2018年11月26日
在这里, 我们描述了一种临床相关的, 高效率, 无微弱的方法, 重新编程人类的原代成纤维细胞到诱导多能干细胞使用修改 mrna 编码重编程因子和成熟的微 rna-367/302 模拟。还包括评估重新编程效率、扩大克隆 ipsc 菌落和确认多能标记 tra-1-60 的表达的方法。
由于其高效率,该方法可以进一步推进诱导多能干细胞,或IPSC作为研究人类疾病和开发新型干细胞疗法的工具。该协议的主要优点是能够从原发性人类成纤维细胞(包括难以重新编程、相关疾病、老年细胞和衰老成纤维细胞)中生成高质量的无 IPSC。该方法的成功取决于成纤维细胞的最佳RNA转染效率。
调整转染缓冲液的pH值是实现这一目标的关键过程。首先,使用500毫升和100毫升室温预热瓶新鲜减少血清介质来准备转染缓冲液。通过将 pH 米玻璃电极插入缓冲液中,测量 500 毫升瓶中介质的基 pH 值,并在读取 pH 之前等待长达一分钟。
要调整pH,在500毫升瓶中加入三到四毫升的一个氢氧化钠。合上瓶子,混合好。等待五分钟后,打开瓶子,将 pH 仪表的电极插入缓冲液中。
等待 pH 仪表上的读数稳定。继续添加少量一摩尔氢氧化钠,直到 pH 达到 8.15 至 8.17,确保在这个过程中多次校准 pH 米。使用 0.22 微米真空过滤系统过滤消毒转染缓冲液。
将灭菌缓冲液分成五毫升管,空气空间最小。验证要重新编程的成纤维细胞在 40% 到 60% 的汇合。将四毫升 DPBS 转移到 15 毫升锥形管中,并添加 100 微升重组人类层压素 521。
通过上下移液彻底混合。每孔添加一毫升稀释的重组人类层压素521到六孔板的三口井中。在37摄氏度下孵育这种涂层板两小时。
在孵育过程中,温暖6毫升的成纤维细胞膨胀介质和4毫升的电镀介质至37摄氏度。以基本FGF补充电镀介质,最终浓度为每毫升100毫微克,B18R最终浓度为每毫升200毫微克。小心地从40%到60%的成纤维细胞中吸出花的介质。
用五毫升的 DPBS 冲洗细胞。加入三毫升的三丁普辛EDTA,轻轻摇动板,用三辛EDTA覆盖细胞。吸气过量的液体,留下约500微升的三辛,并在37摄氏度下孵育成纤维细胞3分钟。
从培养箱中取出盘子后,用力小心地敲击板的一侧,以清除细胞。查看显微镜下的细胞,检查它们是否分离。向分离的细胞中加入五毫升的成纤维细胞扩张介质,以中和尝试素EDTA。
将细胞收集在15毫升锥形管中,并混合好。使用血细胞计计算细胞,然后将12,000个细胞移液到先前准备的预加热电镀介质的四毫升中。从培养箱中取出涂层板后,从井中吸入稀释的层压素521,确保井面不干燥。
轻轻重新悬浮在电镀介质中的细胞,并将一毫升的细胞悬浮液添加到每个涂层井中。将镀金细胞放入三气组织培养箱中,将低氧或氧气设置为 5%,然后通过上下交替,然后左右运动之间交替,轻轻而彻底地分散细胞,并重复运动两次,确保不旋转板。一夜之间孵育细胞。
同时,在15毫升锥形管中加入4毫升重新编程介质,并将其放在低O两个培养箱中,并用松动的帽子在一夜之间平衡。在转染前至少一小时,从低O两个培养箱中去除平衡重新编程介质。将 bFGF 添加到每毫升 100 毫微克的最终浓度中,将 B18R 添加到每毫升 200 毫微克的最终浓度中,并混合良好。
一次工作一个井,使用一毫升移液器去除花掉的介质。代之以一毫升的重新编程介质,辅以bFGF和B18R。将带细胞的板移回低氧培养箱。
要开始成纤维细胞转染,首先在室温下平衡转染缓冲液的等分约一小时。从负80摄氏度中去除一个33微升的修改 MRNA 和 14 微升的 MIRNA 仿等,并加热到室温约 3 到 5 分钟,直到解冻。在微模糊中短暂地旋转它们。
将转染试剂加热至室温约三至五分钟。反转管子两到三次,混合试剂,并在微模糊中短暂旋转。将279微升室温转染缓冲液转移到无RNA微离心管中,并加入31微升转染试剂。
通过移液彻底混合,在室温下孵育一分钟。将132微升的室温转染缓冲液加入33微升的改性 MRNA 等分,轻轻移液器混合。将 102.6 微升的室温转染缓冲液添加到 MIRNA 模拟的 14 微升等分中,轻轻移液器混合。
为了准备改性 MRNA 的转染组合,添加 310 微升转染缓冲液中的 165 微升,将转染试剂混合到转染缓冲液的 165 微升中,再加 165 微升转染缓冲液,加入改性 MRNA 混合。移液器混合。为了准备MIRNA模拟的转染混合物,添加116.6微升的310微升转染缓冲液,转染试剂混合到116.6微升转染缓冲液,MIRNA模拟混合。
混合良好,在室温下孵育15分钟,使转染缓冲液与修改的 MRNA 和 MIRNA 模拟复杂。从低氧培养箱中取出带细胞的板。在每一个井上滴明智,每井添加100微升,包含复杂、经过的 MRNAs 的转染混合物。
轻轻但彻底搅拌板向上向下,然后左右运动,以分散转染复合物。在每井中加入66.7微升的转染混合物,其中包含复杂的MIRNA模拟在每一个井的降法。轻轻但彻底搅拌板向上向下,然后左右运动,以分散转染复合物。
将带转染细胞的板放入含低氧的三气培养箱中。通过轻轻但彻底地向上向下搅拌板,然后向右移动,分散转染复合物。在第二天改变培养库之前,在培养箱中孵育转染细胞16至20小时。
将四毫升重新编程介质添加到 15 毫升锥形管中,并将其放在低 O 两个培养箱中,并用松动的盖在一夜之间进行平衡。第二天上午,用新的预平衡介质替换含有介质的转染介质,并辅以bFGF和B18R,继续按照协议中所述的转染方案。成功电镀到六井格式的井中重新编程后,成纤维细胞显得非常稀疏。
第一次成功转染后24小时,成纤维细胞失去了主轴形状,采用了更圆润的形态。在整个前三次转染过程中,细胞密度逐渐和持续增加,在第七天至第八天之间出现明显的增殖爆发。到了第10天,细胞出现大体汇合。
第一批IPSC菌落早在第11天就出现了。到了第15天至第17天,IPSC菌落变得庞大而明显,明显不同于周围和完全重新编程的成纤维细胞。多能标记 TRA-1-60 的免疫着色确认了高重新编程效率。
次优电镀密度是本协议中重新编程效率降低的最常见原因。如果电镀密度过低,则出现大细胞状男爵斑块,而 IPSC 菌落未形成。在重新编程的细胞稀释通过后,IPSC作为单菌落生长,很容易与成纤维细胞区分。
它们包装松散,单个细胞的细胞质面积相对较大。在四到七天中,IPSC 大量扩散,形成了一个特征紧密的群体,具有明确的边缘。菌落内的单个细胞显示出一个较大的核部分,具有突出的核糖。
重新编程患者成纤维细胞后,产生的IPSC可以分化成各种体细胞,以阐明疾病导致机制或开发新的再生细胞为基础的治疗。
本文介绍了一种高效、无喂养细胞的方法,通过使用改良的mRNA和microRNA模拟物将人类原代成纤维细胞重编程为诱导多能干细胞(iPSCs)。该协议包括评估重编程效率、扩展iPSC集落以及确认多能性标记表达的方法。
This protocol enables high-efficiency, integration-free reprogramming of human fibroblasts into iPSCs, addressing a critical bottleneck in disease modeling and regenerative therapy development. By generating high-quality iPSCs from difficult-to-reprogram sources such as aged, diseased, or senescent fibroblasts, the method enhances target validation and de-risks translational pipelines. The non-viral, mRNA-based approach supports scalable, GMP-compatible workflows for preclinical and clinical applications.
The method fits within the discovery continuum from target validation through lead identification to preclinical efficacy testing, particularly for diseases involving fibroblast dysfunction or aging-related pathology.