Stencil Micropatterning de las células madre pluripotentes para el sondeo Organización Espacial de la diferenciación Parcas

Geetika Sahni; Jun Yuan; Yi-Chin Toh

doi:10.3791/54097

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Artículo de método

Stencil Micropatterning de las células madre pluripotentes para el sondeo Organización Espacial de la diferenciación Parcas

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DOI:

10.3791/54097

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17 de junio de 2016

Geetika Sahni^*¹ , Jun Yuan^*¹ , Yi-Chin Toh¹^,²

¹Department of Biomedical Engineering, National University of Singapore, ²Singapore Institute of Neurotechnology (SINAPSE), National University of Singapore

^* These authors contributed equally

En este artículo

Resumen

Las células madre pluripotentes humanas (hPSCs) tienen la capacidad intrínseca para diferenciarse y auto-organizarse en patrones de tejidos distintos; aunque esto requiere la presentación de los gradientes ambientales espaciales. Presentamos micropatterning plantilla como un método simple y robusto para generar gradientes bioquímicas y mecánicas para el control de los patrones de diferenciación HPSC.

Resumen

Las células madre pluripotentes humanas (hPSCs), incluidas las células madre embrionarias y las células madre pluripotentes inducidas, tienen la capacidad intrínseca de diferenciarse en las tres capas germinales. Esto los convierte en una fuente celular atractiva para la medicina regenerativa y el modelado experimental de la organogénesis normal y enferma. Sin embargo, la diferenciación de las hPSCs in vitro es heterogénea y espacialmente desordenada. Las tecnologías de micropatrones celulares ofrecen potencialmente los medios para controlar espacialmente los microambientes de células madre y organizar los destinos de diferenciación resultantes. El micropatrón de hPSC debe tener en cuenta los estrictos requisitos para la supervivencia y el mantenimiento de las hPSC. Aquí, describimos el micropatrón de esténcil como un método que es altamente compatible con las hPSC. Los micropatrones de hPSC se especifican mediante las geometrías de los orificios pasantes de la celda, que limitan físicamente las ubicaciones donde las hPSC pueden acceder y adherirse al sustrato recubierto de matriz extracelular subyacente. Debido a este modo de operación, existe una mayor flexibilidad para usar sustratos que puedan soportar adecuadamente hPSC en comparación con otros métodos de micromodelado celular. También destacamos los pasos críticos para la generación exitosa de micropatrones de hPSC. A modo de ejemplo, demostramos que el micropatrón de esténcil de hPSCs puede utilizarse para modular la polarización espacial de las adherencias célula-célula y célula-matriz, lo que a su vez determina los patrones de diferenciación del mesoendodermo. Este método simple y robusto para micromodelar hPSCs amplía las perspectivas de establecer modelos experimentales para investigar la organización y el patrón de los tejidos durante el desarrollo embrionario temprano.

Introducción

Las células madre pluripotentes humanas (hPSCs), incluyendo las células madre embrionarias (hESCs) y células madre pluripotentes inducidas (hiPSCs), son ampliamente explotados en la medicina regenerativa, así como el modelado experimental de la organogénesis normal y enfermo debido a su potencial de diferenciación en linajes celulares de todos tres capas germinales ^1,2. El destino de diferenciación de hPSCs son muy sensibles a factores ambientales locales que pueden modular procesos mechanotransduction autocrinos o paracrinos de señalización ^1, así como mediadas por señales físicas ^3-5. Micropatterning célula abarca un conjunto de téc....