Artículo de método

Dirige la diferenciación de progenitores hematopoyéticos primitivo y definitivo de las células madre Pluripotent humanas

DOI:

10.3791/55196

⸱

1 de noviembre de 2017

 , 
1Department of Internal Medicine, Hematology Division, Washington University in St. Louis

En este artículo

Resumen

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

Aquí, presentamos pluripotentes humanas protocolos de cultura de la célula de vástago (hPSC), solía diferenciarse hPSCs a CD34+ de progenitores hematopoyéticos. Este método utiliza la manipulación de la fase específica de canónica WNT de señalización especificar las células exclusivamente ya sea definitivo o primitiva hematopoyética programa.

Resumen

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

Uno de los objetivos principales para la medicina regenerativa es la generación y mantenimiento de las células madre hematopoyéticas (HSCs) derivado de las células de vástago pluripotent humanas (hPSCs). Hasta hace poco, tratando de distinguir hPSCs en HSCs ha generado predominante progenitores hematopoyéticos que carecen de potencial HSC y en cambio, se asemejan a saco vitelino hematopoyesis. Estos progenitores hematopoyéticos resultantes pueden haber limitado utilidad en vitro modelado enfermedad de varios desordenes hematopoyéticos adultos, particularmente los de los linajes linfoides. Sin embargo, recientemente hemos descrito los métodos para generar progenitores hematopoyéticos definitivos del multilineage Eritro-mielo-linfoide de hPSCs utilizando un protocolo específico de etapa diferenciación dirigida, que esbozamos aquí. A través de la disociación enzimática de hPSCs en recipientes de plástico recubierto por la matriz de membrana basal, se forman cuerpos embryoid (EBs). EBs se distinguen al mesodermo por BMP4 recombinante, que posteriormente se especifica que el programa hematopoyético definitivo por el inhibidor de la GSK3β, CHIR99021. Alternativamente, la hematopoyesis primitiva se especifica por el inhibidor de PORCN, IWP2. La hematopoyesis más es conducida a través de la adición de recombinante VEGF y apoyo citoquinas hematopoyéticas. Los progenitores hematopoyéticos resultantes generados mediante este método tienen el potencial para ser utilizado para la enfermedad y desarrollo modelado, in vitro.

Introducción

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Las células de vástago pluripotent humanas (hPSCs) se definen como englobando células de vástago embrionarias humanas (hESCs) y las células madre humanas pluripotentes inducidas (hiPSCs) y tiene la capacidad única no sólo en auto renovación bajo condiciones de crecimiento apropiado, pero también, la capacidad de diferenciarse en todos los tipos celulares derivados de las tres capas germinales: ectodermo, endodermo y mesodermo1. Debido a estas habilidades, hPSCs sostener la gran promesa para la medicina regenerativa, modelado de enfermedades y terapias basadas en células2. Mientras que varios tipos de células se han diferenciado con éxito de hPSCs, un desafío importante es la especificación en vitro de adulto hPSC-derivó las células madre hematopoyéticas (HSCs) y progenitores hematopoyéticos definitivos.

Una probable barrera para el desarrollo de HSCs humanas de hPSCs es la presencia de múltiples programas hematopoyéticas en el embrión humano3. El primer programa que emerge, denomina "hematopoyesis primitiva", se origina dentro del tejido del saco vitelino extraembrionarias y mejor se caracteriza por su producción transitoria de progenitores erythroblast (EryP-CFC), macrófagos y megacariocitos. En particular, este programa no da lugar a las HSCs, ni da lugar a progenitores linfoides T y B. Sin embargo, el saco vitelino transitorio dan lugar a progenitores hematopoyéticos definitivas restringidos, como el progenitor mieloide Eritro (EMP4,5,6,7,8) y la eritroide deficiente linfoide cebada multipotent progenitora (LMPP9). Sin embargo, EMPs ni LMPPs son completamente multipotentes, o capaz de engraftment HSC-como en recipientes adultos. En cambio, más adelante en el desarrollo, el programa hematopoyético "definitivo" clásicamente definido se especifica en la región aorta-gónada-mesonefros del embrión adecuado, dando lugar a todos los linajes hematopoyéticos adultos, incluyendo el HSC. La especificación de estas células hematopoyéticas definitivas intra embrionarias ocurre de manera dependiente de la muesca, a través de una transición endotelial hematopoyético de hemogenic endotelio (él)3,10,11 ,12,13,14. Además de capacidad de reconstitución, el potencial del multilineage y muesca-dependencia de estas células pueden utilizarse para distinguir estos progenitores hematopoyéticos definitivos de la EMP y LMPP (revisado en las referencias3,13 ).

Comprender los mecanismos de especificación hematopoyética primitiva y definitiva de hPSCs es probablemente esencial para la producción reproducible de progenitores hematopoyéticos definitivos a través de una variedad de líneas hPSC. Hasta hace poco, hPSC protocolos de diferenciación que podrían separar multipotentes definitivos y primitivos progenitores hematopoyéticos no existían15,16,17,18, 19,20,21,22,23,24,25. Muchos enfoques con suero bovino fetal (FBS) y/o co-cultivo stromal en primer lugar describe el potencial hematopoyético de hPSC diferenciación, con mezclas de primitivo y definitiva hematopoyética potencial15,16, 17,19,22,23,25. Además, muchos protocolos sin suero hematopoyéticos han descrito los requisitos de señal para la especificación del mesodermo del hPSCs que alberga hematopoyética potencial18,20,21, 24. sin embargo, como estos métodos todavía dieron lugar a mezclas heterogéneas de ambos programas, su uso en aplicaciones clínicas y mecanismos del desarrollo de la comprensión puede ser limitada.

Recientemente hemos construido en estos estudios, después de haber descrito los requisitos de señal de la fase específica de ACTIVIN NODAL y WNT de señalización en la especificación hematopoyética primitiva y definitiva del mesodermo derivado hPSC18,26 . El último era particularmente único, como el uso de la manipulación de señales WNT fase específica permite la especificación de exclusivamente primitivo o exclusivamente de progenitores hematopoyéticos definitiva26. Durante la especificación del mesodermo, la inhibición de la señalización de WNT canónico con el inhibidor PORCN IWP2 resultados en la especificación de CD43+ EryP-CFC y progenitores mieloides, con ningún potencial linfoide detectable. En contraste, estimulación de canónica WNT de señalización con el inhibidor de la GSK3β, CHIR99021, durante la misma etapa de diferenciación dio lugar a la ausencia completa de CD43 detectable+ EryP-CFC, mientras que al mismo tiempo conduce a la Especificación de CD34+CD43− . Esta población poseía mieloide, HBG-expresando eritroides y linfoides T potencial. Posteriores análisis identificaron esto como falta de la expresión de su potencial hematopoyético, CD7327,28 y CD18428fue dependiente de la muesca28. Además, sola célula clonales análisis demostraron que estos linajes hematopoyéticos definitivos se pudieran derivar de las células multipotentes28. Tomados juntos, estos estudios indican que etapa específica WNT signaling manipulación puede especificar puros primitivos progenitores hematopoyéticos o multipotentes dependiente de la muesca definitiva de progenitores hematopoyéticos.

Aquí describiremos nuestra estrategia de diferenciación que los rendimientos de progenitores hematopoyéticos exclusivamente primitivo o definitivos, través de la manipulación de la canónica WNT de señalización durante mesodérmico modelando y su linaje hematopoyético posterior ensayos. Este protocolo es de gran valor para los investigadores que están interesados en la producción de progenitores hematopoyéticos ya sea primitivo o definitivas de hPSCs para aplicaciones de la medicina regenerativa.

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Protocolo

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1. reactivos

  1. obtener células líneas; hESCs o hiPSCs 1, ratón fibroblastos embrionarios (MEFs) 29, OP9-DL4 estroma 30 , 31.
  2. preparación del reactivo
    1. preparar una solución al 0.1% p/v de gelatina en PBS. Esterilizar en autoclave y almacenar a 4 ° C después de tomar.
      1. Preparar los recipientes de plástico recubierta de gelatina. Capa 6 bien platos con 1,5 mL de solución al 0.1% gelatina. Incubar por 15 min a temperatura ambiente. Inmediatamente antes del uso, aspirar solución de gelatina restante.
    2. Preparar los medios de comunicación MEF haciendo IMDM con 15% v/v FBS y antibióticos 1 x. Complementar con 2 mM L-glutamina y 400 μm monothioglycerol (MTG) antes de usar y almacenar a 4 ° C.
    3. Preparar los medios de cultivo hPSC como solución de DMEM/F12 con el reemplazo de 20% v/v nocaut en suero (KOSR), 1 x aminoácidos no esenciales (AANE), antibióticos de x 1, 55 μm β-mercaptoetanol, 2 mM L-glutamina y 10 ng/mL bFGF. Filtro para esterilizar con un filtro de 2 μm y almacenar en la oscuridad a 4 ° C.
    4. Medios de lavado Prepare el suero libre como una solución de DMEM/F12 con 5% v/v KOSR y 4 mM HCl. filtro para esterilizar con un filtro de 2 μm, alícuota y almacenar en la oscuridad a 4 ° C.
    5. Hacer un 1 mg/mL DNasa I solución disolviendo la ADNasa para 3-4 h en agua desionizada estéril, helada en hielo. Filtro para esterilizar con un filtro de 2 μm y almacenar en alícuotas a -20 ° C.
    6. Preparar la solución con los medios de lavado: agregar 10% FBS y 10 μg/mL de DNasa I. La solución debe prepararse inmediatamente antes del uso.
    7. Preparar la matriz de la membrana del sótano (p. ej., matrigel, conocido como estera de aquí en adelante) solución mezcla.
      Nota: Los pasos todos preparando y utilizando la mezcla MAT deben realizarse en hielo o a 4 ° C. deshielo congelada MAT en hielo a 4 º C durante la noche. Diluir MAT 1:1 mediante la adición de 10 mL IMDM helada y el frío en hielo a 4 º C durante la noche. Diluir la mezcla de MAT con un adicional 20 mL IMDM helada y el frío en hielo a 4 º C durante la noche. Alicuotar en tubos previamente enfriados y almacenar a-20 ° C hasta su uso. Cuando esté listo para su uso, descongelar MAT mezcla toda la noche a 4 ° C. Placas
      1. capa de la placa celular.
        Nota: Todas las medidas de placas MAT capa deben realizarse en hielo. Enfriar las placas de 6 pozos y pozo 24 a-20 ° C durante al menos 1 h. Cuando esté listo para las placas de capa, coloque en el hielo. Capa de cada pocillo con 4 MAT x diluido, remover y volver a utilizar cualquier exceso de solución. Dejar en hielo durante 30-60 min y aspirar exceso MAT. Secar las placas recubiertas MAT en una incubadora de 37 ° C 5% CO 2 para un mínimo de 3 h. uso dentro de las 72 h de la capa de.
    8. Preparar la solución de 10% albúmina de suero bovino (BSA) disolviendo 10% w/v BSA en agua helado, agua destilado, desionizado a 4 ° C durante 3-4 h. filtro para esterilizar con un filtro de 2 μm en un botella de bloqueo de la luz y almacenar a 4 ° C.
    9. Preparar la solución de ácido ascórbico. Disolver lentamente una solución de 5 mg/mL de ácido L-ascórbico en agua helado, agua destilado, desionizado en hielo para 3-4 h. remolino de vez en cuando hasta que se disuelva. Filtro para esterilizar con un filtro de 2 μm y almacenar en alícuotas a -20 ° C.
    10. Preparar los medios libres de suero diferenciación (SFD) por lo que una solución de 75:25 de IMDM:Ham ' s F-12, añada 0,5% BSA, 1 x B27 y suplementos de x N2 0,5. Almacenar a 4 ° C. Agregar 1 x L-glutamina, 50 μg/mL de ácido ascórbico, 400 μm MTG y 150 μg/mL holo-transferrina inmediatamente antes de usar.
    11. Preparar medios de cultivo libre de suero la célula de vástago (e.g., StemPro, conocido como SP34 adelante) por el fabricante ' instrucciones. Almacenar a 4 ° C. Agregar 1 x L-glutamina, 50 μg/mL de ácido ascórbico, 400 μm MTG y 150 μg/mL holo-transferrina inmediatamente antes de usar.
    12. Prepare la solución de colagenasa II 0,2% por disolución II de colagenasa a una concentración final de 0,2% p/v en solución de 1:4 de FBS:PBS. Disolver en baño de agua de 37 ° C durante al menos 15 min filtro para esterilizar la solución con un filtro de 2 μm y almacenar en alícuotas a -20 ° C.
    13. Preparar el buffer de fluorescencia activada célula clasificación (FACS) como una solución de 5% FBS en IMDM inmediatamente antes de usar.
    14. OP9 preparar los medios de comunicación como una solución de α-MEM, 20% SFB, 2 mM L-glutamina y antibióticos 1 x. Filtro para esterilizar con un filtro de 2 μm y almacenar a 4 ° C.
    15. Obtener medios a base de metilcelulosa (p. ej., MethoCult, denominado MeC adelante) como cantidades de pre-alícuotas de 3 mL o un frasco de 100 mL. Si se utiliza 100 mL MeC, a su llegada, se dividen en alícuotas de 2,5 mL en tubos cónicos de 14 mL.
      Nota: Todas alícuotas deben almacenarse a-20 ° C. MeC de medias partes alícuotas se deben descongelar inmediatamente antes de uso.

2. Diferenciación del mesodermo de hPSCs

  1. crecer la hPSC líneas de celulares en MEFs a 70-80% de confluencia, en una incubadora de 37 ° C con 5% CO 2.
    Nota: El hPSCs debe tener bordes afilados, indiferenciados.
  2. Recipientes de plástico recubierto de alfombra preparar 24 h antes de pases el hPSCs.
    Nota: El número total de platos 6-pozo recubierto de alfombra varía hPSC líneas. Normalmente, tres platos de 6 bien bastan por plato 6-bien de hPSCs confluentes en MEFs. Alimentador-agotamiento de la
    1. realizar un ensayo con diversos cocientes del confluente hPSCs:MAT pozos (1:4, 1:3, 1:2, etc.) antes de la primera diferenciación para determinar cuántos MAT-cubierta 6-bien platos deben usarse para posteriores diferenciaciones.
      Nota: 24 h después de la galjanoplastia en la estera, el hPSCs debe ser 80-90% confluente, con agregados de células de aproximadamente 10-20 células tamaño.
  3. Aspirar los medios hPSC y añadir 1 mL a 37 ° C 0.25% tripsina-EDTA a cada bien durante 1 minuto aspirado y añadir los medios de parada de 1 mL a cada pozo. Con un raspador celular, raspar las células de la placa. Añadir 1 mL de tampón de lavado a cada pocillo.
    1. Con una pipeta serológica de 2 mL, triturate 3 - 5 veces a romper grumos grandes de células y transferir las células a un tubo cónico de 50 mL. Centrifugar hPSCs 330 x g por 5 min
  4. Resuspender las células en un volumen total de hPSC media equivalente a 2 mL por pozo de los recipientes de plástico recubierto de alfombra para ser utilizado. Añadir 2 mL/pozo de hPSCs a los recipientes de plástico e incubar durante la noche en una incubadora de 37 ° C con 5% CO 2.
  5. 24 h más tarde, aspirar los medios de comunicación y reemplazar con 37 ° C 0.05% tripsina-EDTA durante 1 minuto aspirar el tripsina-EDTA y añadir los medios de parada de 1 mL. Raspar las células vigorosamente con un raspador celular. Añadir medios de lavado de 1 mL a cada pozo. Con una pipeta serológica de 2 mL, triturate las células 1 - 2 veces y transferir a un tubo cónico de 50 mL. Centrifugar las células a 220 x g por 5 min
    Nota: La duración del tratamiento de tripsina-EDTA shouLD se determinó por el investigador para cada línea de hPSC. El tratamiento de tripsina debe aplicarse para el mayor tiempo posible sin causar disociación unicelular. Este paso debe separar todos los hPSCs de las placas recubiertas de alfombra, pero no sola célula disociación. EBs resultante debe ser de 6-10 células, en promedio.
  6. Aspire los medios de comunicación. Utilizando una pipeta serológica de 5 mL, resuspender suavemente las células en medios de lavado de 20 mL. Centrifugar a 220 x g por 5 min
  7. Resuspender suavemente la EBs en los medios día 0 (tabla 1). Pipetear 2 mL de medio de diferenciación con EBs en cada pocillo de una placa de cultivo celular 6-bien adherente de baja utilizando una pipeta serológica de 10 mL. Lugar en una 5% CO 2 5% O 2 (multi-gas) incubadora de 37 ° C.
    Nota: Los medios día 0: media SFD suplementado con 10 ng/mL BMP4 (tabla 1). Para cada dos placas de hPSCs, utilice una placa de cultivo de 6 bien adherente de baja celular.
  8. 24 h más tarde, agregar 2 mL día 1 los medios de comunicación (tabla 1). Incube las células durante la noche en una incubadora del multi-gas.
    Nota: Los medios día 1: medios SFD suplementados con 10 ng/mL BMP4 y 10 bFGF ng/mL a cada pozo (tabla 1).
  9. 18 h después, suavemente el EBs con una pipeta serológica de 5 mL y vuelta a 100 x g por 5 min lavado la cosecha y toda la cultura se combinan con 10 mL IMDM. Vuelta a 100 x g por 5 min aspirar los medios de comunicación.
    Nota: Existirán residuos en los cultivos. Este paso de centrifugación a baja velocidad (100 x g) removerá los escombros.
  10. Resuspender suavemente la EBs en medios SFD con día 2 medios (tabla 1) y luego la dosificación 2 mL por pozo en placas de cultivo celular 6-bien poco adherente. Incubar en una incubadora de gas múltiples de 37 ° C para 30 h.
    Nota: Los medios día 2: 10 ng/mL BMP4 y 5 ng/mL bFGF y el agonista WNT apropiado o antagonista (tabla 1).
    1. Añadir 3 μm CHIR99021 especificar definitivo de progenitores hematopoyéticos. Alternativamente, añadir μm 3 IWP2 y 1 ng/mL Activin A especificar primitivos progenitores hematopoyéticos.
  11. Continuar a la sección 3 para la especificación de progenitoras hematopoyéticas.

3. Especificación de CD34 + progenitores hematopoyéticos

  1. después de 30 h, aislar el EBs con una pipeta serológica de 2 mL en el día 3 de diferenciación. Transferir a un tubo cónico de 50 mL y centrifugar a 330 x g por 5 minutos suavemente suspender y lavar con 10 mL de IMDM. Centrifugar las células a 330 x g por 5 min
  2. Suspender el EBs en día 3 medios (tabla 2) y dispensar 2 mL en cada pocillo de placas de 6 pozos baja adherente. Incubar las células en una incubadora de gas múltiples de 37 ° C por 72 h.
    Nota: Los medios día 3: SP34, suplementado con 15 ng/mL VEGF y bFGF de 5 ng/mL (tabla 2). Añadir más medios de comunicación por el bien si el pH de los medios de comunicación cosechadas en el día 3 de diferenciación ha cambiado de forma significativa (es decir, media de color amarillo-naranja). Como alternativa, utilizar menos EBs por pozo en el día 0.
  3. Después de 72 h de incubación, añadir 2 mL de medio día 6 (tabla 2) a cada pocillo. Incubar en una incubadora de gas múltiples de 37 ° C para un adicional 48 h.
    Nota: Los medios de día 6: medios SP34 complementados con 15 ng/mL VEGF, bFGF ng/mL 5, SCF de 200 ng/mL, 4 UI EPO, 20 ng/mL de IL-6, 10 ng/mL IL-11 y 50 ng/mL de IGF-1 (tabla 2). Si los medios de comunicación más se agregó en el paso 3.1, luego agregar la cantidad equivalente de los medios de comunicación en el paso 3.2 para que las concentraciones de citoquinas final siguen siendo los mismos.
  4. Aislar el EBs CHIR99021 tratados en el día 8 de diferenciación. Proceder a la sección 4.
  5. IWP2-EBs tratados son cosechadas en el día 8 de diferenciación en un tubo cónico de 50 mL. Centrifugar a 330 x g por 5 min resuspender suavemente en medios del día 8 (tabla 2). Incubar durante 24 h en una incubadora de 37 ° C 5% CO 2 bajo platos adherentes. Proceder a la sección 4.
    Nota: Los medios día 8: SP34 de medios complementados con 100 ng/mL SCF, IU 2 EPO, 10 ng/mL de IL-6, 5 ng/mL IL-11, 25 ng/mL de IGF-1, TPO de 30 ng/mL, 10 ng/mL Flt3-L y 30 ng/mL IL-3 (tabla 2).

4. Disociación de EBs y aislamiento de progenitoras hematopoyéticas

tubo
  1. aislar el EBs con una pipeta serológica en un cónico de 50 mL. Centrifugar a 330 x g por 5 min aspirado apagado el sobrenadante.
  2. Añadir 2 mL de 0.25% tripsina-EDTA a la EBs. Vortex por 5 s. Incubar en un baño de agua de 37 ° C durante 8 minutos añadir 5 mL de solución de parada. Centrifugar a 330 x g por 5 min aspirado apagado el sobrenadante.
  3. Resuspender el EBs en 5 mL de colagenasa II. Vortex por 5 s e incubar en un baño de agua de 37 ° C. Después de 60 min, vortex durante 5 s y añadir 5 mL de solución de parada. Vuelta a 330 x g por 5 min aspirado apagado el sobrenadante.
  4. En 1 mL de tampón FACS, resuspender las células. Pasar las células a través de un tamiz de 40 μm celular. Esto elimina cualquier célula undissociated grupos.
  5. Contar las células. Alícuota 1 x 10 6 células en un tubo cónico de 14 mL. Vuelta a las células a 330 x g por 5 min resuspender las células a una concentración de 5 x 10 6 células/mL en tampón FACS. Alícuota y piscina un 10% de las células en cada Estado para citometría de flujo color controles. Incube las células anticuerpos por 30 min en hielo, en la oscuridad.
    Nota: Ver combinaciones de fluoróforo en Tabla de materiales.
    1. Tratado de IWP2 las células, utilizan anticuerpos anti-CD34 y anti-CD43.
    2. Células tratadas de CHIR99021, uso de anticuerpos anti-CD34, anti-CD43, anti CD73 y anti-CD184.
  6. Enjuague las células dos veces con tampón FACS. Vuelta a 330 x g por 5 min resuspender las células a una concentración final de 5 x 10 6 células/mL.
  7. Analizar o aislar las células mediante citometría de flujo. Para primitivos progenitores hematopoyéticos, analizar la expresión de CD34 y CD43 ( figura 2A). De progenitores hematopoyéticos definitivas, aislar el HE (CD34 + CD43 − CD73 − CD184 −) por FACS ( figura 2B). Recoger las células en tubos con tampón FACS fría.
  8. Para evaluar el potencial hematopoyético definitivo de aislado, continúe con sección 5 para la transición endotelial hematopoyético o sección 7 para ensayo T-linfoide. Para ensayos de CFC hematopoyéticos primitivos, continuar sección 6.

5. Endotelial-hematopoyético transición

  1. vuelta el CD34 aislado + CD43 − CD73 − CD184 − células a 330 x g por 5 min resuspender las células en él medios de 200.000 células/ml ( Tabla 2). Distribución de las células en 50 alícuotas de μL en una placa de cultivo celular de 96 pozos poco adherente. Incube las células durante la noche en una incubadora 2 de 5% O 2 multi-gas de 37 ° C 5% CO.
    Nota: Que los medios de comunicación: SP34 medios suplementados con 5 ng/mL VEGF, bFGF ng/mL 5, 100 ng/mL SCF, IU 2 EPO, 10 ng/mL de IL-6, IL-11, 25 ng/mL de IGF-1, TPO de 30 ng/mL, 10 ng/mL FLT3-L, 30 ng/mL IL-3 de 5 ng/mL, 10 ng/mL BMP4, SHH de 20 ng/mL, 10 μg/mL de angiotensina II y potasio de Losartan de 100 μm a 2 x 10 5 células/mL (tabla 2).
  2. Preparar las 24-pozo recubierto de alfombra de placas (ver paso 1.2.7.1), según sea necesario.
  3. Las células se agregan en grupos de 6-10 células durante la noche. Para cada 50 volumen μl de células reaggregated, transferir suavemente las células en el centro de una placa de 24 pocillos recubierto de alfombra en la mañana próxima. Coloque suavemente la placa en incubadora de multi-gas de 37 ° C durante 4-6 h, hasta que las células se unen.
  4. Agregue 1 mL de fresco los medios de comunicación a cada pocillo, después se unen las células. Incubar las células en una incubadora 2 de 5% O 2 multi-gas de 37 ° C 5% CO hasta que las células hematopoyéticas son accesibles (típicamente 5-7 días; Figura 2D). Visualizar en 100 aumentos utilizando un microscopio de luz.
  5. Cosecha los progenitores hematopoyéticos definitivos retirando suavemente los medios de las células. Pase este medio a través de un tamiz de célula 40 μm y recoger. A las células adherentes en el pozo, Añadir 0,5 mL 0.25% tripsina-EDTA a las células e incubar a 37 ° C por 5 minutos Agregar solución de 0.5 mL a cada pozo. Pasar juntos por células a través de la misma 40 μm tamiz de celular a todo adherente y no adherente. Vuelta a 330 x g por 5 min
    1. Para evaluar el potencial de la CFC de esta cultura a granel, proceder a la sección 6.
  6. Lavan las células dos veces en tampón FACS. Vuelta a 330 x g por 5 min
  7. Resuspender las células en tampón FACS en 5 x 10 6 células/mL. Las células con anticuerpos anti-CD45 y anti-CD34 por 30 min en hielo en la oscuridad de la mancha (sugerido fluoróforos se encuentran en la Tabla de materiales).
  8. Lavan las células dos veces en tampón FACS. Vuelta a 330 x g por 5 min
  9. Aislar el CD34 + CD45 de las células + por FACS ( Figura 2E). Clasificar las células en frío tampón FACS.
  10. Evaluar el CD34 definitivo + CD45 + de progenitores hematopoyéticos como necesaria (ensayo de CFC en sección 6, potencial linfoide en la sección 7 o un ensayo Iniciado por el investigador).

6. Ensayo de CFC

  1. descongelar las alícuotas de MeC para cada muestra utilizada para el análisis de la CFC.
  2. Añadir las células para ser ensayadas (medidas 4.5, 4.7, 5.5 y 5.9) en MeC. Vórtice completamente y dejar que las culturas MeC representan 5-10 min hasta que se disipen las burbujas de aire, según el fabricante ' instrucciones. Usando un 16 ½ calibre aguja en una jeringa de 3 mL, retire cuidadosamente 2 mL de la MeC.
    Nota: Placas típicas densidades entre 1.000-20.000 células/mL, dependiendo de la frecuencia esperada del progenitor.
  3. Cuidadosamente, dispensar 1 mL de mezcla de célula del MeC en cada uno de los dos platos de cultivo de tejidos de 35 mm. Distribuir uniformemente el MeC en los platos de 35 mm suavemente golpeando ligeramente y girando el plato. Cada uno de los platos anteriores colocar en un plato de cultivo de tejidos de 15 cm llenado de agua. Incubar en una incubadora de 37 ° C de 5% CO 2.
  4. Visualizar las culturas MeC utilizando un microscopio óptico de 40 aumentos. Cuantificar los diferentes CFC obtenidos. Analizar los ensayos primitivos CFC 8-10 días después de la galjanoplastia ( figura 2). Analizar los ensayos de CFC definitiva 14 días después de la galjanoplastia. Morfología de Colonia de ensayo de CFC representante puede verse en la figura 2F.

7. Análisis de la célula de T para establecer definitiva hematopoyética potencial

  1. crece OP9-DL4 células hasta confluentes en un plato de cultivo de tejidos de 100 mm 30 , 31 , 32.
    1. deshielo OP9-DL4 células 72-96 h antes de los ensayos de la célula de T de la galjanoplastia. Resuspender las células OP9-DL4 en 10 mL OP9 medios y distribuir en una placa de 10 cm. Crecer en una incubadora de 37 ° C de 5% CO 2 hasta confluentes de 70-90%.
    2. Para cosechar las células OP9-DL4 de un plato de 100 mm, retire los medios de comunicación y añadir 5 mL 0.25% tripsina-EDTA por 5 min parar la actividad de la tripsina con 5 mL OP9 medios. Vuelta a las células a 330 x g por 5 min resuspender las células en 1 mL OP9 medios y contar las células de.
      Nota: Una placa de 10 cm de células confluentes de OP9-DL4 producirá aproximadamente 10 x 10 6 células OP9-DL4.
    3. 48 h antes del ensayo de la célula de T, placa de 2 x 10 6 células en 12 mL OP9 medios en un plato 24-well (0,5 mL/pocillo). Crecer en una incubadora de 37 ° C de 5% CO 2.
  2. Añadir 2.000-10.000 células a ensayar (como obtenido en pasos 4.5, 4.7, 5.5 y 5.9) 1 bien de células OP9-DL4 OP9 medios suplementados con: SCF (primeros 6 días sólo) de 30 ng/mL, 5 ng/mL IL-7 y 5 ng/mL FLT3-L. incubar a 37 ° C 5% CO 2 inc ubator. No hay cambios de los medios de comunicación se producen en este paso.
  3. Cada 4 - 5 días, de paso los progenitores de la célula de T en células stromal OP9-DL4 en un plato bien 6. Triturate las células con una pipeta de 1 mL y pasar por un filtro μm 40 para eliminar grumos. Vuelta a 330 x g por 5 min aspirado fuera de los medios de comunicación. Resuspender las células en 2 mL de fresca media OP9 suplementado con 5 ng/mL IL-7 y 5 ng/mL Flt3-L y el lugar en células OP9-DL4.
    Nota: 48 h antes de pases, placa de 2 x 10 6 células OP9-DL4 en 12 mL OP9 medios y distribuir 2 mL/pozo en pozos de 6 platos.
  4. Después de al menos 21 días de cocultivo, triturate vigorosamente las células y pasan a través de un filtro de 40 μm para eliminar restos celulares. Vuelta a 330 x g durante 5 min y aspirar el sobrenadante.
  5. Lavan las células dos veces en tampón FACS frío. Vuelta a 330 x g por 5 min
  6. Resuspender las células en tampón FACS en 5 x 10 6 células/mL. Tinción de las células con anticuerpos anti-CD45, CD56 anti, anti-CD4 y anti-CD8 por 30 min en hielo en la oscuridad (fluoróforo sugiere combinaciones se encuentran en la Tabla de materiales). Aplicar una mancha live/dead cell (DAPI, etc.) para eliminar la suciedad del análisis.
  7. Lavan las células dos veces en tampón FACS. Vuelta a 330 x g por 5 min
  8. Analizar las células utilizando un citómetro de flujo para evaluar la presencia de progenitores de linfocitos T ( figura 3).

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Resultados

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Un esquema que representa la inducción de progenitores hematopoyéticos primitivo y definitivas de hPSCs se ilustra en la figura 1. Mesodermo patrones por canónica WNT de señalización se produce durante 2-3 días de diferenciación, seguido por la especificación de progenitoras hematopoyéticas.

Análisis cytometric del flujo representativas y formadoras de ensayos de metilcelulosa de culturas de diferen...

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Discusión

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Este protocolo describe un método rápido, libre de suero, tejido conectador-libre para la diferenciación de progenitores hematopoyéticos ya sea primitivo o definitivos. Mesodérmico especificación de progenitores hematopoyéticos ya sea primitivo o definitivas puede lograrse confiablemente usando nuestro protocolo, que únicamente inhibidores de molécula pequeña de la señalización de WNT canónico. Activación de WNT etapa específica por el inhibidor de GSK3β CHIR9902133 da lugar a mesodermo hematopoyé...

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Divulgaciones

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

Los autores declaran que no tienen intereses financieros que compiten.

Agradecimientos

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

Este trabajo ha sido apoyado por el Departamento de medicina interna, División de Hematología, Washington University School of Medicine. CD fue apoyado por T32HL007088 de la National Heart, Lung and Blood Institute. CMS fue apoyado por una sociedad americana de Hematología Scholar Award.

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Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo
NombreEmpresaNúmero de catálogoComentarios
Medio de Dulbecco modificado de Iscove (IMD)Corning10-016
Suero fetal bovino (FBS), calificación para células ESGemini Bioproducts100-500
Suero fetal bovino (FBS)HycloneSH30396.03
L-glutamina, solución de 200mM Life Technologies25030-081
Penicilina-estreptomicinaLife Tecnologías15070-063
0,25% Tripsina-EDTALife Technologies25200056
0,05% Tripsina-EDTALife Technologies25300054
Gelatina, piel porcina, Tipo ASigma-AldrichG1890
Alpha-MEMLife Technologies12000-022
DMEM-F12Corning10-092-CV
Reemplazo de suero knock-outLife Technologies10828028"KOSR"
Aminoácidos no esenciales (NEAA)Life Technologies11140050
b-mercaptoetanol, solución de 55mM Life Technologies21985023
Ácido clorhídricoSigma-AldrichH1758
Fracción V, Albúmina sérica bovinaFisher ScientificBP1605
Ham's F12Corning10-080
N2 suplementoLife Technologies17502048
B27, sin vitamina ALife Technologies12587010
Stempro-34 (SP34)Life Technologies10639011"SP34"
Factor de crecimiento reducido MatrigelCorning354230"MAT"
Ácido L-absorbenteSigma-AldrichA4403
Transferrina sérica humanaSigma-Aldrich10652202001
Monotioglicerol (MTG)Sigma-AldrichM6145
Colagenasa BRoche11088831001
Colagenasa IILife Technologies17101015
DNaseICalbiochem260913
solución salina tamponada con fosfato (PBS)Life Technologies14190144
bFGFR& D Systems233-FB
BMP4R& D Systems314-BP
Activin AR& D Systems338-AC
VEGFR& D Systems293-VE
SCFR& D Systems255-SC
IGF-1R& D Systems291-G1
IL-3R& D Systems203-IL
IL-6R& D Systems206-IL
IL-7R& D Systems207-IL
IL-11R& D Systems218-1L
TPOR& D Systems288-TP
EPOPeprotech100-64
Flt-3 ligando (FLT3-L)R& D Systems308-FK
CHIR99021Tocris4423
IWP2Tocris3533
Angiotensina IISigma-AldrichA9525
Losartán PotasioTocris3798
CD4 PerCP Cy5.5 Clon RPA-T4BD Biosciences560650Dilución 1:100; Ensayo de células
T CD8 PE Clon RPA-T8BD Biosciences561950Dilución 1:10; Ensayo de células
T CD34 APC Clon 8G12BD Biosciences340441Dilución 1:100; Ensayo EHT
CD34 PE-Cy7 Clon 8G12BD Biosciences348801Dilución 1:100; Endotelio hemogénico
CD43 FITC Clon 1G10BD Biosciences555475Dilución 1:10; Endotelio hemogénico
CD45 APC-Cy7 Clon 2D1BD Biosciences557833Dilución 1:50; Ensayo de células
T CD45 eFluor450 Clon 2D1BD Biosciences642284Dilución 1:50; Ensayo EHT
CD56 APC Clon B159BD Biosciences555518Dilución 1:20; Ensayo de células
T CD73 PE Clon AD2BD Biosciences550257Dilución 1:50; Endotelio hemogénico
CD184 APC Clon 12G5BD Biosciences555976Dilución 1:50; Endotelio hemogénico
4',6-diamidino-2-fenilindol (DAPI)BD Biosciences564907Dilución 1:10.000; Ensayo de células
T OP9 DL4células Holmes, R. y J.C. Zúñiga-Pflucker. Primavera fría Harb Protoc, 2009. 2009(2): p. PDB PROT5156
MethoCult H4034Stemcell Technologies4034"MeC"
Milli-Q sistema de purificación de aguaEMD Millipore
5% IncubadoraSet a 37 C
IncubadoraSet a 37 C, 5% CO2, 5% O2
Placa de cultivo de tejidos de 6 pocillosCorning353046
placa de cultivo de tejidos de 24 pocillosCorning353226
6 pocillos placa de cultivo de tejidos de baja adherenciaCorning3471
placa de cultivo de tejidos de baja adherencia de 24 pocillosCorning3473
placas de cultivo de tejidos de 35 mmCorning353001
Aguja roma, calibre 16Jeringas
3 ccCorning309657
5 mL tubo de ensayo de polipropilenoCorning352063
5 mL tubo de ensayo de poliestirenoCorning352058
15 mL polipropileno cónicoCorning430791
50 mL polipropileno cónicoCorning430921
2 mL pipeta serológicaCorning357507
Pipeta serológica de 5 mLCorning4487
Pipeta serológica de 10 mLCorning4488
Pipeta serológica de 25 mLCorning4489
Raspadores celularesCorning353085
crioviales de 2,0 mLCorning 430488
Tubo de ensayo de 5 mL con 40 µ M filtrode células Corning352235
40 µ M filtro de célulasCorning352340
Centrífuga
Campana
FACS AriaII o equivalente
LSRii o equivalente
SoftwareFlowJo TreeStar
BañoSet a 37 C
0,22 y micro; Sistema de filtración MAutoclave
Corning Refrigerador
C-Congelador 20 C-Congelador
80 C
de CO2 multigás Corning 305198 de cultivo celularde bioseguridad de agua 4

Referencias

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