Methodenartikel

Menschen mit induzierten pluripotenten Stammzellen gewonnenen Hepatozyten-ähnliche Zellen für die Wirkstoffforschung

DOI:

10.3791/57194

19. Mai 2018

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Die hier vorgestellten Protokoll beschreibt eine Plattform zur Identifizierung von kleiner Molekülen für die Behandlung von Lebererkrankungen. Eine schrittweise Beschreibung präsentiert Details wie iPSCs in Zellen mit Hepatozyten Eigenschaften in 96-Well Platten zu differenzieren und die Zellen verwenden, um Bildschirm für kleine Moleküle mit möglichen therapeutischen Tätigkeit.

Zusammenfassung

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Die Fähigkeit, menschlichen induzierten pluripotenten Stammzellen (iPSCs) in Hepatozyten-ähnliche Zellen (GLT) differenzieren bietet neue Möglichkeiten, angeborene Fehler bei der hepatischen Metabolismus zu studieren. Das Verfahren erfordert jedoch um eine Plattform zu bieten, die die Identifikation von kleinen Molekülen unterstützt, die potenziell zur Behandlung von Erkrankungen der Leber, eine Kultur-Format, die kompatibel mit screening-Tausende von Verbindungen ist. Hier beschreiben wir ein Protokoll mit vollständig definierten Kulturbedingungen, wodurch die reproduzierbare Differenzierung der menschlichen iPSCs Hepatozyten-ähnlichen Zellen in 96-Well-Zellkultur-Platten. Wir bieten auch ein Beispiel für die Nutzung der Plattform zu Bildschirm-Verbindungen für ihre Fähigkeit, Apolipoprotein B (APOB) senken aus iPSC-abgeleitete Hepatozyten erzeugt eine familiäre Hypercholesterinämie Patienten hergestellt. Die Verfügbarkeit einer Plattform, die kompatibel mit Wirkstoffforschung sollte erlauben Forschern, neuen Therapeutika für Krankheiten zu identifizieren, die die Leber betreffen.

Einleitung

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Erfolg bei der Identifizierung von Medikamenten, die verwendet werden, um eine seltene Krankheit gezielt stützt sich auf die Entwicklung von Assays, die für das Screening verwendet werden können. Hypothese oder zielbasierte Bildschirme (umgekehrte Pharmakologie) sind nützlich, aber erfordern ein detailliertes Verständnis der molekularen Grundlagen der Krankheit. Phänotypische Bildschirme (klassische Pharmakologie) vermeiden die Notwendigkeit für ein detailliertes Verständnis der biochemischen Bahnen, aber stattdessen verlassen Sie sich auf die Entwicklung von Modellen, die genau die Pathophysiologie der Erkrankung widerspiegeln. Trotz Begeisterung für Ziel-basierte Ansätze zeigen Analysen der FDA-Zulassung in erstklassige Medikamente, dass phänotypischen Bildschirme weitaus erfolgreicher1gewesen sein. Das übergeordnete Ziel dieser Methode ist eine Plattform für Hochdurchsatz-screening, die verwendet werden können, um kleine Moleküle für die Behandlung der metabolischen Lebererkrankungen zu identifizieren. Mehrere in-vitro- Modelle wurden einschließlich primäre Hepatozyten, Hepatom Zellen und Leber Progenitor Zellen2beschrieben. Jedoch die meisten dieser Modelle haben Einschränkungen, und besteht ein Bedarf für neue Modelle, die genau die Pathophysiologie des metabolischen Leber Mängel in der Kultur rekapitulieren kann. Vor kurzem haben menschliche pluripotente Stammzellen kombiniert mit dem Bearbeiten von Gen bot Gelegenheit, sogar die seltensten der seltenen Krankheiten in der Kultur ohne die Notwendigkeit, Patienten Zugang zu modellieren direkt3. Während der Einsatz von patientenspezifischen iPSCs wie ein Werkzeug, um kleine Moleküle für die Behandlung von seltenen Erkrankungen der Leber entdecken konzeptionell angemessen ist, gibt es nur wenige Berichte zeigen die Machbarkeit dieses Ansatzes4. Allerdings haben wir vor kurzem eine Plattform geschaffen, mit denen iPSC-abgeleitete Hepatozyten um erfolgreich Medikamente zu identifizieren, die für die Behandlung von Mängeln im LEBERSTOFFWECHSEL5verwendet werden können.

Dieses Protokoll erklärt den Prozess der menschlichen iPSCs Hepatozyten-ähnlichen Zellen in 96-Well Platten zu unterscheiden und mit ihnen eine Bibliothek mit kleinen Molekülen auf den Bildschirm. Es beschreibt auch die Endpunktanalyse mit Hypercholesterinämie als Beispiel für metabolische Lebererkrankungen. Dieser Ansatz sollte zur Untersuchung der Rolle und der Anwendung von kleinen Molekülen im Rahmen der infektiöse Lebererkrankungen, metabolische Lebererkrankungen, medikamententoxizität und anderen Lebererkrankungen nützlich sein.

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Protokoll

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

(1) Kultur der menschlichen induzierten pluripotenten Stammzellen

  1. Beschichtung von rekombinanten menschlichen E-Cadherin Fc Fusionsprotein (E-Cad-Fc) oder andere Matrizen für hPSC Kultur geeignet 6
    1. Verdünnen Sie E-Cad-Fc mit Dulbeccos Phosphate-Buffered Kochsalzlösung enthält Calcium und Magnesium (DPBS (+)) bis 15 μg/mL.
    2. Mantel 100 mm Federweg Gewebekultur Gerichte mit 5 mL der verdünnten E-Cad-Fc und Inkubation bei 37 ° c für mindestens 1 h Substrat entfernen und ersetzen mit 5 mL Medium (z. B. mTeSR1, die fortan als M-Medium bezeichnet)7.
      Hinweis: In diesem Protokoll verwendeten Kulturmedium ist nach veröffentlichten Protokolle7zubereitet. Jedoch mehrere andere Medien-Präparate sind beschrieben worden, oder sind im Handel erhältlich, die wahrscheinlich kompatibel mit dem Verfahren sind.
    3. Rufen Sie ein Fläschchen mit kryokonservierten iPSCs aus flüssigem Stickstoff. Tauen Sie bei 37 ° c auf, bis eine kleine Eiskristall übrig bleibt. Sanft pipette Zellen in ein steriles 15 mL konische Röhrchen mit 4 mL des Mediums M.
    4. Zentrifugieren Sie bei 300 X g für 5 min. Überstands entfernen und sanft wieder auszusetzen Zellen mit 5 mL des Mediums mit 10 µM Y-27632, ein selektiver Inhibitor der Rho-assoziierten, coiled-Coil enthaltenden Proteinkinase (ROCK) ergänzt.
    5. Entfernen Sie das M-Medium aus Schritt 1.1.2 und übertragen Sie 5 mL Zellen von Schritt 1.1.4 auf E-Cad-Fc-beschichtet 100 mm Federung Gewebekultur Gerichte.
  2. Aufrechterhaltung der menschlichen iPSCs in Kultur
    1. Angekommen iPSCs um 80 % Konfluenz Kulturmedium zu entfernen und waschen einmal mit Kalzium und Magnesium frei DPBS (-). Aspirieren Sie des DPBS (-) und fügen Sie eine ausreichende Menge von 0,02 % EDTA-Lösung für die Abdeckplatten, dann bis zu 3 min bei Raumtemperatur inkubieren.
      Hinweis: Am Zusammenfluss von 80 % sollte die Platte ca. 2 x 107 Zellen enthalten. Es ist wichtig, nicht zu die Zellen überwuchern und um sicherzustellen, dass die Zellen eine undifferenzierte Morphologie behalten. Die Pluripotenz der Zellen kann durch Färbung mit Stammzell-Marker Tra-1-60 oder gleichwertige8bestimmt werden.
    2. Sobald die Zellen beginnen zu lassen, entfernen Sie die 0,02 % EDTA-Lösung und überfluten Sie die Schüssel mit 10 mL des Mediums M zu die Zellen zu lösen. Unterstützen Sie die Ablösung des iPSCs durch sanft pipettieren.
      Hinweis: Die durchschnittliche Inkubationszeit für Zellen zu trennen ist ca. 3 min, aber dies muss für jede Zeile der iPSC empirisch bestimmt werden. Die Zellen freigegeben werden soll, als kleine Cluster mit rund 5-10 iPSCs pro Cluster.
    3. 1/10 der suspendierten Zellen pro frische E-Cad-Fc beschichteten 100 mm Federung Gewebekultur Schale mit 5 mL M-Medium zu übertragen. Inkubation der Kulturen bei 37 ° c weniger als 4 % O25 % CO2 und Änderung des Mediums täglich.
      Hinweis: Obwohl iPSCs routinemäßig unter physiologischen sauerstoffbedingungen Pluripotenz zu fördern kultiviert werden, können iPSCs auch mit ambient Sauerstoff angebaut werden.

(2) Differenzierung der menschlichen iPSCs Hepatozyten-ähnliche Zellen auf 96-Well-Platten

Hinweis: Dieser Abschnitt beschreibt die Differenzierung der iPSCs in einem Format, die kompatibel mit Screening ist. Bei dieser Vorgehensweise ist es möglich, menschliche iPSCs zu differenzieren und Hepatozyten-ähnliche Zellen bilden in 20 Tagen zu induzieren. Während dies für die meisten Tests geeignet ist, kann die Länge der Kultur erweitert werden, um die Reife der Zellen zu verbessern.

  1. 96-Well-Zellkultur-Platten mit reduzierten Wachstumsfaktor Basalmembran Matrix Beschichtung
    1. Bereiten Sie das Lager durch Verdünnung der Matrix bis 2 mg/mL mit eiskalten sterile DMEM/F12 Gewebekultur Medium. Teilen Sie die Matrix in 250 μl-Aliquots und lagern bei-80 ° c bis erforderlich. Chill-10 mL DMEM/F12 auf Eis für 30 min. Abrufen einer 250 μL Aliquot von 2 mg/mL Matrix Lager und Tauwetter auf Eis.
    2. Kombinieren Sie die Matrix mit 10 mL kalte DMEM/F12 durch Mischen, vorsichtig mit einer vorgekühlt Pipette Endkonzentration von 0,05 mg/mL zu machen.
    3. 100 μl verdünnter Matrix in jede Vertiefung einer 96-Well-Zellkultur-Platte zu übertragen. Bei 37 ° c inkubieren, 4 % O25 % CO2 für mindestens 1 h verwerfen die Matrix und ersetzen mit 50 μL der M-Medium pro Bohrloch. Lagerung bei 37 ° C, 4 % O25 % CO2 bis benötigt.
  2. Platte-Zellen zur Differenzierung
    1. Kultur die iPSCs auf 100-mm-Platten, bis die Zellen 80 % Zusammenfluss nähern. Stellen Sie sicher, dass die Platte ca. 2 x 107 Zellen enthält. Zellzahlen von Zelle Durchflusszytometer oder Hemocytometer zu bestimmen.
      Hinweis: Mit Erfahrung kann die Qualität der Zellen iPSCs Mikroskopie beurteilt werden; Allerdings sollte in der Nähe von 98 % der Zellen Pluripotenz Markierungen wie die TRA-1-60-Epitop FACS oder Immunostaining gemessen äußern. Es ist wichtig, dass die Zellen aktiv teilenden bleiben und nicht überwuchert.
    2. Um die iPSCs aus jeder 100-mm-Platte zu ernten, das Kulturmedium abgesaugt und spülen Sie mit 5 mL des DPBS (-). Ersetzen Sie die Spülung mit 3 mL der Zelle Ablösung Lösung (z.B. Accutase) und inkubieren Sie für ca. 2 min bei 37 ° C, 4 % O25 % CO2.
      Hinweis: Es ist wichtig, die Loslösung der Zellen von Mikroskopie zu folgen. Tun Sie nicht über Digest mit Accutase. Ziel ist es, die Zellen als kleine Cluster mit minimalen Behandlung zu veröffentlichen.
    3. Sobald die Zellen beginnen sich zu trennen, durch Zugabe von 7 mL des Mediums M zu ernten. Pipette mehrmals distanzieren die Zelle Kolonien in kleine Gruppen von rund 3 bis 6 Zellen (Abbildung 1A).
    4. Sammeln Sie die iPSCs in einem sterilen Zentrifugenröhrchen 15 mL und Zentrifuge bei 300 X g für 5 min. Überstands zu entfernen und erneut aussetzen der Zelle Pellet in 5 mL M-Medium.
    5. Verteilen Sie gleichmäßig die Zellen auf 96-Well-Matrix-beschichteten Platten durch pipettieren 50 μL der Aussetzung Zellen in jedem Brunnen. Um jede 96-Well-Platte einzurichten, verwenden Sie eine 100-mm-Platte von iPSCs mit Zellen bei ca. 80 % Konfluenz enthält ca. 5 x 106 Zellen um die Differenzierung setup. Verwenden Sie eine Mehrkanal-Pipette, um diesen Prozess zu beschleunigen. Kulturzellen Sie über Nacht bei 37 ° c, 4 % O25 % CO2.
      Hinweis: Es ist wichtig, dass eine gleiche Anzahl von Zellen in jedem Bohrloch zu gewährleisten reproduzierbare Differenzierungen hinterlegt ist.
  3. Differenzierung der Zellen induzieren
    1. Prüfen Sie die 96-Well-Platten Mikroskopie um sicherzustellen, dass die Zellen zu mindestens 70 % der Fläche des einzelnen gut abdecken. Wenn die Abdeckung weniger als 70 % ist, ersetzen Sie das Medium mit frischem Medium und inkubieren Sie für weitere 24 h bei 37 ° c, 4 % O25 % CO2.
      Hinweis: Inkubation der Zellen für mehr als 48 h nach Beschichtung ohne Differenzierung häufig reduziert die Effizienz der Differenzierung. Differenzierung tritt auch mit ambient Sauerstoff, obwohl die Effizienz möglicherweise betroffenen.
    2. Tag 1 bis Tag2 der Differenzierung, ersetzen das Kulturmedium mit RPMI ergänzt mit 2 % B27 (ohne Insulin), 100 ng/mL Activin A, 10 ng/mL BMP4 und 20 ng/mL FGF2. Fügen Sie 100 μL des Mediums pro Bohrloch und Inkubation bei 37 ° c, Umgebungstemperatur O25 % CO2 mit einer täglichen mittleren Änderung für 2 Tage.
      Hinweis: Umgang mit einer großen Anzahl von 96-Well Platten erfordern den Einsatz einer assistierten Pipette oder Roboter. 12-Kanal und 96-Kanal Pipetten sind ideal für tägliche mittlere Veränderung.
    3. Für Tag3 bis Tag 5 der Differenzierung ergänzt ersetzen das Kulturmedium mit RPMI Zellen bei 37 ° c, Umgebungstemperatur O25 % CO2 mit täglichen mittlere Änderung für 3 Tage mit 2 % B27 (ohne Insulin) und 100 ng/mL Activin A. Culture.
    4. Auf Differenzierung 5.Tag, vor dem Austausch mit frischem Nährmedium, behandeln jedes gut mit 100 μL 0,02 % EDTA Lösung für 30 s, dann entfernen und ersetzen mit frischem Nährmedium.
      Hinweis: Wenn die Differenzierung zum Entoderm effizient ist, ist der Monolage Zellen zu unterscheiden anfällig für Peeling von der Platte. Eine kurze Behandlung mit 0,02 % EDTA Lösung lindert Zelle ablösen. Diese Behandlung beeinflusst nicht die Differenzierung in Hepatozyten.
    5. Zur Differenzierung zwischen Tagen 6 bis 10 ersetzen Sie das Kulturmedium mit RPMI / 2 % B27 (mit Insulin) mit 20 ng/mL BMP4 und 10 ng/mL FGF2 ergänzt und Inkubation bei 37 ° c, 4 % O25 % CO2 für 5 Tage mit täglicher mittlerer Wechsel. Dieser Phase induziert Zellen in Leber Vorläuferzellen zu unterscheiden.
    6. Zur Differenzierung zwischen Tage 11 bis 15 ersetzen Sie das Kulturmedium mit RPMI / 2 % B27 (mit Insulin) ergänzt mit 20 ng/mL HGF. Inkubation bei 37 ° c, 4 % O25 % CO2 für 5 Tage mit täglicher mittlerer Wechsel.
    7. Zur Differenzierung zwischen Tagen 16 bis 20 ersetzen Sie das Kulturmedium mit einem Hepatozyten Zellkulturmedium (HCM) mit 20 ng/mL von Oncostatin-M (OSM) ergänzt. Inkubieren Sie die Zellen an 37 ˚C Umgebungstemperatur O25 % CO2 mit tägliche mittlere Änderung für 5 Tage.
      Hinweis: Die Reproduzierbarkeit der Differenzierung zwischen den einzelnen Brunnen kann effizient durch Messung der relativen Höhe von Albumin, AFP oder APOB ELISA ins Medium sezerniert ermittelt werden (siehe 3.2).

3. kleines Molekül Screening

Hinweis: Im folgenden beschreibt das Verfahren verwendet, um Verbindungen zu identifizieren, die verwendet werden, um die APOB im Medium der Hepatozyten-wie Zellen aus familiärer Hypercholesterinämie iPSCs zu senken. Eine Beschreibung des Modells und seine Verwendung bei der Identifizierung von Cholesterin-senkenden Medikamenten beschrieben worden im detail vorher5,9. Im aktuellen Beispiel wurden 1.000 Verbindungen aus South Carolina Compound-Sammlung (SC3) Bibliothek gezeigt. Jeder Verbindung wurde bei einer Konzentration von 2 µg/mL getestet.

  1. Behandlung von iPSC - abgeleitete Hepatozyten mit kleinen Molekülen
    1. Verdünnen Sie die zusammengesetzten Hauptbibliothek um Platten arbeiten Bestände mit Verbindungen in einer Konzentration von 20 μg/mL in 2 % DMSO und bei-20 ° c zu erzeugen.
    2. Bereiten Sie genügend 96-Well-Platten der iPSC-abgeleitete Hepatozyten ermöglichen jede Verbindung getestet werden.
      Hinweis: Die Anzahl der Verbindungen zu siebenden bestimmen die Anzahl der 96-Well Platten, die erforderlich sind. Ein einzelnes sollte in der Regel jedes zusammengesetzte, plus zusätzliche Brunnen für jede Kontrollproben gut vorbereitet sein. Die Regionen in äußerster Vertiefungen der Platte vermieden werden häufig die Möglichkeit, Randeffekte zu reduzieren, die Auslegung beschädigen kann. Treffer zu erkennen mit der Z-Score-Methode ohne Wiederholungen verwenden. Wenn Wiederholungen enthalten sind, ist es sinnvoller, den t-Test verwenden.
    3. Nach Abschluss der Differenzierung (Tag 20, siehe 2.3.7) ersetzen das Kulturmedium mit 100 μL frische HCMmit 20 ng/mL Oncostatin m ergänzt. Bei 37 ° c inkubieren, 4 % O25 % CO2 für genau 24 h abrufen das Kulturmedium in eine frische 96-Well-Platte und speichern bei-20 ° c. Verwenden Sie dieses Beispiel, um das Niveau der APOB in das Medium vor der Zugabe des Medikaments zu berechnen.
    4. Fügen Sie 90 μL frische HCM mit 20 ng/mL Oncostatin m in jedem Brunnen ergänzt. Fügen Sie 10 μL jeder Verbindung von der Arbeit bestand nach dem Mischen von pipettieren. 0,2 % Steuern Brunnen entsprechend die Endkonzentration in den behandelten Proben und bei 37 ° c inkubieren DMSO hinzufügen, ambient O25 % CO2 für genau 24 h das Kulturmedium zu sammeln und bei-20 ° c lagern. Verwenden Sie dieses Beispiel, um das Niveau von APOB nach einer Behandlung mit Verbindungen zu bestimmen.
    5. Optional - die verbleibenden Zellen für Immunostaining, Zellviabilität oder Analysen der mRNA-Niveaus mit Standardmethoden verarbeitet werden können.
      Hinweis: Dieser Bildschirm wurde entwickelt, um Medikamente zu identifizieren, die eine rasche Wirkung auf APOB hatte. Je nach Krankheitsmodell, nachgeschaltete Assays oder Medikament Wirkmechanismus kann es vorteilhaft, die Probe für mehrere Tage zu behandeln sein.
  2. APOB von ELISA zu bestimmen
    1. Apolipoprotein B (APOB) Konzentration von beiden die Pre- und Post-Medikamenten behandelten Proben mit einem menschlichen APOB ELISA-Development-Kit des Herstellers-Protokolle zu bestimmen.
    2. Die folgenden Lösungen vorbereiten
      1. Waschpuffer, komponiert von 0,05 % Tween 20 in PBS, pH 7.4. Bei 4 ° c bis zur Verwendung aufbewahren.
      2. Inkubation Puffer, bestehend aus 0,05 % Tween 20 und 0,1 % Rinderserumalbumin (BSA) mit PBS-Puffer, pH 7.4. Bei 4 ° c bis zur Verwendung aufbewahren.
    3. Bereiten Sie APOB (mAB 20/17) Antikörper durch Verdünnen bis 2 µg/mL mit PBS-Puffer, pH 7.4 vor. Fügen Sie 100 μL der verdünnten Antikörper pro Bohrloch und über Nacht bei 4 ° c inkubieren.
    4. Entfernen Sie den Antikörper von den Assay-Platten und waschen Sie auch zweimal mit 200 μl PBS, pH 7.4.
    5. Fügen Sie 200 μl/Well von 0,05 % Tween 20, 0,1 % Rinderserumalbumin (BSA) mit PBS-Puffer, pH 7,4 und auf einer schütteln Plattform für 1 h bei Raumtemperatur inkubieren.
    6. Bereiten Sie eine standard 8-Punkt-Kurve mit 0,05 % Tween 20 und 0,1 % BSA mit PBS-Puffer, pH 7.4 mit der folgenden Konzentrationen von APOB: 300 ng/mL, 200 ng/mL, 175 ng/mL, 150 ng/mL, 125 ng/mL, 100 ng/mL, 75 ng/mL und 50 ng/mL.
    7. Verdünnen Sie die Test-Proben 1:4 mit 0,05 % Tween 20 und 0,1 % BSA mit PBS-Puffer, pH 7.4.
    8. Nach 1 h Inkubation Puffer zu blockieren, den Puffer zu verwerfen und waschen die Assay-Platten fünfmal mit 200 μL von 0,05 % Tween 20 in PBS, pH 7.4.
    9. Vollständig zu entfernen Sie alle restlichen waschen-Puffer und übertragen Sie 90 μL der verdünnten Proben und die APOB-Standards an der Assay-Platten. Inkubation bei Raumtemperatur auf einem Boston-Shaker für 1 h.
    10. Verwerfen Sie die Probe und Waschen mit 200 μL 0,05 % Tween 20 in PBS, pH-Wert 7,4 pro Bohrloch. Die Waschungen insgesamt 5 Mal zu wiederholen. Fügen Sie 100 μL pro Well von mAB LDL 11-Biotin verdünnten 1:1,000 in 0,05 % Tween 20 und 0,1 % BSA mit PBS-Puffer, pH 7.4. Inkubation bei Raumtemperatur auf einem schütteln Plattform für 1 h.
    11. Das Reagenz zu verwerfen und mit 200 μl pro gut waschen Puffer 5 Mal waschen. Fügen Sie 100 μL pro Well Streptavidin-HRP Antikörper (1:1 000 Verdünnung mit Inkubation Puffer), dann bei Raumtemperatur auf einem schütteln Plattform für 1 h inkubieren.
    12. Das Reagenz zu verwerfen und Waschen mit 200 μL 0,05 % Tween 20 in PBS, pH-Wert 7,4 pro Bohrloch. Die Waschungen insgesamt 5 Mal zu wiederholen. Vollständig entfernen Sie die restliche Wäsche Puffer aus der Assay-Platten 100 μL pro Well Tetramethylbenzidin (TMB) Substratlösung hinzufügen und bei Raumtemperatur für 8 min inkubieren.
    13. Ohne die TMB-Substrat fügen Sie direkt 100 μL pro Well Stopp-Lösung (1N HCl hinzu).
    14. Bestimmen die Extinktion bei 450 nm mit einem Teller-Reader.
    15. Eine Standardkurve kann festgestellt werden, mit Hilfe der vier Parameter logistische Regression Methode, dann verwendet, um die Konzentration von APOB in jeder Probe10definieren.
    16. Untersuchen Sie die Pre-Droge: Post-Medikament Verhältnis von APOB in jeder Probe, Verbindungen mit dem Potenzial zur Senkung von APOB identifizieren Ebenen im Medium.

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Ergebnisse

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Generation von Hepatozyten - wie Zellen: Abbildung 1 beschreibt den Zeitrahmen der Änderungen, die während der Differenzierung der menschlichen iPSCs Hepatozyten-ähnliche Zellen auftreten. Die Kultur der iPSCs auf E-Cad-Fc bietet ca. 2 mm Durchmesser-Kolonien, die den pluripotenten Marker OCT4 Ausdrücken (Abbildung 1A-B). Die Morphologie der Zellen auf eine E-Cad...

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Diskussion

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ziel basiert Arzneimittelforschung, wo kleine Moleküle identifiziert werden, die Einfluss auf die Aktivität eines bestimmten Proteins, wurde der Fokus vieler bestehende Screening-Bemühungen. Obwohl dieser Ansatz hat zahlreiche Arzneimittel, basierend auf Umkehr ein Phänotyp, klassischen Pharmakologie, Bildschirme zur Verfügung gestellt wurden erfolgreicher bei der Identifizierung von First-in-Class-Verbindungen, die klinisch wirksame1gewesen sein. Ein Nachteil phänotypischen Arzneimittelforschung ...

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Offenlegungen

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Die Autoren erklären, dass sie keine finanziellen Interessenkonflikte.

Danksagungen

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Diese Arbeit wurde von der National Institutes of Health (DK55743, DK087377, DK102716 und HG006398, S.A.D) unterstützt. Wir möchte Dr. Behshad Pournasr, Dr. James Heslop und Ran Jing für ihre Beiträge danken.

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
100 mm x 20 mm sterile Gewebekulturschalen Corning430167
100 mm x 20 mm sterile SuspensionskulturschalenCorning430591
96-Well-Gewebekulturplatte Corning3595
Anti-Human-AlbuminDakoA 0001
Anti-Human-Antikörper FOXA2(6C12)Novus BiologicalH00003170-M12
Anti-Human-HNF4 alphaSanta CruzSC-6556
Anti-Human-Oct-3/4-AntikörperSanta CruzSC-9081
Anti-Human-SOX17R& DAF1924
Anti-Human-TRA-1-60 FITC-konjugiertesMilliporeFCMAB115F
Activin A rekombinantes humanes Protein InvitrogenPHC9563
B-27 Ergänzung, abzüglich Insulin Invitrogen0050129SA
B-27 Ergänzungsmittel, serumfrei Invitrogen17504044
BMP4 Rekombinantes humanes Protein InvitrogenPHC9533
Zelldissoziationsreagenz StemPro  Accutase InvitrogenA1110501
CellTiter-Glo Lumineszenz-Zellviabilitätsassay Promega7572
DPBS+(Calcium, Magnesium)Invitrogen14040-133
DPBS-(kein Calcium, kein Magnesium)Invitrogen14190-144
DMEM/F-12, HEPES Invitrogen11330057
ELISA humaner APOB ELISA EntwicklungskitMabtech3715-1H-20
Fibroblasten-Wachstumsfaktor 2 (FGF2)InvitrogenPHG0023
Hepatozyten-Kulturmedium (HCM Bullet Kit)LonzaCC-3198
Hepatozyten-Wachstumsfaktor  (HGF)InvitrogenPHC0321
L-Glutamin Invitrogen25030081
MEM Lösung für nicht-essentielle AminosäurenInvitrogen11140076
Oncostatin M (OSM) rekombinantes humanes Protein InvitrogenPHC5015
Penicillin-Streptomycin Invitrogen15140163
Feeder-freies pluripotentes Stammzellmedium: mTesR1 STEMCELL technologies5850
Basalmembran-Matrix mit reduziertem Wachstumsfaktor InvitrogenA1413301
RPMI 1640 Medium, HEPES Invitrogen22400105
StemAdhere Defined Matrix für hPSC (e-cad-fc)Primorigen BiosciencesS2071
TMB-ELISA Substrat LösungThermo Scientific 34022
Anti-TRA-1-60 FITC, konjugiertesMilliporeFCMAB115F
Versen (EDTA) 0,02% Lonza17-711E
Y-27632 ROCK-InhibitorSTEMCELL Technologies72302

Referenzen

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Swinney, D. C., Anthony, J. How were new medicines discovered? Nat Rev Drug Discov. 10 (7), 507-519 (2011).
  2. Zeilinger, K., Freyer, N., Damm, G., Seehofer, D., Knospel, F. Cell sources for in vitro human liver cell culture models. Exp Biol Med (Maywood. 241 (15), 1684-1698 (2016).
  3. Robinton, D. A., Daley, G. Q. The promise of induced pluripotent stem cells in research and therapy. Nature. 481 (7381), 295-305 (2012).
  4. Lee, G., et al. Modelling pathogenesis and treatment of familial dysautonomia using patient-specific iPSCs. Nature. 461 (7262), 402-406 (2009).
  5. Cayo, M. A., et al. A Drug Screen using Human iPSC-Derived Hepatocyte-like Cells Reveals Cardiac Glycosides as a Potential Treatment for Hypercholesterolemia. Cell Stem Cell. 20 (4), 478-489 (2017).
  6. Nagaoka, M., et al. E-cadherin-coated plates maintain pluripotent ES cells without colony formation. PLoS One. 1, e15(2006).
  7. Ludwig, T. E., et al. Feeder-independent culture of human embryonic stem cells. Nat Methods. 3 (8), 637-646 (2006).
  8. International Stem Cell Initiative. Characterization of human embryonic stem cell lines by International Stem Cell Initiative. Nat Biotechnol. 25 (7), 803-816 (2007).
  9. Cayo, M. A., et al. JD induced pluripotent stem cell-derived hepatocytes faithfully recapitulate the pathophysiology of familial hypercholesterolemia. Hepatology. 56 (6), 2163-2171 (2012).
  10. DeSilva, B., et al. Recommendations for the bioanalytical method validation of ligand-binding assays to support pharmacokinetic assessments of macromolecules. Pharm Res. 20 (11), 1885-1900 (2003).
  11. Rowland, T. J., et al. Roles of integrins in human induced pluripotent stem cell growth on Matrigel and vitronectin. Stem Cells Dev. 19 (8), 1231-1240 (2010).
  12. Nagaoka, M., Si-Tayeb, K., Akaike, T., Duncan, S. A. Culture of human pluripotent stem cells using completely defined conditions on a recombinant E-cadherin substratum. BMC Dev Biol. 10, 60(2010).
  13. Hay, D. C., et al. Efficient differentiation of hepatocytes from human embryonic stem cells exhibiting markers recapitulating liver development in vivo. Stem Cells. 26 (4), 894-902 (2008).
  14. Mallanna, S. K., Cayo, M. A., Twaroski, K., Gundry, R. L., Duncan, S. A. Mapping the Cell-Surface N-Glycoproteome of Human Hepatocytes Reveals Markers for Selecting a Homogeneous Population of iPSC-Derived Hepatocytes. Stem Cell Reports. 7 (3), 543-556 (2016).
  15. Zhang, J. H., Chung, T. D., Oldenburg, K. R. A Simple Statistical Parameter for Use in Evaluation and Validation of High Throughput Screening Assays. J Biomol Screen. 4 (2), 67-73 (1999).
  16. Zhang, X. D. Illustration of SSMD, z score, SSMD*, z* score, and t statistic for hit selection in RNAi high-throughput screens. J Biomol Screen. 16 (7), 775-785 (2011).
  17. Lorenz, C., et al. Human iPSC-Derived Neural Progenitors Are an Effective Drug Discovery Model for Neurological mtDNA Disorders. Cell Stem Cell. 20 (5), 659-674 (2017).
  18. Rashid, S. T., et al. Modeling inherited metabolic disorders of the liver using human induced pluripotent stem cells. J Clin Invest. 120 (9), 3127-3136 (2010).
  19. Lu, W. Y., et al. Hepatic progenitor cells of biliary origin with liver repopulation capacity. Nat Cell Biol. 17 (8), 971-983 (2015).
  20. Ogawa, M., et al. Directed differentiation of cholangiocytes from human pluripotent stem cells. Nat Biotechnol. 33 (8), 853-861 (2015).
  21. Sampaziotis, F., et al. Cholangiocytes derived from human induced pluripotent stem cells for disease modeling and drug validation. Nat Biotechnol. 33 (8), 845-852 (2015).
  22. Mallanna, S. K., Duncan, S. A. Differentiation of hepatocytes from pluripotent stem cells. Curr Protoc Stem Cell Biol. 26 (Unit 1G 4), (2013).
  23. Song, Z., et al. Efficient generation of hepatocyte-like cells from human induced pluripotent stem cells. Cell Res. 19 (11), 1233-1242 (2009).
  24. Cai, J., et al. Directed differentiation of human embryonic stem cells into functional hepatic cells. Hepatology. 45 (5), 1229-1239 (2007).
  25. Si-Tayeb, K., et al. Highly efficient generation of human hepatocyte-like cells from induced pluripotent stem cells. Hepatology. 51 (1), 297-305 (2010).
  26. Pashos, E. E., et al. Diverse Population Cohorts of hiPSCs and Derived Hepatocyte-like Cells Reveal Functional Genetic Variation at Blood Lipid-Associated Loci. Cell Stem Cell. 20 (4), 558-570 (2017).
  27. Davidson, M. D., Ware, B. R., Khetani, S. R. Stem cell-derived liver cells for drug testing and disease modeling. Discov Med. 19 (106), 349-358 (2015).
  28. Choi, S. M., et al. Efficient drug screening and gene correction for treating liver disease using patient-specific stem cells. Hepatology. 57 (6), 2458-2468 (2013).
  29. Tafaleng, E. N., et al. Induced pluripotent stem cells model personalized variations in liver disease resulting from alpha1-antitrypsin deficiency. Hepatology. 62 (1), 147-157 (2015).
  30. Jing, R., Duncan, C. B., Duncan, S. A. A small-molecule screen reveals that HSP90beta promotes the conversion of induced pluripotent stem cell-derived endoderm to a hepatic fate and regulates HNF4A turnover. Development. 144 (10), 1764-1774 (2017).

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Nachdrucke und Genehmigungen

Genehmigung beantragen, um den Text oder die Abbildungen dieses JoVE-Artikels zu verwenden

Genehmigung beantragen

Schlagwörter

Humane induzierte pluripotente StammzellenHochdurchsatz ScreeningPlattform zur Wirkstoffentdeckung96 Well Gewebekulturplattendefinierte KulturbedingungenApolipoprotein B AssayModell der famili ren Hypercholesterin miehepatisches DifferenzierungsprotokollWirkstoff Screening Methode

Verwandte Artikel