Este protocolo describe la inducción eficiente de endotelio hemogénico y progenitores hematopoyéticos multipotenciales a partir de células madre pluripotentes humanas a través de la expresión forzada de factores de transcripción.
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Artículo de método
Este protocolo describe la inducción eficiente de endotelio hemogénico y progenitores hematopoyéticos multipotenciales a partir de células madre pluripotentes humanas a través de la expresión forzada de factores de transcripción.
Durante el desarrollo, las células hematopoyéticas se derivan de un subconjunto especializado de las células endoteliales, el endotelio hemogenic (HE). HE desarrollo Modeling in vitro es esencial para estudios mecanísticos de la transición-endotelial hematopoyético y especificación hematopoyético. Aquí se describe un método para la inducción eficiente de SE a partir de células humanas pluripotenciales (hPSCs) mediante la sobreexpresión de diferentes conjuntos de factores de transcripción. La combinación de ETV2 y GATA1 o GATA2 TFS se utiliza para inducir HE con potencial de pan-mieloide, mientras que una combinación de factores de transcripción y GATA2 TAL1 permite la producción de HE con eritroide y megacariocítica potencial. La adición de LMO2 a GATA2 y la combinación TAL1 acelera sustancialmente la diferenciación y aumenta células eritroides y megacariocíticos producción. Este método proporciona un medio eficiente y rápida de HE inducción de hPSCs y permite la observación del endotelio hematopoietic transición en una placa de cultivo. El protocolo incluye procedimientos hPSCs transducción y análisis post-transducción de SE y progenitores de sangre.
La capacidad única de células madre pluripotentes humanas (hPSCs) para auto-renovarse y diferenciarse en células de las tres capas germinales, incluyendo sangre, que sean una herramienta valiosa para los estudios sobre el mecanismo de desarrollo hematopoyético, el modelado de enfermedades de la sangre, la detección de drogas, Los estudios de toxicidad y el desarrollo de terapias celulares. Debido a la formación de la sangre en los embriones producto de endotelio hemogenic (HE) a través de una transición hematopoyético endotelial 1,2, la generación de la ES en culturas sería esencial para estudiar los mecanismos moleculares que regulan la endotelial a la transición hematopoyético y especificación hematopoyético. Los métodos actuales para estudios de HE se basan en la inducción de la diferenciación hematoendothelial en los agregados (EBS) con la adición de citoquinas hematopoyéticas 3-5, y de cocultivo con células estromales hPSCs-hematopoyesis de apoyo 6,7 o en cultivos de dos dimensiones con extracelular matrices y moldes cytokines 8,9. Estos métodos de diferenciación clásicos se basan en la introducción de señales externas que actúan en la superficie celular y que inician cascadas de vías moleculares que eventualmente conducen a la activación de programa transcripcional guiar el desarrollo hematoendothelial. Por lo tanto, la eficiencia de hPSCs diferenciaciones en estos sistemas se basa en una inducción efectiva de esas señales, la transducción de señales al núcleo, y la activación resultante de reguladores transcripcionales específicos. Además, el estudio de HE en cultivos de diferenciación convencionales requiere la etapa adicional de aislamiento de células HE usando la clasificación de células. Aquí se describe un protocolo sencillo para la inducción directa de HE y sangre por la sobreexpresión de factores de transcripción hematopoyéticas. Este método permite la inducción eficiente de HE en un plato y la observación directa del endotelial a la transición hematopoyéticas sin la necesidad de aislamiento de HE utilizando un procedimiento de clasificación de células engorroso.
Formación de SE y la sangre a partir de células madre pluripotentes humanas pueden ser inducidas de manera eficiente mediante la sobreexpresión a pocos factores de transcripción (TFS). La combinación óptima de TFS capaces de inducir robusta hematopoyesis-pan mieloide de hPSCs incluye ETV2 y GATA1 o GATA2. En contraste, la combinación de GATA2 y TAL1 induce erythromegakaryocytopoiesis 10. Programación hPSCs través de la sobreexpresión de estos factores que diferencia hPSCs directamente a la VE-cad + CD43 - CD73 - células HE que adquieren gradualmente el fenotipo hematopoyético definirse por la expresión de principios del CD43 marcador hematopoyético 7. Este método basado en lentiviral para la programación directa del método de pluripotentes células madre humana es aplicable para la generación de HE y las células de sangre para estudios mecanísticos, estudios de endotelial a la transición hematopoyético, y la regulación transcripcional de desarrollo hematopoyético y especificación. Aunque la current protocolo describe la producción de sangre usando la expresión constitutiva de los transgenes, resultados similares podrían obtenerse utilizando ARNm modificado 10.
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1. Virus Preparaciones y factor de transcripción Combinaciones
2. Protocolo Cultura hPSCs
3. Inducción de Hematoendothelial Pprecursors de hPSCs (día 0, la transducción de hPSCs)
4. Inducción de Hematoendothelial Precursores de hPSCs (día 1-7)
5. Análisis de Hemogenic endotelio (HE) etapa de diferenciación.
6. Análisis de Inducidos hematopoyéticas Precursores
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El diagrama esquemático de HE y la inducción de sangre de hPSCs por la sobreexpresión de factores de transcripción se muestra en la Figura 1. ETV2 con la combinación GATA1 o GATA2 induce la hematopoyesis pan-mieloide, mientras que un GATA2, TAL1 +/- combinación LMO2 induce la hematopoyesis predominantemente eritro-megacariocítica. Ambas combinaciones TF directamente inducidos células el que posteriormente transforman en células progenitoras de sangre con un espectro diferente de diferenciación hematopoy...
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El método anteriormente descrito para la diferenciación hematopoyética de hPSCs por la sobreexpresión de TFS, representa un enfoque rápido y eficiente para la generación de HE y mieloides y erytho magakaryocytic progenitores de hESCs y CMPI, permitiendo así la producción de hasta 30 millones de células de sangre de un millón de células madre pluripotentes 10. Este método exhibió diferenciación consistente en múltiples células madre y iPSCs líneas 10. Durante la diferenciación por ETV2 y GATA2, fact...
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IS es accionista fundador y consultor de Cynata.
Agradecemos a Matt Raymond por su ayuda editorial. Este trabajo fue apoyado por fondos del Instituto Nacional de Salud (U01HL099773, R01HL116221 y P51 RR000167) y la Fundación Charlotte Geyer.
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| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
Table 1. Inducción de la diferenciación de hPSCs con factores de transcripción y análisis de endotelio hemogénico y células sanguíneas. | |||
| pSIN4-EF1a-ETV2-IRES-Puro | Plásmido Addgene #61061 | Vector lentiviral | |
| pSIN4-EF1a-GATA2-IRES-Puro | Plásmido Addgene #61063 | Vector lentiviral | |
| pSIN4-EF1a-GATA1-IRES-Puro | Plásmido Addgene #61062 | Vector lentiviral | |
| pSIN4-EF1a-TAL1-IRES-Puro | Addgene | Plásmido #61062 | Vector lentiviral |
| pSIN4-EF1a-LMO2-IRES-Puro | Addgene | Plásmido #61064 | Vector lentiviral |
| Bromuro de hexadimetrina (polibreno) | Sigma-Aldrich | 107689-10G | Polímero catiónico utilizado para aumentar la eficiencia de la infección |
| Y-27632 (diclorhidrato) Inhibidor de ROCK | STEMCELL Technologies | 72302 | Inhibidor de la vía RHO/ROCK Inhibe el |
| reactivo de disociación celular ROCK StemPro Accutase < | a href="http://www.lifetechnologies.com/us/en/home/life-science/stem-cell-research/stem-cell-culture/stem-cell-research-misc/ stempro-accutase.html">Life Technologies | A11105-01 | Reactivo |
| Medio de cultivo incompleto (sin factor de crecimiento) mTeSR1 Formulación personalizada | Instituto de Investigación WiCell (Madison, WI) | MCF | Medio mTeSR1 sin suero sin bFGF y TGFb |
| humano SCF | Peprotech | 300-07 | |
| TPO humano | Peprotech | 300-18 | Humano de grado de investigación |
| FGF-básico | Peprotech | 100-18B | Grado premium |
| CD144 (VE-CAD) FITC | BD Biosciences | 560411 | Marcador endotelial (FACS) |
| CD226 PE | BD Biosciences | 338305 | Hematopoyético ( FACS) |
| CD43 PE | BD Biociencias | 560199 | Hematopoyéticas (FACS) |
| CD73 APC | R& D Systems | FAB5795A | Marcador endotelial (FACS) |
| CD45 APC | BD Biosciences | 555485 | Hematopoyético (FACS) |
| 7AAD | Life Technologies | A1310 | Ensayo vivo/muerto (FACS) |
| Paraformaldehído | Sigma-Aldrich | P6148-500G | Fijación de células |
| Tritón X-100 | Sigma-Aldrich | T9284-500ML | Permeabilización |
| FBS | Fisher Scientific | SH3007003 | Suero fetal bovino |
| Ratón anti-humano CD43 | BD Biosciences | 551457 Anticuerpo primario puro para la tinción de inmunofluorescencia (IF) | |
| Conejo anti-humano VE-cadherina | BenderMedSystem | BMS158 | Primario (IF) |
| Anti-conejo Alexa Fluor 488-conjugado | JacksonResearch | 715-486-152 | Secundario (IF) |
| Anti-ratón Alexa Fluor 594-conjugado | JacksonResearch | 715-516-150 | Secundaria (IF) |
| Tinción de ácido nucleico DAPI | Life Technologies | D1306 | Ensayo vivo/muerto (IF) |
| Medio clonogénico MethoCult H4435 Tecnologías | de células madre | 4435 | Ensayo de CFC |
| Solución de tinción de Wright | Sigma -Aldrich | 32857 | Tinción de citospins |
Table 2. hPSCs culture. | |||
| Células Madre Pluripotentes Humanas (hPSCs) | Instituto de Investigación WiCell (Madison, WI) | Células madre embrionarias humanas hESCs (WA01, WA09); iPSCs (DF-19-9-7T, DF-4-3-7T) Células madre pluripotentes inducidas sin transgenes Las | hPSCs son capaces de autorrenovarse y diferenciarse en células de tres capas germinales |
| Medio completo sin suero para el cultivo de hPSCs Medios mTeSR1 | Instituto de Investigación WiCell (Madison, WI) | M500 | Medio sin suero con factores de crecimiento para el cultivo de ESC/iPSC sin alimentador |
| Matrigel | BD Biosciences/ Corning | 356234 | Matriz para el mantenimiento de ESC/iPSCs humanas |
| DMEM/F-12, polvo | Life Technologies | 12500-062 | Medio basal |
| HyClone Dulbecco's PBS powder | Fisher Scientific | dSH30013.04 | PBS |
| Dispasa II, powder | Life Technologies | 17105-041 | Proteasa neutra, Disociación celular |
Table 3. Primers para la detección de la integración genómica del virus. | |||
| Nombre del Primer | Delantero (Fwd) 5' -->3' | Reverso (Rev) 5'->3' | Descripción |
| pSIN EF1a Fwd | TTC CAT TTC AGG TGT CGT GA- | - | EF1a secuencia promotora |
| GATA1 Rev | -- | TCC CTG TAG GCC AGT GC | Región de codificación |
| GATA2 Rev | -- | GGT TGG CAT AGT AGG GGT TG | Región de codificación |
| TAL1 Rev | -- | AGG CGG AGG ATC TCA TTC TT | Región de codificación |
| LMO2 Rev | -- | GGC CCA GTT TGT AGT AGA GGC | Región de codificación |
| ETV2 Rev | -- | GAA CTT CTG GGT GCA GTA AC | Región de codificación |
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