Nous décrivons un protocole pour la dérivation de cellules souches pluripotentes humaines induites par des facteurs lentiviraux, reprogrammées et caractérisées et leur conversion dans des conditions de qualité clinique présumées.
Article de méthode
Nous décrivons un protocole pour la dérivation de cellules souches pluripotentes humaines induites par des facteurs lentiviraux, reprogrammées et caractérisées et leur conversion dans des conditions de qualité clinique présumées.
Anthropiques cellules souches pluripotentes (de hiPSCs) peuvent être générés avec des méthodologies de reprogrammation base lentivirus. Toutefois, des traces de gènes potentiellement oncogènes restants dans les régions activement transcrits du génome, limitent leur potentiel pour une utilisation dans des applications thérapeutiques humaines 1. En outre, les antigènes non-humains issus de la reprogrammation de cellules souches ou la différenciation en dérivés thérapeutiques pertinentes empêchent ces hiPSCs d'être utilisé dans un contexte clinique humain 2. Dans cette vidéo, nous vous présentons une procédure pour reprogrammer et analyser hiPSCs gratuitement facteur-libres de transgènes exogènes. Ces hiPSCs peuvent ensuite être analysés pour des anomalies d'expression génique spécifique dans l'intron contenant le lentivirus. Cette analyse peut être effectuée en utilisant sensible réaction en chaîne par polymérase quantitative (PCR), qui a un avantage sur les techniques moins sensibles précédemment utilisé pour détecter l'expression du gène 3 différences. La conversion totale ende qualité clinique bonnes pratiques de fabrication (BPF) des conditions, permet pertinence clinique humaine. Notre protocole offre une autre méthode-à condition que les critères actuels exemptées seront étendre et inclure caractérisés dérivés de libre-facteur-base-hiPSC pour des applications à des fins thérapeutiques humains découlant hiPSCs de qualité GMP, ce qui devrait éliminer tout risque d'immunogénicité due à des antigènes non-humains. Ce protocole est largement applicable aux cellules reprogrammées lentiviraux de tout type et fournit une méthode reproductible pour convertir cellules reprogrammées dans des conditions de qualité GMP.
Les cellules humaines adultes se sont révélées capables de subir un remodelage et une reprogrammation épigénétiques, à la suite de l’expression lentivirale de quatre facteurs de transcription clés4,5. Une avancée importante dans le domaine de la reprogrammation a été l’utilisation d’une seule cassette de cellules souches lentivirales excisables (STEMCCA), qui abritait les quatre facteurs de transcription de reprogrammation permettant un rapport stœchiométrique précis de l’expression de la protéine6. De plus, lorsqu’il est transduit dans une multiplicité spécifique de plages d’infection, STEMCCA peut conduire à des événements d’intégration génomique principalement uniques au cours du processus de reprogrammation7. L’introduction d’une version excisable de STEMCCA, qui utilise la technologie Cre/loxP suivie de l’excision du vecteur de reprogrammation après dérivation de la lignée de cellules souches, a permis de dériver des lignées de cellules souches pluripotentes induites humaines (hiPSC) sans facteur8. De plus, afin d’améliorer les applications thérapeutiques des hiPSC, une méthodologie nouvelle, rapide et facilement applicable pour la conversion de lignées cellulaires de niveau conforme aux bonnes pratiques de fabrication (BPF), de conditions contenant des xénogrammes à des conditions exemptes de xénogrammes, devait être mise en œuvre. Ici, nous discutons d’une méthodologie pertinente qui évalue plus précisément les différences d’expression génique intégrées, en particulier lorsqu’elles sont intégrées dans un intron, et la conversion cellulaire de qualité clinique en conditions GMP présumées.
Des recherches antérieures n’ont utilisé que l’analyse transcriptionnelle de microréseaux relativement insensible pour analyser les différences d’expression génique dans les gènes intégrés après la transduction STEMCCA3,9. Ici, nous présentons la méthodologie de l’analyse quantitative sensible de la réaction en chaîne par polymérase (PCR), afin d’examiner plus en détail les différences d’expression génique intégrées. Il est important de noter que les critères actuels de la sphère de sécurité éliminent les hiPSC qui ont des gènes avec des intégrations virales, limitant ainsi l’applicabilité de ces cellules pour les thérapies cellulaires humaines en aval9. Nous proposons que le statu quo puisse changer avec l’utilisation de hiPSC entièrement caractérisés et sans transgène, reprogrammés de manière intronique. De plus, nous introduisons un protocole robuste de conversion de cellules de qualité GMP qui peut être facilement appliqué à une variété de types de cellules différents, qui ont été dérivées à l’origine dans des conditions contenant du xénogène10. Cela offre d’importantes opportunités pour le développement de futures expériences de reprogrammation cellulaire, qui nécessitent des conditions de qualité clinique pour maintenir la pertinence thérapeutique humaine.
Ces méthodologies fournissent une base sur laquelle les critères actuels de la sphère de sécurité peuvent être étendus pour inclure des lignées de hiPSC reprogrammées STEMCCA caractérisées qui maintiennent un profil d’expression génique normal après l’excision de STEMCCA de l’inton intégré. De plus, la conversion complète dans des conditions de qualité clinique, exemptes d’antigènes animaux non humains, aidera à incorporer beaucoup plus de types de cellules, qui ont précédemment été reprogrammés et caractérisés uniquement dans des conditions contenant des xéno. Ces méthodologies, combinées, constituent un motif convaincant pour que la Food and Drug Administration (FDA) des États-Unis envisage d’étendre leur approbation limitée des traitements à base de cellules souches embryonnaires humaines (ESC) aux traitements à base d’hiPSC11.
Nous avons récemment détaillé la dérivation d’une lignée de cellules hiPSC sans facteur qui a été entièrement caractérisée et convertie en conditions présumées de grade clinique10. Ici, nous détaillons le protocole de dérivation des hiPSC en utilisant le lentivirus STEMCCA. Ces cellules souches subissent ensuite un processus d’excision suivi d’une caractérisation de l’expression génique. Enfin, les hiPSC sont convertis dans des conditions de qualité GMP par une méthodologie de conversion lente.
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NOTE: Cette méthode a été utilisée dans la recherche présentée dans la crainte et al 10..
1. Reprogrammation adulte humain fibroblastes dermiques avec STEMCCA
2. vecteur d'intégration Analyse du site et STEMCCA Excision
3. La quantification des différences d'expression génétique à l'aide de PCR quantitative de pré et post-hiPSCs excisées
4. La conversion en conditions de qualité GMP
5. hiPSCs Caractérisation GMP grade post-excisées
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Nous présentons un protocole pour dériver hiPSCs gratuitement facteur-qualité clinique en utilisant l'approche de reprogrammation base-lentiviral STEMCCA. Figure 1A montre une image représentative de trois lignes hiPSC pré-excisée différents, après la reprogrammation à l'approche STEMCCA sur une couche de MEF. Le principal avantage de l'approche de reprogrammation STEMCCA réside dans le succès de reprogrammation cohérente atteint par plusieurs scientifiques, dans les différents groupes de recherche et l...
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Nous décrivons une méthode consistant à dériver hiPSCs libre-facteur et de les rendre cliniquement significative par la conversion de ces cellules dans des conditions de qualité GMP de différenciation cellulaire en aval dans les futurs thérapeutique humaine. Bien que ce protocole est largement applicable à une variété de types de cellules, nous avons choisi de reprogrammer les fibroblastes dermiques humains, en raison de la facilité d'extraction du patient et de leur applicabilité à la thérapeutique humaine personna...
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James A. Byrne (JAB) et Agustin Vega-Crespo reçoivent un financement de recherche de Fibrocell Science, Inc. JAB est consultant scientifique pour Fibrocell Science, Inc. Aucun autre auteur n’a d’intérêts concurrents à divulguer.
Nous tenons à remercier Patrick C. Lee, Cyril Ramathal et Saravanan Karumbayaram (SK) pour leur aide dans la réalisation des expériences de dérivation et de caractérisation des iPSC ; Aaron Cooper pour avoir réalisé les expériences d’analyse iPSC ; Vittorio Sebastiano et Renee A. Reijo Pera pour avoir dirigé les efforts initiaux de reprogrammation ; SK, William E. Lowry, Jerome A. Zack et Donald B. Kohn pour avoir dirigé l’établissement des installations GMP de l’UCLA permettant la conversion et la caractérisation des iPSC de qualité clinique ; Gustavo Mostoslavsky pour nous avoir fourni le vecteur de reprogrammation polycistronique STEMCCA. Ce travail est basé sur une collaboration de recherche avec Fibrocell Science et l’initiative CIDMOD (Clinical Investigations for Dermal Mesenchymally Obtained Derivatives) pour générer des thérapies cellulaires personnalisées sûres. Ce travail a été soutenu par le financement du Eli and Edythe Broad Center of Regenerative Medicine and Stem Cell Research de l’UCLA, de la Phelps Family Foundation, de Fibrocell Science, Inc. et de l’UCLA CTSI Scholar’s Award à JAB.
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| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| Milieux et réactifs | |||
| DMEM/F12 (milieu basal) | Invitrogen (Carlsbad, CA, USA) | 11330057 | |
| Sérum fœtal bovin | Invitrogen | 16000044 | |
| Milieu essentiel minimum (MEM) acides aminés non essentiels (NEAA), 100x | Invitrogen | 11140050 | |
| Glutamax, 100x | Invitrogen | 35050-061 | |
| PenStrep, pénicilline-streptomycine, 100x | Invitrogen | 15140-122 | Décongélation à 4 ° ; C, aliquote et stocker à &minus ; 20 ° ; C |
| Knockout sérum de remplacement | Invitrogen | 10828028 | décongélation à 4 ° ; C, aliquote et stocker à &minus ; 20 ° ; C |
| Trypsine/EDTA, 0,5 % | Invitrogen | 15400-054 | Diluer le stock à 0,05 % dans 1x PBS |
| Facteur de croissance des fibroblastes de base | GlobalStem (Rockville, MD, États-Unis) | GSR-2001 | Reconstituer à 10 & micro ; g/ml de stock dans 0,1 % d’albumine sérique bovine dissoute dans 1x PBS et stockée à &minus ; 80 ° ; C |
| &beta ;-mercaptoethanol | Millipore (Billerica, MA, USA) | ES-007-E | |
| Matrigel (matrice de membrane basale) | BD Biosciences (San Jose, CA, USA) | 356231 | Flacon de Matrigel dilué avec 10 ml de DMEM/F12 sur glace pour une dilution de 1:2. Aliquote et stocker à &minus ; 20 &°C. |
| CELLstart (Substrat Synthétique) | Invitrogen | A1014201 | |
| Stemmolecule Y27632 | Stemgent (Cambridge, MA, USA) | 04-0012-02 | |
| Puromycin | Invitrogen | A1113802 | |
| LightCycler 480 Probes Master | Roche (Bâle, Suisse) | 4707494001 | |
| ProFreeze-CDM Medium/medium de congélation | Lonza (Bâle, Suisse) | 12-769E | |
| Diméthylsulfoxyde | Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA) | D8418 | |
| PBS | Invitrogen | 14190-250 | |
| 100 BP Échelle d’ADN | Invitrogen | 15628019 | |
| SYBR Teinture de gel d’ADN sûre 10 000x | Invitrogen | S33102 | |
| Agarose | Bio-Rad Laboratories, Inc. (Hercules, CA, États-Unis) | 161-3101 | |
| Gélatine, à partir de peau de porc | Sigma-Aldrich | G1890-100G | Faire le stock à 0,2 % dans PBS, autoclave et conserver à température ambiante. |
| mTeSR1 | StemCell Technologies (Vancouver, Colombie-Britannique, Canada) | 5850 | Combinez le supplément 5x avec le milieu de base, aliquote et stockez-le à 4 ° ; C jusqu’à 2 semaines. |
| Stemedia NutriStem XF/FF Culture Medium | Stemgent | 05-100-1A | Décongeler à 4 ° ; C O/N, aliquote et stockage à 4 ° ; C jusqu’à 2 semaines. |
| Primocin | InvivoGen (San Diego, CA, USA) | ant-pm-1 | |
| Accutase (réactif de dissociation) | Invitrogen | A1110501 | |
| Donkey anti-Chicken IgG AlexaFluor 488 | Jackson ImmunoResearch (West Grove, PA, USA) | 703-546-155 | |
| Polybrène/agent de transfection | Millipore | TR-1003-G | |
| Plasticware | |||
| Plaques à 12 puits | VWR (West Chester, PA, USA) | 29442-038 | |
| Plaques à 6 puits | VWR | 29442-042 | |
| Plaques de 10 cm | Sigma-Aldrich | Z688819 | |
| Aiguille de calibre 18 | Fisher Scientific (Pittsburgh, PA, USA) | 148265D | |
| Aiguille de calibre 21 | Fisher Scientific | 14-829-10D | |
| Equipment | |||
| BD LSRII Flow Cytometer | KSystem by Nikon (Tokyo, Japon) | ||
| BD FACSDiva Version 6.1.3 Software | BD Biosciences | ||
| Kits | |||
| PureLink Genomic DNA Mini Kit | Invitrogen | K182000 | |
| KAPA HiFi Hotstart ReadyMix PCR Kit | KAPA Biosystems (Wilmington, MA, États-Unis) | KK2601 | |
| Kit d’isolement d’ARN hautement pur | Roche | 11828665001 | |
| Transcriptor First Strand Kit de synthèse d’ADNc | Roche | 4379012001 | |
| Sialix anti-Neu5Gc Basic Pack | Sialix (Newton, MA, USA) | Basic Pack | |
| Media | |||
| Combined media 1 | StemCell Technologies et Stemgent | se compose à parts égales de milieux combinés mTeSR1 et Nutristem | |
| 2 | StemCell Technologies et Stemgent | Se compose à parts égales de TeSR2 et de Nutristem | |
| HUF Media | Dulbecco' Eagle modifié' s medium/F12 [DMEM/F12] complété par 10 % de sérum de bovin fœtal, 1x acides aminés non essentiels, 1x Glutamax et 1x Primocin | ||
| Human Pluripotent Stem Cell Media | DMEM/F12 complété par 20 % de remplacement sérique knockout, 1x Glutamax, 1x acides aminés non essentiels, 1x Primocin, 1x &beta ;-mercaptoéthanol et 10 ng/ml de facteur de croissance des fibroblastes basiques. | ||
| DMEM/F12, Dulbecco' Eagle modifié' s moyen/F12 ; PBS, solution saline tamponnée au phosphate. | |||
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