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Medicine

Gerichtete Induktion retinaler Organoide aus humanen pluripotenten Stammzellen

Published: April 21, 2021 doi: 10.3791/62298

Summary

Mit einer selbstorganisierenden Methode entwickeln wir ein Protokoll mit dem Zusatz von COCO, das die Bildung von Photorezeptoren signifikant erhöhen könnte.

Abstract

Die retinale Zelltransplantation ist ein vielversprechender Therapieansatz, der die Netzhautarchitektur wiederherstellen und die Sehfähigkeit der degenerierten Netzhaut stabilisieren oder sogar verbessern könnte. Dennoch steht der Fortschritt in der Zellersatztherapie derzeit vor der Herausforderung, eine handelsübliche Quelle für qualitativ hochwertige und standardisierte menschliche Netzhäute zu benötigen. Daher ist ein einfaches und stabiles Protokoll für die Experimente erforderlich. Hier entwickeln wir ein optimiertes Protokoll, basierend auf einer selbstorganisierenden Methode unter Verwendung von exogenen Molekülen und Reagenz A sowie manueller Exzision zur Erzeugung der dreidimensionalen menschlichen Netzhautorganoide (RO). Die von humanen pluripotenten Stammzellen (PSCs) abgeleiteten RO exprimieren spezifische Marker für Photorezeptoren. Mit der Zugabe von COCO, einem multifunktionalen Antagonisten, wird die Differenzierungseffizienz von Photorezeptorvorläufern und Zapfen signifikant erhöht. Die effiziente Nutzung dieses Systems, das die Vorteile von Zelllinien und Primärzellen hat, und ohne die damit verbundenen Beschaffungsprobleme, könnte konfluente Netzhautzellen, insbesondere Photorezeptoren, produzieren. Somit bietet die Differenzierung von PSCs zu RO eine optimale und biorelevante Plattform für Krankheitsmodellierung, Wirkstoffscreening und Zelltransplantation.

Introduction

Pluripotente Stammzellen (PSCs) zeichnen sich durch ihre Selbsterneuerung und die Fähigkeit aus, sich in alle Arten von Körperzellen zu differenzieren. Daher sind Organoide, die von PSCs abgeleitet sind, zu einer wichtigen Ressource in der Forschung der regenerativen Medizin geworden. Die Netzhautdegeneration ist durch den Verlust von Photorezeptoren (Stäbchen und Zapfen) und des retinalen Pigmentepithels gekennzeichnet. Der retinale Zellersatz könnte eine ermutigende Behandlung für diese Krankheit sein. Es ist jedoch nicht möglich, menschliche Netzhäute für die Erforschung und Therapie von Krankheiten zu erhalten. Daher sind retinale Organoide (ROs), die von PSCs abgeleitet sind und die mehrschichtige native Netzhautzellen effektiv und erfolgreich rekapitulieren, für die Grundlagen- und translationale Forschung von Vorteil 1,2,3. Unsere Forschung konzentriert sich auf die RO-Differenzierung, um ausreichend und qualitativ hochwertige Zellen für die Untersuchung der Netzhautdegenerationbereitzustellen 4.

Methoden zur Differenzierung von ROs entstehen kontinuierlich, wobei das Sasai-Labor 2012 eine dreidimensionale (3D) Suspensionsdifferenzierung entwickelt hat5. Wir haben den CRX-tdTomato-Tag in die menschlichen embryonalen Stammzellen (hES-Zellen) eingeführt, um die Photorezeptor-Vorläuferzellen spezifisch zu verfolgen, und modifizierten die Methode durch den Zusatz von COCO, einem multifunktionalen Antagonisten der Wnt-, TGF-β- und BMP-Signalwege6. Es wurde gezeigt, dass COCO die Differenzierungseffizienz von Photorezeptorvorläufern und Zapfen effizient verbessert 6,7.

Insgesamt haben wir durch die Modifikation der klassischen Differenzierungsmethode ein zugängliches Protokoll entwickelt, um reichlich Photorezeptorvorläufer und Zapfen aus menschlichen ROs zu gewinnen, um die mit den Photorezeptoren verbundenen Netzhauterkrankungen durch Laboruntersuchungen und für die weitere klinische Anwendung / Transplantation zu analysieren.

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Protocol

Diese Studie wurde von der institutionellen Ethikkommission des Beijing Tongren Hospital, Capital Medical University, genehmigt. H9 hESCs wurden vom WiCell Research Institute gewonnen und gentechnisch zu tdTomato-markierten Zelllinien verändert.

1. Erzeugung menschlicher ROs

  1. Kultur der hESCs unter feederfreien Bedingungen.
    1. Beschichten Sie eine Vertiefung einer 6-Well-Platte mit 1 ml 0,1 mg/ml Reagenz A (Table of Materials) bei 37 °C für mindestens eine halbe Stunde gemäß den Anweisungen des Herstellers. Ein Aliquot von 1x106 hESC auftauen.
      HINWEIS: Bereiten Sie 3 ml vorgewärmtes Reagenz B (Tabelle der Materialien) vor und überführen Sie die kryokonservierten Zellen (1 ml) in 3 ml frisches Medium. Pipettieren Sie die hES-Zellen nicht zu einzelnen Zellen.
    2. Bei 200 x g 5 min zentrifugieren und den Überstand entfernen.
    3. Säen Sie die Zellen mit 2 ml Reagenz B in die mit Reagenz A beschichtete Platte und wechseln Sie täglich 2 ml Reagenz B. Durchgangszellen bei Erreichen einer Konfluenz von etwa 80% (normalerweise um 4 Tage).
  2. Tag 0
    1. Dissoziieren Sie hES-Zellen zu einer Einzelzellsuspension unter Verwendung von Medium I (Tabelle 1). Bereiten Sie Medium I vor, indem Sie Folgendes mischen: 20% (v/v) KnockOut-Serumersatz (KSR), 0,1 mM MEM nicht-essentielle Aminosäurenlösung (NEAA), 1 mM Pyruvat, 3 μM IWR-1-endo (IWR1e), 30 ng/ml COCO, 100 U/ml Penicillin, 100 μg/ml Streptomycin (PS), 0,1 mM β-Mercaptoethanol und Glasgows Eagle's Minimal Essential Medium (GMEM).
      HINWEIS: Vor Beginn der Dissoziation das Medium I vorbereiten und 12 ml Medium I mit 20 μM Y-27632 in eine 10 cm große Petrischale, 500 μL Reagenz C (Materialtabelle) mit 0,05 mg/ml Reagenz D (Materialtabelle) und 20 μM Y-27632 in ein 1,5-ml-Röhrchen überführen. Führen Sie die obigen Schritte im Dunkeln durch, da die Komponente IWR1e in Medium I lichtempfindlich ist.
    2. Waschen Sie die hESCs mit vorgewärmtem 1x Phosphat-gepufferter Kochsalzpuffer (DPBS) von Dulbecco.
    3. Das vorbereitete 500 μL Reagenz (im 1,5 ml) Röhrchen zugeben und die hES-Zellen 3,5 min bei 37 °C und 5%CO2 inkubieren.
    4. Lösen Sie die Zellen, indem Sie die Seite und den Boden der Platte für einige Sekunden streichen und 500 μL des vorbereiteten Mediums I aus der Petrischale in die hESC-Platte geben.
      HINWEIS: Bereiten Sie ein 1,5-ml-Röhrchen mit 900 μL 1x DPBS vor und verwenden Sie ein Hämozytometer zur Zellzählung.
    5. Ernten Sie die Zellen in einem neuen 1,5-ml-Röhrchen und pipetten Sie die Zellsuspension nach oben und unten, nehmen Sie dann 100 μL aus dem Röhrchen heraus und fügen Sie dann 900 μL DPBS zur Zellzählung in das Röhrchen hinzu.
    6. Die linke 900 μL Zellsuspension wird dispergiert und dann die Zellen mit vorbereitetem Medium I in der Petrischale auf 9 x 104 Zellen/ml verdünnt.
      HINWEIS: Das gesamte Volumen des Mediums beträgt 12 ml; Insgesamt werden 1,08 x 106 Zellen benötigt.
    7. Fügen Sie 100 μL Zellsuspension in jede Vertiefung einer nicht haftenden 96-Well-Platte mit V-Boden (Table of Materials) hinzu.
      HINWEIS: Verwenden Sie eine Mehrkanalpipette, um die Zeit zu verkürzen und sicherzustellen, dass jede Vertiefung eine äquivalente Zellzahl enthält. Schütteln Sie die Petrischale jedes Mal, bevor Sie 100 μL Portionen entfernen. Wichtig ist, dass die Zellen gleichmäßig verteilt sind.
    8. Die 96-Well-Platte in einem Low-Speed-Shaker 5 min lang leicht herunterdrehen und dann bei 37 °C und 5% CO2 inkubieren.
      HINWEIS: Halten Sie den Teller dunkel. Legen Sie den Tag als Tag 0 fest.
  3. Tag 2
    1. Fügen Sie 1% Reagenz A hinzu (Tabelle der Materialien). Reagenz A (Proteinkonzentration von 10 mg/ml) wird durch Zugabe von 133,4 μL Reagenz A in 2 ml Medium I hergestellt.
      HINWEIS: Reagenz A vor Gebrauch über Nacht bei 4 °C halten, um ein vollständiges und gleichmäßiges Schmelzen zu erreichen. Bitte beachten Sie die Produktinformationen und suchen Sie die Katalognummer und die Chargennummer auf der offiziellen Website des Unternehmens, um die Proteinkonzentration von Reagenz A zu erhalten, da jede Flasche Reagenz A eine andere Proteinkonzentration aufweist. Wenn die Proteinkonzentration niedrig ist, wäre ein erhöhtes Volumen von Reagenz A hilfreich.
    2. Geben Sie 20 μL des vorbereiteten Reagenz A in jede Vertiefung und pipettieren Sie zweimal in der Mitte, um die toten Zellen zu streuen.
      HINWEIS: Bewahren Sie das Reagenz A und die 96-Well-Platte unter kühlen Bedingungen auf und führen Sie alle Schritte auf Eis aus. Stellen Sie den Teller dunkel.
  4. Tag 2-12
    1. Reinigen Sie den Boden der 96-Well-Platte und inkubieren Sie bei 37 °C und 5% CO2 bis Tag 6. An Tag 6 wechseln Sie die Hälfte des Mediums, indem Sie 58 μL des Mediums aus jeder Vertiefung entfernen und 60 μL Medium I hinzufügen.
      HINWEIS: Verwenden Sie eine Mehrkanalpipette, um den Halbmediumwechsel abzuschließen. Führen Sie diesen Schritt vorsichtig durch, um sicherzustellen, dass keine Zellpellets aus dem Bohrloch entfernt werden. Das Medium in eine saubere 10 cm Petrischale einsaugen. Wenn sich Zellpellets darin befinden, fügen Sie sie wieder der 96-Well-Platte hinzu.
  5. Tag 12- 18
    1. Ändern Sie das Medium auf Medium II (Tabelle 1) an Tag 12. Medium II wird unter Verwendung von 1% (v/v) Reagenz A hergestellt, indem Folgendes gemischt wird: 10% fetales Rinderserum (FBS), 0,1 mM NEAA, 1 mM Pyruvat, 100 U/ml Penicillin, 100 μg/ml Streptomycin, 0,1 mM β-Mercaptoethanol, 100 nM SAG-Dihydrochlorid und GMEM. Lagern Sie es unter kühlen und dunklen Bedingungen.
    2. Ernten Sie die Zellpellets in einem 15-ml-konischen Röhrchen von der 96-Well-Platte und lassen Sie die Pellets 5 Minuten bei Raumtemperatur auf natürliche Weise absetzen.
      HINWEIS: Entfernen Sie das Medium und die Pellets vorsichtig unter der Oberfläche, um Blasen zu vermeiden.
    3. Entfernen Sie den Überstand, während Sie sich um die Organoide kümmern. Die Zellaggregate werden in eine 10 cm lange Suspensionsschale überführt, die 18 mL des vorbereiteten Mediums II mit Reagenz A enthält.
      HINWEIS: Geben Sie das vorbereitete Medium II nicht vorher in die 10 cm Schüssel, da das Reagenz A bei 4 °C stehen sollte.
    4. Bei 37 °C und 5% CO2 bis zum 18. Tag inkubieren.
  6. Ab Tag 18
    1. Ändern Sie das Medium auf Medium III (Tabelle 1). Bereiten Sie Medium III unter dunklen Bedingungen vor, indem Sie Folgendes mischen: 10% FBS, 1xsupplement 1, 0,5 μM Retinsäure (RA), 100 μM Taurin, 100 U/ml Penicillin, 100 μg/ml Streptomycin und 1:1 Mischung aus Dulbeccos modifiziertem Adlermedium (DMEM)/Nährstoffgemisch F-12.
    2. Am Tag 18, wenn ein halbtransparentes optisches Vesikel erzeugt wird, schneiden Sie die Organoide mit einem mikrochirurgischen Messer.
      HINWEIS: Spalten Sie das Organoid, normalerweise in vier Stücke, in einer Petrischale mit Medium II. Jedes Stück sollte in den folgenden Wochen zu einem intakten Sehbecher heranwachsen.
    3. Aggregieren Sie alle Pellets in der Mitte der Schale. Ernten Sie die Zellen in ein 15 ml konisches Falkenröhrchen und lassen Sie es natürlich absetzen. Entfernen Sie dann vorsichtig den Überstand.
      HINWEIS: Aufgrund ihrer Größe können Organoide in der Mitte aggregiert werden, indem die Petrischale einige Male in eine Richtung um 90° auf einer horizontalen Ebene gedreht wird.
    4. Suspendieren und dispergieren Sie die Pellets in zwei 10-cm-Petrischalen mit 18 ml Medium III pro Schale und geben Sie die Schalen vorsichtig in den Inkubator, um eine Zellaggregation zu vermeiden. Setzen Sie die Kultur in Medium III bei 37 °C und 5% CO2 fort und wechseln Sie das Medium wöchentlich. Die CRX, die nach Tag 45 und bis Tag 120 exprimiert wurde, konnten wir das Out-Segment des Photorezeptors nachweisen.

2. Analyse menschlicher ROs

  1. FACS-Analyse
    1. Setzen Sie drei CRX-tdTomato- und drei H9 ES-abgeleitete Organoide aus den Schalen zusammen, indem Sie die geschnittenen 1-ml-Spitzen verwenden. Waschen Sie die Organoide mit 1 ml vorgewärmtem DPBS (Raumtemperatur).
    2. Bereiten Sie den Verdauungspuffer vor, indem Sie 0,25% Trypsin-EDTA-Lösung mit 0,05 mg/ml Reagenz D mischen.
    3. Die Organoide werden mit dem vorbereiteten Verdauungspuffer für 8 min bei 37 °C in einzelne Zellen dissoziiert. Dann fügen Sie das gleiche Volumen DPBS mit 10% FBS und 0,05 mg / ml Reagenz D hinzu, um die Reaktion zu inaktivieren.
    4. Suspendieren und streuen Sie die Zellen leicht und filtern Sie dann mit einem 100-μm-Zellsieb und verwenden Sie ein Fluoreszenz-aktiviertes Zellsortiersystem (FACS) bei 561 nm Anregungslaserlinie und 780/60-Filter, um die positiven CRX-tdTomato-Signale zu analysieren.
      HINWEIS: CRX exprimiert sich zunächst am Tag 45 und nimmt mit der Reifung der Organoide zu. Zehntausend Zellen werden für jeden Test verwendet, für jeden Zeitpunkt werden mindestens drei Wiederholungen abgeschlossen.
  2. Quantifizierung der Fluoreszenzintensität von ROs
    1. Bereiten Sie die lebensfähigen Organoide zufällig für die Bildgebung vor.
      HINWEIS: Stellen Sie die Parameter ein und verwenden Sie dieselben Filter und Parameter für alle Fluoreszenzintensitätsmonitore.
    2. Erfassen Sie Bilder und analysieren Sie die mittlere Fluoreszenzintensität mit geeigneter Software (z. B. ImageJ).
    3. Importieren Sie die Bilder und konvertieren Sie sie dann mithilfe von Image | in 8-Bit. Typ.
    4. Passen Sie den Schwellenwert mithilfe der Standardparameter von Image | Anpassen | Schwellenwert.
    5. Bestimmen Sie den gemessenen Bereich, und werten Sie dann den Grauwert mithilfe von Analyze | Messen.
      HINWEIS: Die Mittelwerte im Ergebnispanel sind die mittlere Fluoreszenzintensität der gemessenen Fläche.

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Representative Results

Die schematische Darstellung zeigt das Differenzierungsprotokoll zur Verbesserung von Vorläuferzellen mit COCO (Abbildung 1). Von PSC bis ROs können zahlreiche Details zu Ergebnisschwankungen führen. Es wird empfohlen, jeden Schritt und sogar die Katalognummer und Chargennummer jedes Mediums aufzuzeichnen, um den gesamten Vorgang zu verfolgen.

Hier stellen wir Hellfeldbilder für die Tage 6, 12, 18 und 45 bereit (Abbildung 2). An Tag 6 haben die Organoide normalerweise einen Durchmesser von etwa 600 μm in einer 96-Well-Platte mit dichten Verbindungen im Inneren und hellem Rand (Abbildung 2A). An Tag 12 erzeugen sich zunächst die optischen vesikelartigen Strukturen (Abbildung 2B). Von Tag 12 bis Tag 18 ist das Vorhandensein von optischen Vesikelstrukturen deutlich und sie wuchsen nach Tag 18 weiter. Die Organoide ohne die vesikelartige Architektur werden verworfen (Abbildung 2C). Am Tag 30 ist die vesikelartige Architektur deutlicher, und es ist einfacher, die überlegenen ROs von den niedrigeren zu unterscheiden (Abbildung 2D-E). Die Organoide, die die transluzente Struktur verlieren (Sternchen in Abbildung 2D-E), sollten in den folgenden Tagen entfernt werden.

Die Organoide exprimieren das CRX, das ein Marker für Photorezeptorvorläufer ist, ab Tag 45 (Abbildung 2F,2I). Andere Photorezeptor-Vorläufermarker wie RCVRN und OTX2 wurden ebenfalls am Tag 45 positiv nachgewiesen (Abbildung 2G-H). Die Zugabe von COCO fördert die Bildung von Photorezeptor-Vorläufern.

Figure 1
Abbildung 1. Zeitplan für die schrittweise Behandlung der RO-Differenzierung von hESC. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.

Figure 2
Abbildung 2. Organoiderzeugung der menschlichen Netzhaut. (A-B) Optische vesikelartige Struktur im Frühstadium, die in einer 96-Well-Platte gebildet wurde. Die schwarzen Pfeile zeigen die optischen vesikelartigen Strukturen an. (C) Der erste Tag der Suspensionskultur in einer Petrischale am Tag 18. (D-E) In diesem Stadium werden optische Becherstrukturen beobachtet. Die Sterne zeigen die unteren Organoide (F) Das Hellfeldbild an Tag 45. Maßstabsbalken = 400 μm. (G-H) Immunfärbungsergebnisse von RCVRN (G) und OTX2 (H) am Tag 45. Maßstabsbalken = 50 μm. (I) TdTomato-positive Signale zeigen die Expression von CRX am Tag 45 in (F) an. Maßstäbe = 400 μm. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.

Mittel I (50 ml)
KSR G-MEM NEAA Pyruvat b-ME IWR1e KOKOSPALME PS
Prozentualer Anteil in % ODER Endkonzentration 20 78 0,1 mM 1 mM 0,1 mM 3 μM 30 ng/ml 1
Volumen 10 ml 39 ml 0,5 ml 0,5 ml 90,9 μL 5 μL 10 μL 0,5 ml
Die Speicherkonzentration von IWR1e beträgt 30 mM. COCO beträgt 150 μg/ml.
Mittel II (50 ml)
FBS G-MEM NEAA Pyruvat b-ME SACKEN PS
Prozentualer Anteil in % ODER Endkonzentration 10 88 0,1 mM 1 mM 0,1 mM 100 nM 1
Volumen 5 ml 44 ml 0,5 ml 0,5 ml 90,9 μL 2,5 μL 0,5 ml
Die Speicherkonzentration von SAG beträgt 2 mM.
Mittel III (50 ml)
FBS DMEM/F12- Glutamax Beiheft 1 RA Taurin PS
Prozentualer Anteil in % ODER Endkonzentration 10 88 1 0,5 μM 100 μM 1
Volumen 5 ml 44 ml 0,5 ml 5 μL 50 μL 0,5 ml
Die Speicherkonzentration von RA beträgt 5 mM und Taurin 100 mM.

Tabelle 1: Medium I, II und II Rezepte

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Discussion

Die retinale Organoiddifferenzierung ist eine wünschenswerte Methode zur Erzeugung reichlich funktionsfähiger Netzhautzellen. Die RO ist ein Verbund aus verschiedenen Netzhautzellen, wie Ganglienzellen, bipolaren Zellen und Photorezeptoren, die von pluripotenten Stammzellen in Richtung der neuronalen Netzhaut 4,5,8,9 erzeugt werden. Obwohl konfluente ROs geerntet werden könnten, ist es zeitaufwendig, was lange Kulturperioden (bis zu 180 Tage) erfordern kann. Für die Photorezeptortransplantation oder die Untersuchung der Zapfenstäbchen- oder Stäbchenzapfendystrophie ist es jedoch vorteilhaft, einen relativ hohen Prozentsatz an Photorezeptoren im 3D-Kultursystemzu erhalten 10.

Es ist auch schwierig, die Entwicklung der Organoide zu überwachen, ohne die normalen Entwicklungsprozesse zu unterbrechen. Daher verwendeten wir CRX, ein Zapfen-Stäbchen-Homöobox-Protein, das hauptsächlich in Photorezeptorvorläufern exprimiert wird, als Zielgen, um Photorezeptor-Vorläuferzellen während ihrer 3D-Differenzierung zu verfolgen. Mit dem tdTomato-System können CRX-exprimierende Zellen räumlich-zeitlich durch die rote Fluoreszenz verfolgt werden, ohne die Retinalisierung während ihrer 3D-Differenzierung zu unterbrechen. Die Verwendung des CRX-tdTomato-Systems könnte den Prozess des Arzneimittelscreenings für die Differenzierung von Photorezeptorvorläufern in den ROs beschleunigen.

Mit unserer Methode könnten sich etwa 70% Organoide zu retinalen Organoiden entwickeln, die die vesikelartigen Strukturen aufweisen. Wichtig ist, dass wir mit dem Einschnitt von überlegenen Organoiden normalerweise etwa 100 retinale Organoide aus einer 96-Well-Platte ernten könnten. Darüber hinaus werden reichlich Photorezeptorvorläufer im frühen Stadium der RO-Reifung mit der COCO-Kultur erzeugt, was den Fortschritt zur direkten Differenzierung bestimmter Zellen durch Signalwegregulationunterstützt 11,12. Die Proteinkonzentration von Reagenz A ist entscheidend für die Differenzierung. Insgesamt sind ausreichend Reagenz A mit den Aggregaten in der Anfangszeit sowie das Schneiden der Organoide am Tag 18 wichtig, um reichlich ROs mit hoher Qualität zu ernten. Diese Methode fördert auch die Entwicklung der Richtungsdifferenzierung von Photorezeptorzellen in 3D-Organoiden und trägt zur Transplantation von Photorezeptorzellen bei.

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Acknowledgments

Wir danken den Mitgliedern des Labors 502 für ihre technische Unterstützung und hilfreichen Kommentare zum Manuskript. Diese Arbeit wurde teilweise von der Beijing Municipal Natural Science Foundation (Z200014) und dem National Key R&D Program of China (2017YFA0105300) unterstützt.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
2-mercaptoethanol Life Technologies 21985-023
COCO R&D Systems 3047-CC-050 DAN Domain family of BMP antagonists
DMEM/F-12 Gibco 10565-042
DMSO Sigma D2650
DPBS Gibco C141905005BT
EDTA Thermo 15575020
Fetal Bovine Serum (FBS), Qualified for Human Embryonic Stem Cells Biological Industry 04-002-1A
GMEM Gibco 11710-035
KnockOut Serum Replacement-Multi-Species Gibco A3181502
MEM Non-essential Amino Acid Solution (100X) sigma M7145
Pen Strep Gibco 15140-122
Primesurface 96 V-plate Sbio MS9096SZ Cell aggregation in 1.2.7
Pyruvate Sigma S8636
Reagent A BD 356231 Matrigel in 1.1.1
Reagent B StemCell 5990 mTeSR- E8 , PSCs basal medium in 1.1.2
Reagent C Gibco 12563-011 TrypLE Express in 1.2
Reagent D Roche 11284932001 DNase I , in 1.2
Retinoic acid Sigma R2625-100MG
SAG Enzo Life Science ALX-270-426-M001
Supplement 1 Life Technologies 17502-048 N-2 Supplement (100X), Liquid, supplemet in medum III
Taurine Sigma T-8691-25G
Trypsin-EDTA (0.25%), phenol red Gibco 25200056 organoids dissociation in 2.1.3
Wnt Antagonist I, IWR-1-endo - Calbiochem Sigma 681669 Wnt inhibitor
Y-27632 2HCl Selleck S1049

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References

  1. Xie, H., et al. Chromatin accessibility analysis reveals regulatory dynamics of developing human retina and hiPSC-derived retinal organoids. Science Advances. 6 (6), 5247 (2020).
  2. Lu, Y. F., et al. Single-Cell Analysis of Human Retina Identifies Evolutionarily Conserved and Species-Specific Mechanisms Controlling Development. Developmental Cell. 53 (4), 473-491 (2020).
  3. Cowan, C. S., et al. Cell Types of the Human Retina and Its Organoids at Single-Cell Resolution. Cell. 182 (6), 1623-1640 (2020).
  4. Jin, Z. B., et al. Stemming retinal regeneration with pluripotent stem cells. Progress in Retinal and Eye Research. 69, 38-56 (2019).
  5. Nakano, T., et al. Self-formation of optic cups and storable stratified neural retina from human ESCs. Cell Stem Cell. 10 (6), 771-785 (2012).
  6. Pan, D., et al. COCO enhances the efficiency of photoreceptor precursor differentiation in early human embryonic stem cell-derived retinal organoids. Stem Cell Research and Therapy. 11 (1), 366 (2020).
  7. Zhou, S., et al. Differentiation of human embryonic stem cells into cone photoreceptors through simultaneous inhibition of BMP, TGFbeta and Wnt signaling. Development. 142 (19), 3294-3306 (2015).
  8. Deng, W. L., et al. Gene Correction Reverses Ciliopathy and Photoreceptor Loss in iPSC-Derived Retinal Organoids from Retinitis Pigmentosa Patients. Stem Cell Reports. 10 (4), 1267-1281 (2018).
  9. Gao, M. L., et al. Patient-Specific Retinal Organoids Recapitulate Disease Features of Late-Onset Retinitis Pigmentosa. Frontiers in Cell and Developmental Biology. 8, 128 (2020).
  10. Zhang, C. J., Ma, Y., Jin, Z. B. The road to restore vision with photoreceptor regeneration. Experimental Eye Research. 202, 108283 (2020).
  11. Reichman, S., et al. From confluent human iPS cells to self-forming neural retina and retinal pigmented epithelium. Proceedings of the National Academy of Sciences of the U. S. A. 111 (23), 8518-8523 (2014).
  12. Kuwahara, A., et al. Generation of a ciliary margin-like stem cell niche from self-organizing human retinal tissue. Nature Communications. 6, 6286 (2015).

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Zhang, X., Jin, Z. B. DirectedMore

Zhang, X., Jin, Z. B. Directed Induction of Retinal Organoids from Human Pluripotent Stem Cells. J. Vis. Exp. (170), e62298, doi:10.3791/62298 (2021).

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