Das Ziel dieses Berichts ist es, die Protokolle zu beschreiben, um die retinale Pigmentepithel (RPE) von induzierten pluripotenten Stammzellen (iPS-Zellen) mit unterschiedlichen Größen Embryoidkörpern abzuleiten.
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Methodenartikel
Das Ziel dieses Berichts ist es, die Protokolle zu beschreiben, um die retinale Pigmentepithel (RPE) von induzierten pluripotenten Stammzellen (iPS-Zellen) mit unterschiedlichen Größen Embryoidkörpern abzuleiten.
Pluripotente Stammzellen besitzen die Fähigkeit, sich unbegrenzt zu vermehren und sich in fast jeden Zelltyp zu differenzieren. Darüber hinaus hat die Entwicklung von Techniken zur Umprogrammierung somatischer Zellen in induzierte pluripotente Stammzellen (iPS) Interesse und Begeisterung für die Möglichkeit einer maßgeschneiderten persönlichen regenerativen Medizin geweckt. Die Effizienz der Stammzelldifferenzierung in Richtung einer gewünschten Abstammungslinie bleibt jedoch gering. Das Ziel dieser Studie ist es, ein Protokoll zur Ableitung von retinalem Pigmentepithel (RPE) aus iPS-Zellen (iPS-RPE) zu beschreiben, indem ein Tissue-Engineering-Ansatz angewendet wird, um homogene Populationen von Embryoidkörpern (EBs) zu erzeugen, ein häufiges Zwischenprodukt bei der in vitro-Differenzierung. Das Protokoll wendet die Bildung einer spezifischen Größe von EBs unter Verwendung der Mikrotiterplattentechnologie an. Die Methoden zur Identifizierung von Protein- und Genmarkern von RPE durch Immunzytochemie und Reverse-Transkriptase-Polymerase-Kettenreaktion (RT-PCR) werden ebenfalls erläutert. Schließlich wird die Effizienz der Differenzierung in verschiedenen Größen von EBs beschrieben, die durch Fluoreszenz-aktivierte Zellsortierung (FACS) Analyse von RPE-Markern überwacht werden. Diese Techniken werden die Differenzierung von iPS-Zellen in RPE für zukünftige Anwendungen erleichtern.
Pluripotenten Stammzellen (iPS) -Zellen sind eine Art von pluripotenten Stammzellen durch Umprogrammieren erwachsenen Zellen mit extrinsische Faktoren 1 abgeleitet. Demgegenüber embryonale Stammzellen (WSR), eine andere Art von pluripotenten Stammzelle, aus der inneren Zellmasse des Blastozysten 2-3 erzeugt. Trotz ihrer unterschiedlichen Herkunft iPS-Zellen und WSR in ihrer unbegrenzte Fähigkeit, in vitro und in ihrer Fähigkeit, sich in jeden Zelltyp differenzieren 4-5 replizieren vergleichbar. Diese Eigenschaften der iPS-Zellen machen sie zu idealen Kandidaten für Anwendungen in der personalisierten regenerativen Medizin. Neueste Forschungsanstrengungen auf die Entwicklung von robusten Differenzierungsprotokolle zur Herstellung spezialisierten adulten Zellen einschließlich retinalen Pigmentepithel (RPE) 6-11 konzentriert.
Für mögliche klinische Anwendungen von iPS-abgeleiteten Zellen, ist eine gerichtete Differenzierung für den spezifischen Zelltyp wesentlich. Es gibt verschiedene Methodenzur gerichteten Differenzierung beider WSR und iPS-Zellen in RPE, die sich stark in ihrer Effizienz 6-7, 12-16 variiert veröffentlicht. Wir wissen noch nicht, viele der molekularen Ereignisse, die die Zell- / Gewebe Schicksal während der Entwicklung oder Differenzierung zu regieren. In den letzten Jahren wurden Anstrengungen unternommen, um das Protokoll, das die Differenzierung der Embryonalentwicklung so viel wie möglich nachahmen kann entwickeln. Während der Blastocysten Phase nicht gebundenen Population von Stammzellen sind zusammen in einer dreidimensionalen Mikroumgebung. So wurden verschiedene Strategien angewandt, um die ESC / iPS-Zellen zusammengebaut machen und wachsen sie in drei Dimensionen. Diese Stammzellaggregate Embryoidkörpern (EVG) genannt. Studien haben gezeigt, dass EB Differenzierung von Stammzellen zu imitieren frühen Stadium der Embryoentwicklung und können spontan entstehen primitive Endoderm auf seiner Außenfläche. Später, als EB Entwicklung fortschreitet, differenziert Zellphänotypen aller drei Keimlinien erscheinen 17-18. Therefore haben EVG basiert Differenzierungsprotokolle viel Aufmerksamkeit für die in vitro Differenzierung von ESC / iPS-Zellen angezogen und sind ein guter Kandidat für RPE-Generation von pluripotenten Stammzellen 13.
EVG kann mit verschiedenen Methoden von ESC / iPS-Zellen hergestellt werden. Zunächst wurden EBs durch Abschaben adhärenten Kolonien und ihre Beibehaltung in nicht-haftenden Suspensionskultur gemacht. Dagegen ergibt die dieser Ansatz heterogene Population von EVG, die geringe Reproduzierbarkeit führt. Hängenden Tropfen der Zellkultur und Mikrowell basierend EVG Bildung sind weitere beliebte Techniken zur EVG Formation, die homogene EVG definierter Größen, die in hohem Maße reproduzierbar sind zu erhalten. Weiterhin kann die Mikrowelltechnik Vielzahl von Aggregaten mit weniger Aufwand zu erhalten.
Differenzierung von Zellen im EVG durch einen Multiplex von morphogenen Hinweise aus der extra- und intrazellulären Mikro geregelt. Im Gegensatz zur Differenzierung in einem monolayer Format EVG bieten eine Plattform für komplexe Montage von Zellen und interzellulären Signalübertragung auftreten 17. Interessanterweise ist die Anzahl der pluripotenten Stammzellen verwendet, um einzelne EBs machen wurde beobachtet, um das Schicksal von Zellen beeinflussen. Zum Beispiel wird in einer hämatopoetischen Differenzierung Studium menschlicher WSR, wurde beobachtet, daß 500-Zellen EB gefördert Differenzierung gegen myeloider Abstammung wohin 1.000-Zell EB geschoben Richtung Erythroidlinie 20. In einer anderen Studie kleineren EBs begünstigt Endoderm Differenzierung während größere EBs Richtung Neuro Ektoderm Differentiation 11, 17 gefördert.
Diese früheren Studien legen nahe, dass die Zahl der verwendet, um einzelne EVG machen ESC / iPS-Zellen beeinflussen die EVG basierte Differenzierung zu allen Zelltypen. Jedoch nach unserer Kenntnis gibt es keine aktuellen Studien, die die Wirkung der EBs Größe in seiner Neigung aufgeklärt haben, auf RPE unterscheiden. Das Ziel dieser Studie ist es, den Einfluss der kennEB Größe für induzierte pluripotente Stammzellen (iPS-Zellen) - retinalen Pigmentepithel (iPS-RPE) Differenzierung und um die optimale Anzahl von Zellen, die EVG für gerichtete Differenzierung gegen RPE-Linie machen, zu identifizieren.
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1. Vorbereitung der Reagenzien und Kultur Kulturplatten
2. iPS Kultur
3. Passagieren von iPS-Zellen
4. Erzeugung von EVG Mit Mikrotiterplatten
5. Überzug EVG und Initiieren Differenzierung
6. RNA-Extraktion und PCR
7. Immunocytochemistry
8. Die Färbung für die FACS-Analyse
9. iPS-RPE Isolierung und Kultur
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In diesem Experiment wurden iPS-Zellen kultiviert und differenziert in die RPE-Linie von EVG. EVG kontrollierter Größen wurden mit Mikrowell-Platten gebildet. Wie in Abbildung 1 EB Bildung gesehen homogen war in den Mikrotiterplatten. Diese EBs wurden dann gesammelt und auf Platten mit 6 Vertiefungen ausplattiert (Abbildung 2).
RPE können durch ihre klassischen hexagonaler Morphologie, Pigmentierung und Expression von RPE-Marker identifiziert werden. Nach 12...
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Um die volle Versprechen der pluripotenten Stammzellen für die Zelltherapie zu realisieren, ist es notwendig, ihre Differenzierung konsistent und reproduzierbar zu regeln. Dieser Bericht beschreibt Protokolle Größe gesteuerte EVGs mit Mikrotiterplatte Technologie bilden, initiieren die Differenzierung in Richtung RPE und identifizieren Protein und Gen-Marker der RPE. Um die in vitro Differenzierung synchronisiert wurden homogene Größen EVG durch eine bekannte Anzahl von iPS-Zellen in Mikrotiterplatten durch Zwa...
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Die Autoren haben nichts offenzulegen.
Die hierin enthaltenen Meinungen oder Behauptungen sind die privaten Ansichten der Autoren und sind nicht als offiziell auszulegen oder als die Ansichten des Department of the Army oder des Department of Defense zu verstehen. Diese Forschung wurde durchgeführt, während die Autoren Alberto Muñiz, Ramesh R. Kaini, Whitney A. Greene und Jae-Hyek Choi eine Postdoktorandenstelle des National Research Council an der USAISR innehatten. Diese Arbeit wurde durch das U.S. Army Clinical Rehabilitative Medicine Research Program (CRMRP) und das Military Operational Medicine Research Program (MOMRP) unterstützt.
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| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| mTeSR1 Medium + 5x Supplement | Stem Cell Technologies | 5850 | |
| Y-27632 (Rock Inhibitor) | Stem Cell Technologies | 72304 | |
| DMEM/F12 | Life Technologies | 11330-032 | |
| 2-Mercaptoethanol | Sigma | M-7154 | |
| Nicht-essentielle Aminosäuren | Hyclone (Fisher) | SH30853.01 | |
| Knockout-Serumersatz | Life Technologies | 10828-028 | |
| Gentamicin | Life Technologies | 15750-060 | |
| L-Glutamin | Life Technologies | 25030-081 | |
| MEM Medien | Life Technologies | 10370-021 | |
| N1 Nahrungsergänzungsmittel | Sigma | N-6530-5ML | |
| Taurin | Sigma | T-8691-25G | |
| Hydrocortison | Sigma | H0888-1G | |
| Fötales Rind Serum | Hyklon (Fisher) | SH3008803HI | |
| Trijod-L-Thyronin Natrium & nbsp; Salz | Sigma | T6397 | |
| Natriumhydroxid | Sigma | S5881 | |
| Dispase | Life Technologies | 17105-041 | |
| Matrigel | BD Biosciences | 354277 | |
| Phosphat gepufferte Kochsalzlösung | Hyklon (Fisher) | 10010-023 | |
| Aggrewell 400 Platte | Stammzelltechnologien | 27940 | |
| AggreWell Medium | Stammzelltechnologien | 5893 | |
| Accutase | Stem Cell Technologies | 7920 | |
| BD Cytofix/Cytoperm Fixierung/Permeabilisierung Kit | BD Biosciences | 554714 | |
| Anti-PAX6-Antikörper-Entwicklungsstudien | Hybridoma Bank | ||
| Rabbit Anti-RX Antikörper | Abcam | Ab23340 | |
| Maus Anti-MITF-Antikörper | Thermo Scientific | MS-772-P | |
| Kaninchen Anti-ZO-1-Antikörper | Invitrogen | 40-2200 | |
| RNeasy plus Mini-Kit | Qiagen | 74134 | |
| PCR-Mastermix | Promega | M7502 | |
| RNA-zu-cDNA-Kit mit hoher Kapazität | Life Technologies | 4387406 |
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