Das vorliegende Protokoll beschreibt die Isolierung und Kultivierung von mesenchymalen Stammzellen aus den Nabelschnurarterien, der Vene und dem Wharton-Gelee.
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Methodenartikel
* These authors contributed equally
Das vorliegende Protokoll beschreibt die Isolierung und Kultivierung von mesenchymalen Stammzellen aus den Nabelschnurarterien, der Vene und dem Wharton-Gelee.
Mesenchymale Stammzellen (UC-MSCs) der Nabelschnur sind eine wichtige Zellquelle für die regenerative Medizin. UC-MSCs können sowohl aus der Nabelschnur, dem Wharton-Gelee, als auch aus den Nabelarterien und der Nabelvene isoliert werden. Sie sind als perivaskuläre Stammzellen bekannt, die aus Nabelarterien (UCA-PSCs), perivaskuläre Stammzellen aus der Nabelvene (UCV-PSCs) gewonnen werden, und mesenchymale Stammzellen, die aus Wharton-Gelee gewonnen werden (WJ-MSCs). UCA-PSCs und UCV-PSCs sind Perizyten, die aus perivaskulären Regionen stammen, die Vorläufer von MSCs sind. Die Isolierung und Kultivierung der drei Zellarten ist eine wichtige Quelle für die Untersuchung der Stammzelltransplantation und -reparatur. Das vorliegende Protokoll konzentriert sich auf die Isolierung und Kultivierung von Zellen durch mechanische Trennung, adhärente Kultur und Zellauskriechen. Durch diese Technik können die drei verschiedenen Arten von Stammzellen gewonnen werden. Zelloberflächenmarker wurden mittels Durchflusszytometrie nachgewiesen. Die Stammzellen wurden durch adiogene, osteogene und neuronale Differenzierung auf ein Multilinien-Differenzierungspotenzial nachgewiesen, was mit dem Phänotyp der MSCs übereinstimmt. Dieses experimentelle Protokoll erweitert die Quelle von UC-MSCs. Darüber hinaus bietet die Zellisolierungsmethode eine Grundlage für weitere Studien der regenerativen Medizin und anderer Anwendungen.
Mesenchymale Stammzellen (UC-MSCs) der menschlichen Nabelschnur werden in der regenerativen Medizin aufgrund ihrer nicht-invasiven Wirkung, ihrer geringen Immunogenität und ihres Mangels an ethischen Streitigkeiten häufig eingesetzt1. In vielen Studien können sich UC-MSCs, die aus Wharton-Gelee (WJ) isoliert wurden, an die Wand anheften, eine Mehrfachdifferenzierung durchlaufen und Marker von mesenchymalen Stammzellen (MSCs) exprimieren2. Fast alle MSCs stammen jedoch aus der perivaskulären Region3. Perizyten, als Untergruppe der perivaskulären Zellen, sind Vorläuferzellen von MSCs4. Daher können UC-MSCs aus der Nabelschnur WJ, den Nabelarterien (UCAs) und der Nabelvene (UCV) isoliert werden, die als UCA-PSCs, UCV-PSCs bzw. WJ-MSCs bekannt sind5. Diese Methode zielte darauf ab, die drei verschiedenen Arten von Stammzellen zu isolieren und zu kultivieren. Die Isolierung und Kultur von UCA-PSCs, UCV-PSCs und WJ-MSCs sind sehr wichtig, um mehr Quellen für MSCs bereitzustellen.
Die vorliegende Studie beschreibt die Isolierung, Kultur und zukünftige Anwendung von UCA-PSCs, UCV-PSCs und WJ-MSCs, die zelluläre Adhäsion aufweisen, die Marker von MSCs exprimieren und eine multidirektionale Differenzierung aufweisen. Die isolierten Stammzellen wurden mikroskopisch beobachtet und Zellkultur, Zellpassage, Kryokonservierung und Zellrückgewinnung unterzogen. Der Grund für die Anwendung dieser Technik waren Zellen, die aus dem Gewebe herauskriechen. Im Vergleich zu den bisherigen Methoden, wie z.B. der Durchflusszytometrie oder immunmagnetischen Bead-Techniken, die aufwendig und teuer waren6, können die US-MSCs durch die adhärente Trenn- und Zellkriechenmethode massiv isoliert werden; Diese wurden in der vorangegangenen Studieverwendet 5. Die abgeleiteten Stammzellen wurden durchflusszytometrisch analysiert, um festzustellen, ob diese Zellen MSC-Marker exprimieren. Es wurde eine multidirektionale Differenzierung der Stammzellen eingeführt, um festzustellen, ob die drei Zellarten das Potenzial haben, sich in Adipozyten, Osteoblasten und Neuroblasten zu differenzieren. Die Isolierung und Kultivierung von drei Arten von Stammzellen aus der Nabelschnur waren wichtig für den klinischen Einsatz und hilfreich für Forscher für vielfältige zukünftige Anwendungen.
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Alle experimentellen Verfahren wurden von der Ethikkommission für klinische Forschung, Third Affiliated Hospital, Soochow University, genehmigt. Die schriftliche Einwilligung der Probanden nach Aufklärung wurde eingeholt. Personen mit einer vaginalen Entbindung oder einem Kaiserschnitt wurden in die vorliegende Studie eingeschlossen, um die Nabelschnur zu erhalten. Die Nabelschnur stammt von gesunden Neugeborenen ohne geschlechtsspezifische Vorurteile. Das Neugeborene hatte einen Apgar-Score von 8-10. Der Apgar-Score ist ein Schnelltest für Neugeborene, die kurz nach der Geburt verabreicht werden. Bei diesem Test werden der Muskeltonus, die Herzfrequenz und andere Anzeichen eines Babys überprüft, um festzustellen, ob eine zusätzliche medizinische Versorgung oder eine Notfallversorgung erforderlich ist7. Auf der anderen Seite wurden Patienten mit schweren Erkrankungen wie Herz-, Leber-, Nieren- oder anderen Infektionskrankheiten von der vorliegenden Studie ausgeschlossen.
1. Entnahme der menschlichen Nabelschnur
2. Isolierung und Kultivierung von UCA-PSCs, UCV-PSCs und WJ-MSCs
3. Nachweis von MSC-Oberflächenmarkern mittels Durchflusszytometrie
4. Differenzierung von UCA-PSCs, UCV-PSCs und WJ-MSCs in Adipozyten
5. Differenzierung der Stammzellen in Osteoblasten
6. Differenzierung der Stammzellen in Neuronen
7. Immunfluoreszenz-Färbung
8. Proliferations-Assay
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Isolierung und Kultur von UCA-PSCs, UCV-PSCs und WJ-MSCs aus der Nabelschnur
Die Nabelarterien, die Nabelvene und das Wharton-Gelee wurden mechanisch von der Nabelschnur getrennt und in 2-3 cm3 Stücke geschnitten. Der Abstand zwischen Arterien, Venen oder Wharton-Gelee-Gewebeblöcken betrug etwa 1 cm und war in einer Quincunx-Form angeordnet (Abbildung 1A-C). Die drei Arten von Stammzellen wurden durch eine gewebegebundene Kultu...
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In dieser Studie wurden drei verschiedene Arten von Zellen aus den Nabelschnurarterien, der Vene und dem Wharton-Gelee isoliert. Die Nabelschnur war Lieferabfall, und ihre Verwendung war einfach, sicher und ohne ethische Streitigkeiten5. UC-MSCs sind originell und haben eine starke Differenzierungsfähigkeit1. Frühere Studien haben gezeigt, dass die Menge an UC-MSCs, die durch die Kollagenase-, Trypsin- und Hyaluronidase-Verdauungsmethode au...
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Die Autoren haben nichts offenzulegen.
Die Autoren danken der Unterstützung durch das Grundlagenforschungsprojekt des Changzhou Science and Technology Bureau unter der Fördernummer CJ20200110 (an YJY), der National Nature Science Foundation of China (82001629, XQS), dem Youth Program of Natural Science Foundation der Provinz Jiangsu (BK20200116, XQS) und der Postdoctoral Research Funding der Provinz Jiangsu (2021K277B, XQS).
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| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| Adipogenes Differenzierungskit | Gibco | A1007001 | Multidirektionale Differenzierung |
| Alizarinrot-Färbelösung | Sigma | A5533 | Multidirektionale Differenzierung |
| Antikörper gegen CD13 | Thermo Fisher Scientific | MA1-12034 | |
| Durchflussanalyse Antikörper gegen CD34 | BD Biosciences | 560942 | Durchflussanalyse |
| Antikörper gegen CD45 | BD Biosciences | 561865 | Durchflussanalyse |
| Antikörper gegen CD73 | BD Biosciences | 940294 | Durchflussanalyse |
| Antikörper gegen HLA-DR | BD Biosciences | 555560 | Durchflussanalyse |
| Anti-Fluoreszenz-Quenchmittel | Abcam | AB103748 | Immunfluoreszenz |
| Anti-Maus IgG H& L (Alexa Fluor 488) | abcam | ab150113 | Multidirektionale Differenzierung |
| ATRA | STEMCELL Technologies | 302-79-4 | Zellkultur |
| bFGF | Gibco | 13256029 | Multidirektionale Differenzierung |
| BSA | Sigma | V900933 | Immunfluoreszenz |
| Zellinkubator | Thermo Fisher Scientific | HERAcell 240i | Zellkultur |
| Zellzähl-Kit-8 | Dojindo | CK04 | Zellproliferation |
| Zentrifuge | Thermo Fisher Scientific | Sorvall™ MTX-150 | Zellkultur |
| DAPI | Sigma | 10236276001 | Immunfluoreszenz |
| DMSO | Sigma | D1435 | Zellkultur |
| FBS | Gibco | 10099141 | Zellkultur |
| FITC Maus Anti-Human IgG | BD Biosciences | 560952 | Durchflussanalyse |
| Durchflusszytometer | Thermo Fisher Scientific | A24864 | Durchflussanalyse |
| Fluoreszenzmikroskop | Thermo Fisher Scientific | IM-5 | Durchflussanalyse |
| Gelatin | Sigma | 48722 | Multidirektionale Differenzierung |
| Leica Mikroskop | Leica | DM500 | Multidirektionale Differenzierung |
| LG-DMEM Medium | Gibco | 11-885-084 | Zellkultur |
| Mikroplatten-Reader | Thermo Fisher Scientific | A51119500C | Zellproliferation |
| Neurogene Induktion | Gibco | A1647801 | Multidirektionale Differenzierung |
| Öl rot O-Lösung | Sigma | O1516 | Multidirektionale Differenzierung |
| Osteogene Induktion | Cyagen | HUXXC-90021 | Multidirektionale Differenzierung |
| Paraformaldehyd | Sangon Biotech | 30525-89-4 | |
| Immunfluoreszenz-Pasteur-Pipette | Biosharp | BS-XG-03L | Zellkultur |
| PBS (phosphatgepufferte Kochsalzlösung) | |||
| Penicillin-Streptomycin-Hyclone-SV30010-Zellkultur | |||
| Primärer Antikörper gegen NSE | Santa Cruz Biotechnologie | sc-292097 | Multidirektionale Differenzierung |
| SPSS 22.0 | IBM | SPSS 22.0 | Statistische Analyse |
| Die Zellkletterblätter | CITOTEST Scientific | 80346-0910 | Multidirektionale Differenzierung |
| TritonX-100 | Sangon Biotech | 9002-93-1 | Immunfluoreszenz |
| Trypsin | Gibco | 25300120 | Zellkultur |
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