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1. Mantenimiento de hiPSCs
- Descongelación de hiPSC
- Saque las células del nitrógeno líquido y descongele rápidamente las células en un baño de agua a 37 °C. Transfiera las células de descongelación a un tubo de 15 mL preparado con 3 mL de medio de mantenimiento iPSC (Tabla de Materiales). Mezcle suavemente el medio.
- Centrifugar a 300 x g durante 5 min. Retire el sobrenadante y vuelva a suspender suavemente las células en 1 ml de medio de mantenimiento iPSC con 10 μM Y-27632 (pipetear las células hacia arriba y hacia abajo 2-3 veces).
- Transfiera la suspensión celular a una placa de cultivo de tejidos de 6 pocillos recubierta con gel de matriz extracelular reducida en factor de crecimiento (TFG) (1:100) y 2 ml de medio de mantenimiento iPSC con 10 μM Y-27632 agregados de antemano (aproximadamente 4 x 104 células/cm2).
- Cultivar las células durante 5-6 días (80%-90% de confluencia) a 37 °C, 5% de CO2 con cambio de medios de mantenimiento iPSC todos los días.
- Paso de hiPSC
- Retire el medio de mantenimiento iPSC de la placa de 6 pocillos. Lave los hiPSC una vez con DPBS.
- Añadir 700-800 μL de solución de EDTA 0,48 mM e incubar durante 1 min a temperatura ambiente (RT), luego retirar la solución de digestión. Continuar incubando a 37 °C de temperatura durante 3-5 min.
- Cuando las células se digieren en láminas (no digiera las células en células individuales), agregue 1 ml de medio de mantenimiento iPSC con 10 μM Y-27632 para finalizar la digestión. Pipetea con cuidado las células hacia arriba y hacia abajo 2-3 veces.
- Transfiera la suspensión celular a una placa de cultivo de tejidos de 6 pocillos recubierta con gel de matriz extracelular reducida en factor de crecimiento (TFG) (1:100) y 2 ml de medio de mantenimiento iPSC con 10 μM Y-27632 agregados de antemano.
NOTA: La relación de paso oscila entre 1:6 y 1:20 (aproximadamente 4 x 104 células/cm2), y el tamaño medio de agregación es de aproximadamente 50-200 μm.
- Cultivar las células hasta una confluencia del 80%-90% (5-6 días) a 37 °C, 5% de CO2 con cambio de medios de mantenimiento iPSC todos los días.
2. Diferenciación de las MSC de las hiPSC a través de la formación de EB
NOTA: El método se deriva de la literatura previa 21,22,23,24. En la Figura 1 se ilustra una descripción general del método. Las características del método se resumen en la Tabla 1.
- Preparación del medio
- Prepare el medio de diferenciación de MSC suplementando α-MEM con 1% (v/v) de GlutaMAX, 10% (v/v) de FBS, 10 ng/mL de FGF2 y 5 ng/mL de TGFβ.
- Prepare el medio de mantenimiento MSC complementando α-MEM con 1% (v/v) de GlutMAX, 10% (v/v) de FBS y 1 ng/mL de FGF2.
- Preparación de hiPSCs
- Cultivo de líneas de hiPSCs (paso al menos 2-3 veces después de la descongelación) en medio de mantenimiento iPSC en una placa de cultivo de tejidos de 6 pocillos recubierta con gel de matriz extracelular reducida en factor de crecimiento (TFG) (1:100) a 37 °C, 5% de CO2 hasta 80%-90% de confluencia.
- Día 0: Formación EB
- Retire el medio de mantenimiento iPSC de la placa de 6 pocillos. Lave los hiPSC una vez con DPBS.
- Añadir 700-800 μL de solución de EDTA 0,48 mM e incubar durante 1 min a RT, luego retirar la solución de digestión. Continuar incubando a 37 °C de temperatura durante 3-5 min.
- Cuando las células se digieren en láminas (no digiera las células en células individuales), agregue 2 ml de medio de mantenimiento de iPSC (que contiene 10 μM de inhibidor de roca y gel de matriz extracelular 1:100 GFR) para finalizar la digestión.
- Transfiera las celdas a una placa de fijación baja de 6 pocillos. Siembre las células en una proporción de 2 pocillos de placa de cultivo de tejidos por 1 pocillo de placa de fijación baja. Incubar las células en un agitador (60 rpm/min) a 37 °C, 5% CO2 durante 24 h para formar EBs esféricas.
- Día 1-Día 7: Diferenciación EB
- Transfiera los EB al tubo de centrífuga con una pipeta Pasteur (sin destruir los EB) y deje que los EB se sedimenten naturalmente durante 5-10 minutos en RT. A continuación, retira el sobrenadante.
- Transfiera los EB a una placa de fijación baja de 6 pocillos con 2 ml de medio de diferenciación MSC. Cultivar los EB en el agitador a 37 °C, 5% CO2 durante 7 días con cambio medio una vez.
- Día 8-Día 17: Inoculación de EB
- Transfiera los EB al tubo de centrífuga con una pipeta Pasteur (sin destruir los EB) y deje que los EB se sedimenten naturalmente durante 5-10 min. A continuación, retira el sobrenadante.
- Transfiera los EB a una placa de 6 pocillos recubierta de gel de matriz extracelular GFR con 2 mL de medio de mantenimiento MSC. Cultivo hasta un 90% de confluencia (~10 días) con cambio regular de medio después de la adhesión celular.
- Día 18-Día 27: Maduración y expansión de las MSC
- Tratar el cultivo derivado de EB con una solución de disociación a 37 °C durante 5-10 min (el tiempo de digestión varía debido a la presencia de diferentes tipos de células).
- Cuando parte de las células se digieren en células individuales, agregue 2 ml del medio de mantenimiento MSC para terminar la digestión y transfiera la suspensión celular a un tubo de centrífuga. Lave las células restantes no digeridas una vez con DPBS y digiera nuevamente. Repita varias veces hasta que todas las células se digieran en células individuales. Centrifugar la suspensión celular a 250 x g durante 5 min, luego retire el sobrenadante.
- Siembre las células en una placa de cultivo recubierta de gelatina (aproximadamente 2 x 105 células/cm2). Cultivo hasta el 90% de confluencia en el medio de mantenimiento MSC con cambio regular del medio. Designe esta generación de celdas como pasaje 0 (P0) en este punto.
- Para que las MSC sean puras y maduras, continúe pasando las células dos veces en una proporción de división de 1:3 en aproximadamente 6 días. La mayoría de las células presentan una morfología similar a la de un fibroblasto (en forma de huso).
3. Diferenciación de las MSC de las hiPSC mediante cultivo monocapa
NOTA: El método se deriva de la literatura previa 25,26,27,28. En la Figura 1 se ilustra una descripción general de este método. Las características del método se resumen en la Tabla 1.
- Preparación del medio
- Prepare el medio de mantenimiento MSC suplementando α-MEM con 1% (v/v) de GlutMAX, 10% (v/v) de FBS y 1 ng/mL de FGF2.
- Preparación de hiPSCs
- Cultivo de líneas de hiPSCs (paso al menos 2-3 veces después de la descongelación) en el medio de mantenimiento iPSC en una placa de cultivo de tejidos de 6 pocillos recubierta con gel de matriz extracelular reducida en factor de crecimiento (TFG) (1:100) a 37 °C, 5% de CO2 hasta 50%-60% de confluencia.
- Día 0-Día 13: Diferenciación por cultivos monocapa directos
- Retire el medio de mantenimiento iPSC de la placa de 6 pocillos.
- Añadir directamente 2 mL del medio de mantenimiento MSC y cultivar durante 14 días a 37 °C, 5% de CO2, con el medio cambiando todos los días.
- Día 14-Día 35: Maduración de las MSCs por paso repetido
- Tratar los cultivos monocapa con una solución de disociación a 37 °C durante 5-10 min (el tiempo de digestión varía debido a la presencia de diferentes tipos de células).
- Cuando las células se digieren en células individuales, agregue 2 ml de medio de mantenimiento MSC para terminar la digestión y transfiera la suspensión celular al tubo de centrífuga. Lave las células restantes no digeridas una vez con DPBS y digiera nuevamente. Repita varias veces hasta que todas las células se digieran en células individuales. Centrifugar la suspensión celular a 250 x g durante 5 min, luego retire el sobrenadante.
- Siembre las células en una placa de cultivo recubierta de gelatina (aproximadamente 2 x 105 células/cm2). Cultivo hasta el 90% de confluencia en el medio de mantenimiento MSC con el medio cambia regularmente. Designe esta generación de celdas como pasaje 0 (P0) en este punto.
- Para que las MSC sean puras y maduras, continúe pasando las células 6 veces en una proporción de división de 1:3 en aproximadamente 18 días. La mayoría de las células presentan una morfología similar a la de un fibroblasto (en forma de huso).
4. Análisis de antígenos de superficie de MSC impulsoras de hiPSC mediante citometría de flujo
NOTA: Al igual que los antígenos de superficie de las MSC derivadas de la médula ósea, las MSC que impulsan las hiPSC expresan CD105, CD73 y CD90, pero no expresan CD45, CD3429. Además, las hiPSC se pueden utilizar como células de control negativo. En la Figura 2 se muestra el análisis de antígenos de superficie de las MSC y las hiPSC impulsoras de hiPSC mediante citometría de flujo.
- Tratar las MSC que impulsan hiPSC con una solución de disociación a 37 °C durante 2-3 min. Tratar las hiPSC con un reactivo de disociación EDTA de 0,48 mM e incubar durante 1 min a RT, luego retirar el reactivo de disociación. Continuar incubando a 37 °C de temperatura durante 3-5 min.
- Cuando las células se digieren en células individuales, agregue medio (medio de mantenimiento MSC a las MSC y medio de mantenimiento iPSC a las iPSC) para finalizar la digestión.
- Centrifugar la suspensión celular a 350 x g durante 5 min, luego retire el sobrenadante.
- Lavar las celdas una vez con DPBS frío, centrifugar a 350 x g durante 5 min y luego retirar el sobrenadante.
- Cuente y vuelva a suspender las células en una solución fría de FBS-DPBS al 10% (v/v) a 10 x 106 células/ml y distribuya 100 μl/tubo de suspensión celular (1 x 106 células/tubo) en tubos de centrífuga de 1,5 ml.
- Añadir 5 μL de solución bloqueadora del receptor Fc humano a 100 μL de suspensión celular. Incubar durante 5-10 min en RT para realizar un bloqueo inespecífico.
- Centrifugar a 350 x g durante 5 min y retirar el sobrenadante. Lave las celdas dos veces con una solución fría de FBS-DPBS al 2% (v/v).
- Resuspender las células en 100 μL de solución fría de FBS-DPBS (v/v) al 2%.
- Agregue 5 μL (1 prueba) de anti-CD34-FITC y 5 μL (1 prueba) de anti-CD45-APC a la celda de 100 μL
Suspensión. Agregue 5 μL (1 prueba) de anti-CD73-APC, 5 μL (1 prueba) de anti-CD90-FITC y 5 μL (1 prueba) de anti-CD105-PE a otro tubo de suspensión celular de 100 μL. Añadir 5 μL de FITC de control de isotipo de IgG1 humana, PE de control de isotipo de IgG1 humana y APC de control de isotipo de IgG1 humana al tercer tubo de suspensión celular de 100 μL. Incubar durante 15-20 minutos en hielo en la oscuridad. Mientras tanto, prepare cuentas de una sola mancha.
- Lave las celdas dos veces con una solución fría de FBS-DPBS al 2% (v/v).
- Añadir 300 μL de solución fría de FBS-DPBS (v/v) al 2% para resuspender las células, y filtrar a través de un filtro de malla de malla 200.
- Analice las muestras mediante citometría de flujo. Analizar la suspensión celular teñida con anticuerpos de control de isotipo y establecer la puerta. A continuación, analice la suspensión celular teñida con anticuerpos diana.
5. Diferenciación osteogénica de las MSC que impulsan hiPSC
NOTA: Las MSC que impulsan hiPSC poseen un potencial de diferenciación osteogénica (Figura 3A, B). A continuación se presenta el protocolo para la diferenciación osteogénica.
- Prepare el medio de inducción osteogénico suplementando α-MEM con 10% de FBS, 100 nM de dexametasona, 10 mM de beta-glicerofosfato y 100 μM de ácido ascórbico.
- Siembre 1 x 105 MSC en una placa de 48 pocillos recubierta de gelatina y cultive hasta que tenga una confluencia del 60%-70%.
- Retire el medio y agregue 0,3 ml de medio de inducción osteogénico. Cultivar las células en un medio de inducción osteogénico durante 14 días a 37 °C, 5% CO2, con cambio de medio cada 3 días.
- Retire el medio y lave con DPBS una vez.
- Añadir 0,3 mL de PFA al 4% e incubar a RT durante 30 min.
- Elimine el PFA. Enjuague las células con 0,3 ml de DPBS durante 10 min a RT y repita 3 veces.
- Retire el DPBS, agregue 0,2 ml de solución de tinción con rojo de alizarina e incube durante 30 minutos a RT.
- Retire la solución de tinción, enjuague las células con 0,3 ml de DPBS durante 10 min a RT y repita 3 veces.
- Observe la tinción de la deposición de calcio bajo un microscopio óptico.
6. Diferenciación adipogénica de las MSC que impulsan hiPSC
NOTA: Las MSC que impulsan hiPSC poseen un potencial de diferenciación adipogénico (Figura 3C, D). A continuación se indica el protocolo para la diferenciación adipogénica.
- Prepare un medio de inducción adipogénico suplementando α-MEM con 10% de FBS, 1 μM de dexametasona, 1 μM de IBMX, 10 μg/mL de insulina y 100 μM de indometacina. Prepare un medio de mantenimiento adipogénico suplementando α-MEM con 10% de FBS y 10 μg/mL de insulina.
- Siembre 1 x 105 MSC en una placa de 48 pocillos recubierta de gelatina y cultive hasta que la densidad celular alcance el 90%.
- Retire el medio y agregue 0,3 ml de medio de inducción adipogénico. Continuar cultivando las células en el medio de inducción adipogénico durante 4 días a 37 °C, 5% CO2.
- Retire el medio y agregue 0,3 ml de medio de mantenimiento adipogénico. Continuar cultivando las células en el medio de mantenimiento adipogénico durante 3 días a 37 °C, 5% de CO2.
- Repita los pasos 6.3 y 6.4 2-3 veces hasta la diferenciación y maduración de los adipocitos.
- Retire el medio y lave con DPBS una vez.
- Añadir 0,3 ml de PFA al 4% e incubar a RT durante 10 min. Retire el PFA y enjuague 2 veces con DPBS.
- Aplique la tinción Oli Red O según las instrucciones del fabricante y observe las gotas de lípidos bajo un microscopio óptico.
7. Diferenciación condrogénica de las MSC que impulsan hiPSC
NOTA: Las MSC que impulsan hiPSC poseen un potencial de diferenciación condrogénica (Figura 3E, F). A continuación se presenta el protocolo para la diferenciación condrogénica.
- Prepare el medio de inducción de condroblastos suplementando α-MEM con 10% de FBS, 100 nM de dexametasona, 1% de insulina-transferrina-selenio (ITS), 10 μM de ácido ascórbico, 1 mM de piruvato de sodio, 50 μg/mL de prolina, 0,02 nM de factor de crecimiento transformante β3 (TGFβ3) y 0,5 μg/mL de proteína morfogenética ósea 6 (BMP-6).
- Recoja 2,5 x 105 MSC impulsadoras de hiPSC y centrifugue las células a 150 x g durante 5 min, luego retire el sobrenadante. Suspender las células en 1 mL de α-MEM y luego centrifugar a 150 x g durante 5 min.
- Retirar el sobrenadante y suspender las células en 0,5 mL de medio de inducción condrogénico. Centrifugar las células a 150 x g durante 5 min.
- Desenroscar directamente la tapa y cultivar durante 21 días con inducción condrogénica, cambiar el medio cada 3 días a 37 °C, 5% CO2. Mueva suavemente el tubo de centrífuga para suspender los gránulos condrogénicos (sin destruir los gránulos condrogénicos) todos los días durante la diferenciación condrogénica.
- Retire el sobrenadante y lave con 0,5 ml de PBS dos veces.
- Añadir 0,3 mL de PFA al 4% y fijar durante 24 h.
- La parafina incrusta los gránulos condrogénicos y luego los secciona (3 μm). Tiñe las secciones con azul de toluidina (1%) durante 30 min.
- Observar la matriz de condrocitos extracelulares bajo un microscopio óptico.