خلايا iPS البشرية التي تم الحصول عليها تجاريا (سلالة 253G1) (انظر جدول المواد).
1. صيانة الخلايا الجذعية المستحثة متعددة القدرات البشرية
2. التمايز الكبدي للخلايا الجذعية المستحثة متعددة القدرات البشرية في الثقافات ثنائية الأبعاد
ملاحظة: راجع الشكل 1 أ لمعرفة الجدول اليومي للتمايز الكبدي. طوال العملية ، استخدم ألواح استزراع 6 آبار وأضف 2 مل من وسط الغسيل أو الاستزراع المخصص لكل بئر. الحفاظ على حالة زراعة الخلايا عند رطوبة 100٪ ، 5٪ CO2 ، و 20٪ O2 عند 37 درجة مئوية.
3. تحضير الخلايا لتنقية خلايا الكبد البشرية المشتقة من الخلايا الجذعية المستحثة متعددة القدرات
4. تحليل FACS وفرز خلايا الكبد المشتقة من الخلايا الجذعية المستحثة متعددة القدرات البشرية
5. الكيمياء الخلوية المناعية للكشف عن خلايا الكبد البشرية المشتقة من الخلايا الجذعية المستحثة متعددة القدرات
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يوضح الجدول الزمني للعمليات التي تحفز الخلايا الجذعية المستحثة متعددة القدرات البشرية على التمايز إلى خلايا كبدية من خلال ثقافة ثنائية الأبعاد (الشكل 1 أ) وخصائص الخلية التمثيلية (الشكل 1 ب). تقريبا في يوم التمايز 12 ، بدأت الخلايا في إظهار أشكال الخلايا متعددة الأضلاع والنوى المستديرة ، وهي سمة من سمات خلايا الكبد. أظهرت بعض خلايا الكبد أيضا تعدد النوى.
تم إجراء تحليل FACS باستخدام الخلايا في يوم التمايز 27. لتحديد مجتمع ALCAM +...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
نظرا لوظائفها في استقلاب المغذيات وإزالة السموم ، تمتلك خلايا الكبد عددا كبيرا نسبيا من الميتوكوندريا مقارنة بأنواع الخلاياالأخرى 15. ALCAM هو عضو في عائلة الغلوبولين المناعي الفائقة ويلعب دورا في التصاق الخلايا والهجرة. يتم التعبير عنها في أنواع مختلفة من الخلايا ، بما في ذلك الخلايا الكبدية والظهارية واللمفاوية والنخاعية والخلايا الليفيةوالخلايا العصبية 16. من خلال استخدام مزيج من الطريقة القائمة على الميتوكوندريا والجسم المضاد ALCAM ، تم تحديد خلايا الكبد البشرية المشتقة...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.
تم دعم هذا العمل من قبل وزارة التعليم والثقافة والرياضة والعلوم والتكنولوجيا رقم المنحة [23390072].
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| 253G1 خط خلية iPS البشري | RIKEN BioResource Research | Center HPS0002 | |
| 4 ٪ بارافورمالدهايد | FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation | 163-20145 | |
| Activin A Solution ، بشري ، مؤتلف | NACALAI TESQUE، INC. | 18585 | |
| الأجسام المضادة للنوى ، استنساخ 235-1 | Chemicon | MAB1281 | الجسم المضاد ضد المستضد النووي البشري |
| B-27 Supplement (50x) ، خال من المصل | Thermo Fisher Scientific | 17504044 | |
| BD FACSAria III | BD Biosciences | Cell Sorter | |
| CHIR-99021 | MedChemExpress | HY-10182 | |
| سيكلوسبورين أ | فوجي فيلم واكو بيور كيماويكال كوربوريشن | 035-18961 | |
| كولاجيناز | فوجي فيلم واكو بيور كيماويكال كوربوريشن | 034-22363 | |
| مخفضة عامل النمو كورنينج ماتريجيل (GFR) مصفوفة الغشاء القاعدي | كورنينج | 354230 | مصفوفة غشاء القاعدي الشبيهة بالهلام |
| CultureSure Y-27632 | FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation | 036-24023 | مثبط الصخور |
| ديكساميثازون | فوجي فيلم واكو بيور كيماويكال كوربوريشن | 047-18863 | |
| ثنائي ميثيل سلفوكسيد (DMSO) فوجي | فيلم واكو بيور كيميكال كوربوريشن | 047-29353 | |
| الحمار المضاد للماعز IgG (H + L) الجسم المضاد الثانوي الممتز ، Alexa Fluor 488 | Thermo Fisher Scientific | A-11055 | |
| الحمار المضاد للفأر IgG (H + L) الجسم المضاد الثانوي عالي الامتصاص ، Alexa Fluor 546 | Thermo Fisher Scientific | A10036 | |
| الحمار المضاد للأرانب IgG (H + L) الجسم المضاد الثانوي عالي الامتصاص ، Alexa Fluor 488 | Thermo Fisher Scientific | A-21206 | |
| Falcon 5 مل أنبوب اختبار البوليسترين القاع المستدير ، مع مصفاة الخلية Snap Cap | Corning | 352235 | |
| مصل | الأبقار الجنينيةBiowest | 51820-500 | |
| مكمل GlutaMAX | Thermo Fisher Scientific | 35050061 | Dipeptide L-Alanyl-L-Glutamine |
| الإنسان / الفأر / الفئران / ALCAM / CD166 الأجسام المضادة | R & D Systems | AF1172 | |
| Hydrocortisone 21-hemisuccinate ملح الصوديوم | Sigma-Aldrich | H2270 | |
| iMatrix-511 الحرير | Nippi | 892021 | |
| ImmunoBlock | KAC | CTKN001 | محلول حجب |
| ITS-G الملحق (& مرات ؛ 100) | شركة FUJIFILM Wako Pure Chemical | Corporation 090-06741 | |
| شركة Leibovitz's L-15 Medium | FUJIFILM Wako Pure Chemical | Corporation 128-06075 | |
| N-Hexanoic-Try-Ile-(6)-أميد أميد هيكسانويك (ثنائي هكسا) | تورونتو للكيماويات البحثية | H293745 | |
| الأرنب متعدد النسيلة الألبومين المضاد للإنسان | داكو | A0001 | |
| بولي أوكسي إيثيلين سوربيتان مونولورات (توين 20) | NACALAI TESQUE، INC. | 28353-85 | |
| RPMI-1640 | FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation | 189-02025 | |
| الصوديوم L-Ascorbate | NACALAI TESQUE، INC. | 03422-32 | |
| StemFit AK02N | REPROCELL | RCAK02N | |
| تيرابايت (10x) | NACALAI TESQUE، INC. | 12748-31 | |
| تتراميثيل رودامين ، إستر الميثيل (TMRM) ثيرمو | فيشر العلمي | T668 | |
| تريتون X-100 | NACALAI TESQUE، INC. | 28229-25 | |
| Trypan Blue Solution | NACALAI TESQUE، INC. | 20577-34 | |
| TRYPSIN 250 | Difco | 215240 | |
| محلول مرق فوسفات التربتوز | Sigma-Aldrich | T8159 |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه
طلب إذن