Diese Veröffentlichung demonstriert Methoden zur erfolgreichen Probenahme und Kultivierung der Nasenepithelschleimhaut von Kindern und zur Reprogrammierung dieser Zellen zu induzierten pluripotenten Stammzellen (iPSCs).
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Methodenartikel
Diese Veröffentlichung demonstriert Methoden zur erfolgreichen Probenahme und Kultivierung der Nasenepithelschleimhaut von Kindern und zur Reprogrammierung dieser Zellen zu induzierten pluripotenten Stammzellen (iPSCs).
Nasenepithelzellen (NECs) sind der Teil der Atemwege, der auf Luftschadstoffe reagiert und sind die ersten Zellen, die mit Atemwegsviren infiziert sind. Sie sind auch an vielen Atemwegserkrankungen durch ihre angeborene Immunantwort und die Interaktion mit Immun- und Atemwegsstromazellen beteiligt. NECs sind aufgrund ihrer Zugänglichkeit während klinischer Besuche für Studien an Kindern von besonderem Interesse. Humane induzierte pluripotente Stammzellen (iPSCs) wurden aus mehreren Zelltypen gewonnen und sind ein leistungsfähiges Werkzeug für die Modellierung der menschlichen Entwicklung und Krankheit sowie für ihre potenziellen Anwendungen in der regenerativen Medizin. Dies ist das erste Protokoll, das Methoden für die erfolgreiche Generierung von iPSCs aus NECs von pädiatrischen Teilnehmern zu Forschungszwecken festlegt. Es wird beschrieben, wie Nasenepithelzellen von Kindern gewonnen werden, wie aus diesen Proben primäre NEC-Kulturen generiert werden und wie primäre NECs in gut charakterisierte iPSCs umprogrammiert werden. Nasenschleimhautproben sind nützlich für epidemiologische Studien im Zusammenhang mit den Auswirkungen der Luftverschmutzung bei Kindern und stellen ein wichtiges Instrument zur Untersuchung von Atemwegserkrankungen dar. Primäre Nasenzellen und daraus gewonnene iPSCs können ein Werkzeug sein, um unbegrenztes Material für die patientenspezifische Forschung in verschiedenen Bereichen der Epithelbiologie der Atemwege, einschließlich der Asthma- und COPD-Forschung, bereitzustellen.
Induzierte pluripotente Stammzellen aus menschlichen Proben (hiPSCs) sind eine sich schnell entwickelnde Technologie der Stammzellforschung. Sie bieten eine Alternative zu embryonalen Stammzellen (hES) Forschung mit weit weniger ethischen und moralischen Nachteile 1,2. Obwohl sie zu hESCs 3-5 nicht epigenetically identisch sind, bieten eine einzigartige Möglichkeit hiPSCs Entwicklung und Krankheit Phänotypen zu modellieren, und sie können 5-8 aus Geweben mit Bezug auf die Krankheitszustand ableiten. Neue Methoden der Erzeugung von hiPSCs ständig erforscht werden optimale Zelltypen zu identifizieren , als eine Möglichkeit , mit zu beginnen, GMP-Qualität iPSCs für eine Transplantation geeignet, die Vorbereitung und auch 6,9-11 die Aktualität und Effizienz der Reprogrammierung zu erhöhen.
Epithelzellen der Atemwege sind kritisch für die Entwicklung von allergischen Entzündung 12 und das Epithel ist ein Haupttreiber von allergischen Reaktionen und Atemwegs Remodeling durch Interaktion mit Immune und Stromazellen. Das Atemwegsepithel spielt eine wesentliche Rolle bei der Entstehung und Persistenz von Lungenerkrankungen wie Asthma. Jedoch niedriger Epithelzellen der Atemwege sind schwierig in einer klinischen Umgebung, insbesondere von gesunden Kontrollpatienten und Kinder zu erhalten. Daten aus mehreren Studien unterstützen die Annahme , dass Epithelzellen aus Nasenschleimhaut sind ein gültiger und praktische Proxy für niedrigere Epithelzellen der Atemwege 13-20, vor allem , wenn Antworten auf Luftschadstoffe und Allergene zu studieren. Die Nasenschleimhaut besteht aus mehr als 90% ciliated Epithelzellen der Atemwege und Probenahme diese Nasenepithelzellen (NECs) leicht bei Kindern im Alter von vier Jahren oder fünf durchgeführt werden, da sie weniger invasiv als andere Zell- / Gewebeprobenahmetechniken und ist im Zusammenhang mit einem minimalen Risiko von unerwünschten Ereignissen wie Infektionen 20-23. Es bietet eine schnelle und einfache Möglichkeit, sowohl bei gesunden und kranken Kindern ohne lange, unnötige und oft schmerzhaft Bronchoskopie procedu zu probierenres, die Sedierung erforderlich machen. Frühere Studien haben festgestellt , dass Krankheit Asthma Schwere verwandte Subtypen können die Nasenschleimhaut in sowohl als auch Proben bronchial Zelle von asthmatischen Kindern genommen unterschieden werden, und der Genexpression zwischen den beiden Gewebetypen war ähnlich in etwa 90% der nicht-ubiquitären Gene 22 , 24. Als Quelle für iPSCs, NECs bieten Vorteile gegenüber anderen Zelltypen häufig verwendet. Fibroblasten werden häufig für iPSC Erzeugung verwendet, aber obwohl diese Zellen leicht kultiviert, aus einer Hautbiopsie sein kann, dieser Vorgang erfordert typischerweise Lokalanästhesie, einen Einschnitt und Nähten ist und mit einem gewissen Infektionsrisiko verbunden. Daher kann für diese Art der Biopsie von Patienten informierte Einwilligung schwierig sein 25. Eine Alternative zu Fibroblasten ist peripheren mononukleären Blutzellen (PBMCs). Jedoch kann es schwierig sein, ausreichend Blut für iPSC Generation von pädiatrischen Patienten zu erhalten. Darüber hinaus gibt es Einschränkungen nachgeschalteter apkationen für Fibroblasten und Blutzellen abgeleitet iPSCs, vor allem ihre Differenzierungsfähigkeit auf bestimmte Zelltypen 5,26. Daher die relative Zugänglichkeit und der geringen Gefahr von Nebenwirkungen im Anschluss an ihre Sammlung gegeben, NECs stellen eine ideale Zellquelle für iPSC Generation von pädiatrischen Populationen.
iPS-Zellen haben für das Studium der menschlichen Entwicklung, Herstellung neuer Krankheitsmodelle, und als eine potenzielle Quelle von Zellen für personalisierte Therapien eine Menge Aufmerksamkeit vor kurzem als Plattform erhalten. Bevor das volle Potenzial dieser Technologie realisiert werden kann, müssen die molekularen Grundlagen der Umprogrammierung aufgeklärt werden, aber jetzt dieses Protokoll und die im beschriebenen Verfahren werden die Forschung Studien konzentrierten sich auf Atemwegs Belichtungen aufzuklären, sowie eine Plattform für die Auswirkungen der personalisierten Medizin zu studieren Beteiligung iPSCs.
Die gemeinsame Arbeit von mehreren Labors hat zur gene geführtn für eine erfolgreiche Technik nicht nur für die Nasenschleimhaut Abtastung, sondern auch NECs Züchten und Umprogrammieren diese Zellen zu iPSCs 23. Dieser Artikel gibt einen Überblick über ein Protokoll für eine optimale Probenahme, Züchtung und Neuprogrammierung Bedingungen.
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Das folgende Protokoll folgt den Richtlinien der Organe menschlichen Ausschuss Forschungsethik.
1. Probenahme der Nasenschleimhaut
HINWEIS: Sie erhalten Proben von Probanden, die frei von Anzeichen einer Atemwegsvirusinfektion sind.
2. Zellzahl und Cytospin
3. Seeding Zellen
HINWEIS: Führen Sie alle Zellkulturverfahren in einem richtigen und zertifizierten GewebekulturKapuze mit steriler Technik.
4. Zellkultur
5. Passagierung Zellen
6. Umprogrammierung zu iPS-Zellen
HINWEIS: Vor dem iPSCs Erzeugung gewährleisten die Einhaltung aller institutionellen Regelungen, die Erzeugung und Verwendung von menschlichen iPS-Zellen gelten. Sterile Technik ist besonders wichtig für iPSC Kulturen, als Kulturmedium routinemßig keine Antibiotika enthalten. Es ist wichtig, dass NECs scheinen gesund und kräftig sind proliferative für erfolgreiche Neuprogrammierung.
7. Die Aufrechterhaltung iPSCs in Kultur
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Der erste Teil der Nase, der Nasenvorhof genannt wird , ist der Bereich von Knorpel umgeben 29. Die Bürste muss glatt gehen vorbei diesem Bereich der Nase, über die Nasenklappe (Ostium internum oder das "schwarze Loch" auf der Rückseite des Nare zu sehen ist ), und die Probe wird von der unteren Nasenmuschel (Abbildung 1) erhalten. Die Nasenmuscheln sind knöcherne Strukturen, die die Oberfläche der Nase 29, so dass sie eine ideale Lage für...
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Nasale Epithelzellen (NECs) sind eine leicht zugängliche Plattform für Atemwegserkrankungen zu studieren und NEC-iPS - Zellen bieten einen spannenden Weg die Entwicklung der Krankheit, Behandlung und Therapie 1,31,32 zu erkunden. NECs kann leicht ohne stressig oder potenziell schädlichen Verfahren 6,23 erhalten werden. Unserer Erfahrung nach der Probenahme der Nasenschleimhaut, wie in diesem Protokoll beschrieben wird weniger Stress und besser als die Blutentnahme für Kinder wahrgenommen werden. Da...
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Die Autoren haben keine Interessenkonflikte offenzulegen.
Die Autoren möchten die pluripotente Stammzelle der Einrichtung und dem konfokalen Imaging-Core in Cincinnati Kinderkrankenhaus anzuerkennen. Diese Arbeit wurde von R21AI119236 (HJ), R21AI101375 (HJ), NIH / NCATS 8UL1TR000077-04 (HJ), U19 AI070412 (HJ) und 2U19AI70235 (GKKH) unterstützt.
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| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| 15 ml konisch | Fisher Scientific | 14-959-49D | Protokoll Schritt 1.1. |
| BEGM | Lonza | CC-3170 | Protokoll Schritt 1.1. |
| Penn/Strep/Fungizid | Life Technologies | 15240-062 | Protokoll Schritt 1.1. |
| Penn/Strep | Life Technologies | 15140-122 | Protokoll Schritt 4.a. |
| Cytosoft Zytologiebürste | Fisher Scientific | 22-263-357 | Protokoll Schritt 1.2. |
| Trypanblau | Fisher Scientific | MT-25-900-CI | Protokoll Schritt 2.1. |
| Hämazytometer | Fisher Scientific | 02-671-54 | Protokoll Schritt 2.1. |
| PBS | Fisher Scientific | BP2438-4 | Protokoll Schritt 2.2. |
| Zytologie-Trichter-Clips | Fisher Scientific | 10-357 | Protokoll Schritt 2.2. |
| Cytospin-Trichter | Fisher Scientific | 23-640-320 | Protokoll Schritt 2.2. |
| Cytospin 4 | Fisher Scientific | A78300003 | Protokoll Schritt 2.2. |
| Leerer Objektträger | Fisher Scientific | S95933 | Protokoll Schritt 2.2. |
| hema 3 Färbeset | Fisher Scientific | 22-122-911 | Protokoll Schritt 2.2. |
| Rinder Dermal Colagen, Typ 1 | Life Technologies | A1064401 | Protokoll Schritt 3.2. |
| T25 Flasche | Fisher Scientific | 08-772-45 | Protokoll Schritt 3.3. |
| Trypsin | Lonza | CC-5012 | Protokoll Schritt 5.2. |
| Trypsin-Neutralisationslösung | Lonza | CC-5002 | Protokoll Schritt 5.2. |
| Fötales Kälberserum (FBS), hitzesterilisiert bei 65 μde; C für 30 min | Sigma-Aldrich | F2442 | Protokoll Schritt 5.5. |
| Dimethylsulfoxid Hybri-Max, steril filtriert, BioReagenz, geeignet für Hybridome, ≥ 99.7% | Sigma-Aldrich | D2650 | Protokoll Schritt 5.5. |
| polycistonisches Lentivirus* | z.B. Millipore | SCR511 | Protokoll Schritt 6.4. Eine kommerzielle Quelle für die Reprogrammierung von Vektoren ist aufgeführt. Wir verwenden routinemäßig das von Voelkel et al. berichtete 4-in-1-Plasmid (PMID: 20385817), um VSV-G-pseudotypisiertes polycistronisches Reprogrammierungslentivirus im eigenen Haus zu generieren. Dieses Plasmid kann durch Kontaktaufnahme mit |
| Polybrene | Santa Cruz Biotechnologie | sc-134220 | Protokoll Schritt 6.4. |
| Bestrahlte CF1 MEFs | GlobalStem | GSC-6301G-Protokoll | Schritt 6.4. |
| hESC-Medien | Siehe Rezept im Protokoll | Protokoll Schritt 6.11. | |
| SB431542 | Stemgent | 04-0010 | Protokoll Schritt 6.11. |
| PD0325901 | Stemgent | 04-0006 | Protokoll Schritt 6.11. |
| Thiazovivin | Stemgent | 04-0017 | Protokoll Schritt 6.11. |
| hESC-qualifiziertes Matrigel | BD Biosciences | 354277 | Protokoll Schritt 6.13. |
| Corning-Platte, 6 Well | Fisher Scientific | 08-772-1B | Protokoll Schritt 6.13. |
| mTeSR1 | StemCell | 5850 | Protokoll Schritt 6.13. |
| 250 ml Einweg-Filterkolben (0,22 &Mikro; m) | Fisher | SCGP-U02-RE | |
| dispase | StemCell | 7923 | Protokoll Schritt 7.3. |
| DMEM/F12 | Life Technologies | 11320-033 | Protokoll Schritt 7.3. |
| Zellheber | Fisher Scientific | 08-100-240 | Protokoll Schritt 7.4. |
| hESC Media** | Protokoll Schritt 6.11. Komponenten sollten gemischt und anschließend filtriert werden. Medien können bei 4 Grad aufbewahrt werden; C für bis zu zwei Wochen. Beim Erwärmen von Medien nicht bei 37 ° C belassen; C länger als 15 min | ||
| DMEM-F12 50/50 Medien | Invitrogen | 11330-032 | Endkonzentration |
| KO-Ersatzserum (KO-SR) | Invitrogen | 10828-028 | 0,2 |
| 200 mM L-Glutamin | Invitrogen | 25030-081 | 1 mM |
| 55 mM ß-mercaptoethanol Invitrogen | 21985-023 | 0,1 mM | |
| 100x nicht-essentielle Aminosäuren | Invitrogen | 11140-050 | 1x |
| 2 & micro; g/ml Basischer Fibroblasten-Wachstumsfaktor (b-FGF) | Invitrogen | 13256-029 | 4 ng/ml |
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