In dieser Studie erzeugen wir induzierte pluripotente Stammzellen aus Fruchtwasserzellen der Maus unter Verwendung eines nicht-viralen Transposon-Systems.
Methodenartikel
In dieser Studie erzeugen wir induzierte pluripotente Stammzellen aus Fruchtwasserzellen der Maus unter Verwendung eines nicht-viralen Transposon-Systems.
Induzierte pluripotente Stammzellen (iPS) werden aus somatischen Zellen von Mäusen und Menschen durch erzwungene Expression definierter Transkriptionsfaktoren mit unterschiedlichen Methoden erzeugt. Hier haben wir iPS-Zellen aus Fruchtwasserzellen der Maus hergestellt, wobei ein nicht-virales Transposon-System verwendet wurde. Alle erhaltenen iPS-Zelllinien wiesen Eigenschaften pluripotenter Zellen auf, einschließlich der Fähigkeit, in vitro und in vivo zu Derivaten aller drei Keimblätter zu differenzieren. Diese Strategie eröffnet die Möglichkeit, Zellen von erkrankten Föten zu nutzen, um neue Therapien für Geburtsfehler zu entwickeln.
Eine vorgeburtliche Diagnostik ist ein wichtiges klinisches Werkzeug , um genetische Krankheiten zu bewerten (dh Chromosomenaberrationen, monogenetische oder polygenetische / multifaktoriellen Erkrankungen) und angeborene Fehlbildungen (zB Zwerchfellhernie, zystische Lungenläsionen, Exomphalos, gastroschisis). Nachwasser (AF) Zellen sind einfach von routinemäßig geplanten Prozeduren während des zweiten Trimesters der Schwangerschaft (dh Amniozentese und amnioreduction) oder Kaiserschnitte 1, 2 zu erhalten. Die Verfügbarkeit von AF - Zellen aus der pränatalen oder Neugeborenen Patienten bietet die Möglichkeit , diese Quelle für die regenerative Medizin und mehrere Forscher untersuchten die Möglichkeit , verschiedene Gewebeschäden oder Krankheiten zu behandeln , um eine Stammzellpopulation mit getrennt von AF 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12. Die Möglichkeit, leicht AF-Zellen aus erkrankten Patienten erhalten wird, in einem Zeitfenster, in dem die Krankheit oft stationär ist, öffnet den Weg für die Idee der Verwendung dieser Zellquelle für eine Neuprogrammierung Zwecke. Tatsächlich induzierte pluripotente Stammzellen (iPS) aus AF - Zellen abgeleiteten Zellen könnten für in vitro Drogentests oder für das Tissue Engineering Ansätze in den Zellen von Interesse unterschieden werden, um eine ausreichende patientenspezifischen Therapie vor der Geburt vorzubereiten. Viele Studien haben bereits die Fähigkeit der AF - Zellen nachgewiesen , in einem weiten Bereich von Zelltypen 13, 14, 15, 16, 17 und umprogrammiert zu unterscheiden </ sup>, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27.
Seit der Entdeckung von Takahashi und Yamanaka 28 reprogrammierter somatischen Zellen durch die erzwungene Expression von vier Transkriptionsfaktoren (Oct4, Sox2, cMyc und Klf4) wurden Fortschritte auf dem Gebiet der Reprogrammierung gemacht. die verschiedenen Methoden unter Berücksichtigung, können wir zwischen viralen und nicht-viralen Methoden unterscheiden. Die erste erwartet, dass die Verwendung von viralen Vektoren (Retroviren und Lentiviren), die einen hohen Wirkungsgrad besitzen, aber in der Regel unvollständige silencing des retroviralen Transgen, sowohl mit der Folge einer teilweise umprogrammiert Zelllinie und das Risiko vonInsertionsmutagenese 29, 30, 31. Die nicht-virale Verfahren verwendet verschiedene Strategien: dh Plasmide, Vektoren, mRNA, Protein, Transposons. Die Ableitung von iPS-Zellen frei von transgenen Sequenzen zielt darauf ab, die potenziell schädlichen Auswirkungen von undichten Transgen-Expression und Insertionsmutagenese zu umgehen. Unter all den oben genannten nicht-viralen Strategien, die PiggyBac (PB) Transposon / Transposase System benötigt nur die invertierten terminalen Wiederholungen ein Transgen und eine transiente Expression der Transposase - Enzym flankieren 32 Insertion oder Exzision Ereignisse zu katalysieren. Der Vorteil in Transposons gegenüber anderen Verfahren für iPS Zellgeneration Verwendung ist die Möglichkeit des Erhalts vektorfreien iPS-Zellen mit einem nicht-viralen Vektor Ansatz, der die gleiche Effizienz von retroviralen Vektoren zeigt. Dies ist möglich durch die Spur-less Exzision des integrierten Transposons Codierung für die reprogramming Faktoren nach einer neuen transiente Expression der Transposase in den iPS - Zellen 33. Da PB in verschiedenen Zelltypen effizient 34, 35, 36, 37, ist besser geeignet für einen klinischen Ansatz bezüglich viraler Vektoren und erlaubt die Herstellung von xeno freien iPS - Zellen im Gegensatz zu derzeitigen Protokolle virale Produktion , die xenobiotischen verwenden Bedingungen wird dieses System verwendet iPS-Zellen aus Maus-AF zu erhalten.
Hier schlagen wir ein detailliertes Protokoll folgende bereits veröffentlichten Arbeiten die Herstellung von pluripotenten iPS - Klone zu zeigen , von der Maus AF - Zellen (iPS-AF - Zellen) 38.
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Alle Verfahren wurden in Übereinstimmung mit dem italienischen Gesetz. Murine AF-Proben wurden von schwangeren Mäusen bei 13,5 Tage nach coitum (DPC) von C57BL / 6-Tg (UBC-GFP) 30Scha / J-Mäuse genannt GFP geerntet.
1. Transposon Produktion
HINWEIS: Transposon-Expressionsvektoren wurden unter Verwendung von Standard-Klonierungsverfahren erzeugt. Die Plasmid-DNA für Maus AF-Zellen Transfektion wurde mit kommerziellen Kits bereit.
2. Maus embryonale Fibroblasten (MEF) Kultur
3. Maus AF Zellisolierung
4. Maus AF Zellkultur
5. Transfektion, iPS-AF Zellgeneration und Kultur
HINWEIS: Mouse AF-Zellen wurden mit dem PB-tetO2-IRES-OKMS Transposon-Plasmid transfiziert, in Verbindung mit einem Transposase-Expressionsplasmid (mPBase) und mit dem Rückwärts Tetracyclin-Transaktivator (PB-CAG-rtTA) Transposon-Plasmid. Alle Plasmide wurden von Professor Andras Nagy 33 zur Verfügung gestellt.
6. Alkalische Phosphatase-Färbung
7. Immunofluoreszenz
8. In - vitro - Zelldifferenzierung
9. In Vivo Teratoma Formation
10. RNA-Extraktion aus Zellen
11. RNA-Extraktion aus Teratoma
12. Reverse Transkription-Polymerase-Kettenreaktion-Analyse
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Zur Auswertung wurden die Kapazität der Reprogrammierung, Maus AF-Zellen aus Föten von GFP-Mäusen gesammelt. Zellen wurden mit dem kreisförmigen Transposon-Plasmid PB-tetO2-IRES-OKMS, transfiziert, die die Yamanaka Faktoren (Oct4, Sox2, cMyc und Klf4) drückt auf die mCherry fluoreszierendes Protein gebunden in einer Doxycyclin-induzierbaren Weise und Tetracyclin-Transaktivator-reverse (PB- CAG-rtTA) Plasmide zusammen mit dem Transposaseexpression Plasmid (mPBase). Maus - AF - Zellen wurd...
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Die gewählte Methode, die Induktion von Pluripotenz zu erhalten, ist relevant für die Zell klinische Sicherheit in Bezug auf langfristige Transplantation. Heutzutage gibt es mehrere Verfahren geeignet für die Umprogrammierung. Unter den nicht-integrative Verfahren wird die virale Sendai (SeV) Vektor ist ein RNA - Virus , das große Mengen an Protein 40 ohne die Integration in den Zellkern der infizierten Zellen produzieren kann und könnte eine Strategie sein , um iPS - Zellen erhalten. SeV-Vektore...
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Die Autoren haben nichts zu offenbaren.
Diese Arbeit wurde unterstützt durch die CARIPARO Stiftung Stipendium Nummer 13/04 und die Fondazione Istituto di Ricerca Pediatrica Città della Speranza Stipendium Nummer 10/02. Martina Piccoli, Chiara Franzin und Michela Pozzobon werden von der Fondazione Istituto di Ricerca Pediatrica Città della Speranza gefördert. Enrica Bertin wird durch die CARIPARO Stiftung Fördernummer 13/04 gefördert. Paolo De Coppi wird von der Great Ormond Street Hospital Children's Charity finanziert.
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| 100 mm Petrischalen in Bakterienqualität | BD Falcon | 351029 | Für in vitro Differenzierung |
| von 2-Mercaptoethanol | Sigma | M6250 | Für Maus-AF, iPS-AF-Zellen und Differenzierungsmedium |
| Alexa568-konjugiertes Ziegen-Anti-Maus-IgM | Thermo Fisher Scientific | A21043 | Sekundärantikörper (Immunfluoreszenz) |
| Alexa594-konjugiertes Hühnchen-Anti-Ziegen-IgG | Thermo Fisher Scientific | A21468 | Sekundärantikörper (Immunfluoreszenz) |
| Alexa594-konjugiertes Hühnchen-Anti-Kaninchen-IgG | Thermo Fisher Scientific | A21442 | Sekundärantikörper (Immunfluoreszenz) |
| Alexa594-konjugierter Ziegen-Anti-Maus-IgG | Thermo Fisher Scientific | A11005 | Sekundärantikörper (Immunfluoreszenz) |
| Alkalisches Phosphatase-Kit | Sigma | 85L1 | Alkalische Phosphatase Färbung |
| Ampicillin | Sigma | A0166 | Für die Bakterienselektion |
| Rinderserumalbumin | Sigma | A7906 | BSA, zur Verstopfung der Lösung. Verdünnt in PBS 1x |
| Chloroform | Sigma | C2432 | Für die RNA-Extraktion |
| DH5&alpha-Zellen | Thermo Fisher Scientific | 18265-017 | Bakterien für das Klonierungsverfahren |
| Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM) | Thermo Fisher Scientific | 41965039 | Für MEF, Maus-AF, iPS-AF-Zellen und Differenzierungsmedium |
| Doxycyclin | Sigma | D9891 | Für die Expression exogener Faktoren |
| Mikrozentrifugenröhrchen (1,5 ml) | Sarstedt | 72.706 | Für PB-Produktion |
| ES FBS | Thermo Fisher | Scientific 10439024 | Für Maus-Vorhofflimmern, iPS-AF-Zellen und Differenzierungsmedium |
| FBS | Thermo Fisher Scientific | 10270106 | Für MEF mittel |
| Zange mit feiner Spitze | F.S.T | Dumont #5 | AF-Isolierung |
| Gelatine | J.T.Baker | 131 | Verwendet 0,1%, verdünnt in PBS 1x |
| Glycin | Bio-Rad | 161-0718 | Zur Blockierungslösung. Verdünnt in PBS 1x |
| Hämatoxylin QS | Vector Laboratories | H3404 | Zellkernnachweis |
| HE | Bio-Optica | 04-061010 | Histologische Analyse von Teratomen |
| Hoechst | Thermo Fisher | Scientific H3570 | Zellkernnachweis |
| Pferdeserum | Thermo Fisher Scientific | 16050-122 | Zur Blockierungslösung |
| HRP-konjugiertes Ziegen-Anti-Maus-IgG | SantaCruz | sc2005 | Sekundärantikörper (Immunperoxidase) |
| ImmPACT NovaRED | Vector Laboratories | SK4805 | Peroxidase-Substrat |
| Insulinspritze mit Nadel (25 g) | Terumo | SS+01H25161 | Amniozentese-Verfahren |
| Klf4 | SantaCruz | sc-20691 | Kaninchen polyklonales IgG |
| L-Glutamin | Thermo Fisher Scientific | 25030 | Für Maus-Vorhofflimmern, iPS-AF-Zellen und Differenzierungsmedium |
| LB-Bouillon (Lennox) | Sigma | L3022 | Für Bakterienwachstum |
| LIF | Sigma | L5158 | Für Maus-AF- und iPS-AF-Zellen medium |
| Matrigel | BD | 354234 | Für die in vitro Differenzierung. Verdünnt 1:10 in DMEM |
| Methanol | Sigma | 32213 | Peroxidase-blockierende |
| MULTIWELL 24-Well-Platte | BD Falcon 353047 | Für die Differenzierung von in vitro | |
| MULTIWELL 6-Well-Platte | BD Falcon 353046 | Für MEF-, Maus-AF- und iPS-AF-Zellkulturen | |
| Nanog | ReproCELL | RCAB0002P-F | Kaninchen polyklonales IgG |
| Nicht-essentielle Aminosäuren | Sigma | M7145 | Für Maus-VHF, iPS-AF-Zellen und Differenzierungsmedium |
| Normales Ziegenserum | Vector Laboratories | S2000 | Für Blockierungslösung. Verdünnt in PBS 1x |
| NP-40 | Sigma | 12087-87-0 | Für die Zellpermeabilisierung. Verdünnt in PBS 1x |
| Oct4 | SantaCruz | sc-5279 | Maus monoklonales IgG2b |
| Oligo (dT) | Thermo Fisher Scientific | 18418012 | Für RT-PCR |
| Paraformaldehyd (Lösung) | Sigma | 441244 | PFA, Fixiermittel, verdünnt in PBS |
| PBS 10x | Thermo Fisher Scientific | 14200-067 | D-PBS, frei von Ca2+/Mg2+. Verdünnt mit sterilem Wasser zur Gewinnung von PBS 1x |
| Penicillin - Streptomycin | Thermo Fisher Scientific | 15070063 | Für MEF-, Maus-AF-Zellen, iPS-AF-Zellen und Differenzierungsmedium |
| Petrischale (150 mm) | BD Falcon 353025 | Für MEF-Kulturen, Gewebekulturen | |
| PiggyBac-Transposase-Expressionsplasmid | Zur Verfügung gestellt von Professor Andras Nagy | laboratory-mPBase | |
| PiggyBac-tetO2-IRES-OKMS Transposon Plasmid | Zur Verfügung gestellt von professor Andras Nagy | laboratory-PB-tetO2-IRES-OKMS | |
| QIAprep Spin Maxiprep Kit | Qiagen | 12663 | Für die Aufreinigung von Plasmiden |
| QIAprep Spin Miniprep Kit | Qiagen | 27106 | Für die Aufreinigung |
| von PlasmidenReverse Tetracyclin-Transaktivator-Transposon-Plasmid | Zur Verfügung gestellt von Professor Andras Nagy | laboratory-rtTA | |
| RNeasy Mini Kit | Qiagen | 74134 | Für die RNA-Extraktion |
| Sox2 | SantaCruz | sc-17320 | Ziege polyklonales IgG |
| SSEA1 | Abcam | ab16285 | Monoklonales IgM |
| SuperScript II Reverse Transkriptase der Maus | Thermo Fisher Scientific | 18064-014 | für RT-PCR |
| T | Abcam | ab20680 | Kaninchen polyklonale IgG |
| Taq DNA Polymerase | Thermo Fisher Scientific | 10342020 | PCR |
| Trypsin | Thermo Fisher Scientific | 25300-054 | Zellkultur-Passaging |
| Triton X-100 | Bio-Rad | 161-047 | Für die Zellpermeabilisierung, verdünnt in PBS 1x |
| TRIzol Reagenz | Thermo Fisher Scientific | 15596-026 | Für die RNA-Extraktion |
| Tubb3 | Promega | G712A | Maus monoklonales IgG1 |
| TWEEN-20 | Sigma | P1379 | Für die Zellpermeabilisierung, verdünnt in PBS 1x |
| α fp | Forschung & Forschung D Systems | MAB1368 | Maus Monoklonales IgG1 |
| αSMA | Abcam | ab7817 | Monoklonales IgG2a-Transfektionsreagenz |
| (FuGENE HD) | Promega | E2311 | Für die Transfektion von AF-Zellen |
| Stereomikroskop | Nikon | SM2645 | Zur Durchführung einer Amniozentese |
| 200 μ l Tipps | Sarstedt | 70.760012 | Entnehmen von Bakterienkolonien |
| Schere | F.S.T | 14094-11 rostfrei 25U | Zur Durchführung einer Amniozentese |
| Ethanol | Sigma | 2860 | Zur Reinigung der Bauchdecke der trächtigen Hündin |
| Gewebekultur-Petrischale (150 mm) | BD Falcon | 353025 | Für die MEF-Expansion |
| Mitomycin C | Sigma | M4287-2MG | Für die MEF-Inaktivierung |
| MULTIWELL 96-Well-Platte | BD Falcon | 353071 | Für iPS-AF-Kulturen |
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Genehmigung beantragen, um den Text oder die Abbildungen dieses JoVE-Artikels zu verwenden
Genehmigung beantragen