Cette publication démontre des méthodes permettant de prélever et de cultiver avec succès la muqueuse épithéliale nasale d’enfants, et de reprogrammer ces cellules en cellules souches pluripotentes induites (iPSC).
Un abonnement JoVE est requis pour visualiser ce contenu. Connectez-vous ou commencez votre période d'essai gratuite.
Article de méthode
Cette publication démontre des méthodes permettant de prélever et de cultiver avec succès la muqueuse épithéliale nasale d’enfants, et de reprogrammer ces cellules en cellules souches pluripotentes induites (iPSC).
Les cellules épithéliales nasales (NEC) sont la partie des voies respiratoires qui réagissent aux polluants atmosphériques et sont les premières cellules infectées par des virus respiratoires. Ils sont également impliqués dans de nombreuses maladies des voies respiratoires par leur réponse immunitaire innée et leur interaction avec les cellules immunitaires et stromales des voies respiratoires. Les ECN sont particulièrement intéressantes pour les études chez les enfants en raison de leur accessibilité lors des visites cliniques. Les cellules souches pluripotentes induites par l’homme (CSPi) ont été générées à partir de plusieurs types de cellules et constituent un outil puissant pour modéliser le développement humain et la maladie, ainsi que pour leurs applications potentielles en médecine régénérative. Il s’agit du premier protocole à présenter des méthodes pour générer avec succès des CSPi à partir de NEC dérivées de participants pédiatriques à des fins de recherche. Il décrit comment obtenir des cellules épithéliales nasales chez des enfants, comment générer des cultures primaires de NEC à partir de ces échantillons et comment reprogrammer des NEC primaires en iPSC bien caractérisées. Les échantillons de muqueuse nasale sont utiles dans les études épidémiologiques liées aux effets de la pollution de l’air chez les enfants et constituent un outil important pour l’étude des maladies des voies respiratoires. Les cellules nasales primaires et les iPSC qui en sont dérivées peuvent constituer un outil permettant de fournir un matériel illimité pour la recherche spécifique au patient dans divers domaines de la biologie épithéliale des voies respiratoires, y compris la recherche sur l’asthme et la BPCO.
Les cellules souches pluripotentes induites à partir d'échantillons humains (hiPSCs) sont une technologie en développement rapide de la recherche sur les cellules souches. Ils offrent une alternative aux cellules souches embryonnaires (hESC) la recherche avec beaucoup moins inconvénients éthiques et morales 1,2. Bien qu'ils ne sont pas épigénétique identique à CSEh 3-5, hiPSCs offrent un moyen unique de modéliser le développement et les maladies phénotypes, et ils peuvent être dérivés de tissus pertinents à l'état de la maladie 5-8. De nouvelles méthodes de hiPSCs générant sont constamment à l'étude pour identifier les types de cellules optimales pour commencer, comme un moyen de préparer CSPi GMP qualité convenant à la transplantation, et aussi pour augmenter la rapidité et l' efficacité du processus de reprogrammation 6,9-11.
Les cellules épithéliales des voies respiratoires sont essentielles dans le développement de l' inflammation allergique 12, et l'épithélium est un moteur important de réactions allergiques et remodelage des voies aériennes par l' interaction avec immune stromales et les cellules. L'épithélium des voies respiratoires joue un rôle essentiel dans l'origine et la persistance des maladies pulmonaires telles que l'asthme. Toutefois, les cellules epitheliales des voies respiratoires inférieures sont difficiles à obtenir dans un environnement clinique, en particulier chez des patients et des enfants témoins en bonne santé. Les données de plusieurs études soutiennent l'hypothèse que les cellules épithéliales de la muqueuse nasale sont une procuration valide et pratique pour les voies respiratoires inférieures des cellules épithéliales 13-20, en particulier lors de l' étude des réponses aux polluants atmosphériques et les allergènes. La muqueuse nasale se compose de plus de 90% des cellules épithéliales des voies respiratoires ciliées et échantillonner ces cellules épithéliales nasales (PEN) peut être facilement réalisée chez les enfants aussi jeunes que quatre ou cinq ans, car elle est moins invasive que les autres / techniques d'échantillonnage des tissus cellulaires et est associé à un risque minimal d'effets indésirables tels qu'une infection 20-23. Il offre un moyen simple et rapide pour échantillonner les enfants sains et malades sans long, inutile, et souvent douloureuse procedu bronchoscopieres qui nécessitent une sédation. Des études antérieures ont montré que les sous - types de maladies liées à la sévérité de l' asthme , on peut distinguer à la fois la muqueuse nasale, ainsi que des échantillons de cellules bronchiques prélevées sur les enfants asthmatiques, et l' expression génique entre les deux types de tissus était similaire chez environ 90% des gènes non omniprésents 22 , 24. En tant que source pour CSPi, NECs offrent des avantages par rapport aux autres types de cellules fréquemment utilisées. Les fibroblastes sont souvent utilisées pour la production COPSi, mais, bien que ces cellules peuvent facilement être mises en culture à partir d'une biopsie de la peau, ce procédé nécessite généralement une anesthésie locale, une incision, et des sutures, et est associée à un risque d'infection. Par conséquent, l' obtention du consentement éclairé des patients pour ce type de biopsie peut être difficile 25. Une alternative aux fibroblastes sont des cellules mononucléaires du sang périphérique (CMSP). Cependant, il peut être difficile d'obtenir suffisamment de sang pour la génération COPSi des patients pédiatriques. En outre, il existe des limitations en aval du point d'accèsplications pour les fibroblastes et les cellules sanguines iPSCs dérivés, en particulier leur capacité de différenciation de certains types cellulaires 5,26. Par conséquent, compte tenu de l'accessibilité relative et le faible risque d'effets secondaires après leur collecte, NECs représentent une source cellulaire idéal pour la génération iPSC des populations pédiatriques.
CSPi ont reçu beaucoup d'attention récemment en tant que plate-forme pour l'étude du développement humain, générant de nouveaux modèles de maladies, et comme une source potentielle de cellules pour des thérapies personnalisées. Avant tout le potentiel de cette technologie peut être réalisée, les bases moléculaires du processus de reprogrammation doivent être élucidés, mais pour l'instant ce protocole et les procédures décrites dans les élucideront les études de recherche ont porté sur l'exposition des voies respiratoires, ainsi que de fournir une plate-forme étudier les effets de la médecine personnalisée impliquant CSPi.
Le travail de collaboration de plusieurs laboratoires a conduit à la generation d'une technique efficace non seulement pour l' échantillonnage de la muqueuse nasale, mais aussi la mise en culture PEN, et la reprogrammation de ces cellules à 23 iPSCs. Cet article donne un aperçu d'un protocole d'échantillonnage optimal, la culture, et les conditions de reprogrammation.
Accès restreint. Veuillez vous connecter ou commencer un essai pour afficher ce contenu.
Le protocole suivant suit les directives du comité des institutions d'éthique de la recherche humaine.
1. L'échantillonnage de la muqueuse nasale
NOTE: Obtenir des échantillons de sujets qui sont exempts de signes d'infection virale des voies respiratoires.
2. Cell Count et Cytospin
3. Les cellules Seeding
REMARQUE: Effectuer toutes les opérations de culture de cellules dans une culture de tissu propre et certifiéhotte à l'aide d'une technique stérile.
4. Culture cellulaire
5. Cellules de repiquage
6. Reprogrammation à CSPi
NOTE: Avant de générer CSPi, assurer le respect de tous les règlements institutionnels régissant la production et l'utilisation des CSPi humaines. une technique stérile est particulièrement important pour les cultures COPSI comme milieu de culture ne contient pas systématiquement des antibiotiques. Il est essentiel que les CNE semblent en bonne santé et sont solidement proliférative pour la reprogrammation réussie.
7. Maintenir CSPi en culture
Accès restreint. Veuillez vous connecter ou commencer un essai pour afficher ce contenu.
La première partie du nez, appelé le vestibule nasal, est la zone entourée par le cartilage 29. La brosse doit aller en douceur passée cette zone du nez, au - delà de la valve nasale (ostium internum, ou le «trou noir» vu à l'arrière de la narine), et l'échantillon est obtenu à partir du cornet inférieur (Figure 1). Les fosses nasales sont des structures osseuses qui augmentent la surface du nez 29, ce qui les rend un endroit idéal pour l...
Accès restreint. Veuillez vous connecter ou commencer un essai pour afficher ce contenu.
Cellules épithéliales nasales (NEC) sont une plate - forme accessible pour l' étude des maladies des voies respiratoires, et NEC-CSPi offrent une avenue intéressante à explorer le développement de la maladie, le traitement et la thérapie 1,31,32. NECs peut facilement être obtenue sans procédures nuisibles stressantes ou potentiellement 6,23. Dans notre expérience, l'échantillonnage de la muqueuse nasale, comme décrit dans ce protocole semble être moins stressant et mieux perçu que la collec...
Accès restreint. Veuillez vous connecter ou commencer un essai pour afficher ce contenu.
Les auteurs n’ont aucun conflit d’intérêts à divulguer.
Les auteurs tiennent à remercier le pluripotentes Facility de cellules souches et l'imagerie confocale de base à l'Hôpital pour enfants de Cincinnati. Ce travail a été soutenu par R21AI119236 (HJ), R21AI101375 (HJ), NIH / NCATS 8UL1TR000077-04 (HJ), U19 AI070412 (HJ) et 2U19AI70235 (GKKH).
Accès restreint. Veuillez vous connecter ou commencer un essai pour afficher ce contenu.
| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| 15 ml conique | Fisher Scientific | 14-959-49D | Protocole Étape 1.1. |
| Protocole BEGM | Lonza | CC-3170 | Étape 1.1. |
| Penn/Strep/Fungicide | Life Technologies | 15240-062 | Protocole Étape 1.1. |
| Penn/Strep | Life Technologies | 15140-122 | Protocole Étape 4.a. |
| brosse de cytologie cytosoft | Fisher Scientific | 22-263-357 | Protocole Étape 1.2. |
| trypan blue | Fisher Scientific | MT-25-900-CI | Protocole Étape 2.1. |
| hémacytomètre | Fisher Scientific | 02-671-54 | Protocole Étape 2.1. |
| PBS | Fisher Scientific | BP2438-4 | Protocole Étape 2.2. |
| Pinces d’entonnoir de cytologie | Fisher Scientific | 10-357 | Protocole Étape 2.2. |
| entonnoir de cytospin | Fisher Scientific | 23-640-320 | Protocole Étape 2.2. |
| Cytospin 4 | Fisher Scientific | A78300003 | protocole Étape 2.2. |
| lame vierge | Fisher Scientific | S95933 | Protocole Étape 2.2. |
| hema 3 stain kit | Fisher Scientific | 22-122-911 | Protocole Étape 2.2. |
| Colage dermique bovin, type 1 | Life Technologies | A1064401 | Protocole Étape 3.2. |
| Fiole T25 | Fisher Scientific | 08-772-45 | Protocole Étape 3.3. |
| Trypsine | Lonza | CC-5012 | Étape de protocole 5.2. |
| Solution neutralisante de trypsine | Lonza | CC-5002 | Protocole Étape 5.2. |
| Sérum fœtal bovin (FBS), stérilisé thermiquement à 65 ° ; C pour 30 min | Sigma-Aldrich | F2442 | Protocole Étape 5.5. |
| Diméthylsulfoxyde Hybri-Max&trade ;, stérile-filtré, BioReagent, adapté aux hybridomes, &ge ; 99,7 % | Sigma-Aldrich | D2650 | Étape 5.5 du protocole. |
| lentivirus polycistonique* | p. ex. Millipore | SCR511 | Protocole Étape 6.4. ; Une source commerciale de vecteur de reprogrammation est répertoriée. Nous utilisons régulièrement le plasmide 4-en-1 rapporté par Voelkel et al (PMID : 20385817) pour générer en interne un lentivirus polycistronic de reprogrammation pseudotypé VSV-G. Ce plasmide peut être obtenu en contactant ; |
| polybrene | Santa Cruz Biotechnology | sc-134220 | Protocole Étape 6.4. |
| MEFs CF1 irradiés | GlobalStem ; | Protocole GSC-6301G | Étape 6.4. |
| Voir la | recette incluse dans l’étape | 6.11 du protocole | |
| SB431542 | Stemgent | 04-0010 | Étape de protocole 6.11. |
| PD0325901 | Stemgent | 04-0006 | Étape de protocole 6.11. |
| Thiazovivine ; | Stemgent | 04-0017 | Étape de protocole 6.11. |
| BD Biosciences | 354277 | qualifié hESC | Étape 6.13. |
| Plaque Corning, 6 puits | Fisher Scientific | 08-772-1B | Protocole Étape 6.13. |
| mTeSR1 | StemCell | 5850 | Étape 6.13. |
| Gourde filtrante jetable de 250 ml (0,22 & micro ; m) | Fisher | SCGP-U02-RE ; | |
| dispase | StemCell | 7923 | Protocole Étape 7.3. |
| DMEM/F12 | Life Technologies | 11320-033 | Étape de protocole 7.3. |
| lève-cellules | Fisher Scientific | 08-100-240 | Protocole Étape 7.4. |
| Milieu hESC** | Étape du protocole 6.11. composants doivent être mélangés, puis stérilisés par filtre. Les supports peuvent être conservés à 4 ° ; C jusqu’à deux semaines. Lors du réchauffement du support, ne pas laisser à 37 ° ; C plus de 15 min | ||
| DMEM-F12 50/50 média | Invitrogen | ; 11330-032 | Concentration finale |
| Sérum de remplacement KO (KO-SR) | Invitrogen | 10828-028 | 0,2 |
| 200 mM L-glutamine | Invitrogen | 25030-081 | 1 mM |
| 55 mM ß ;-mercaptoéthanol | Invitrogen | 21985-023 | 0,1 mM |
| 100x acides aminés non essentiels | Invitrogen | 11140-050 | 1x |
| 2 µ ; g/ml Facteur de croissance des fibroblastes basiques (b-FGF) | Invitrogen | 13256-029 | 4 ng/ml |
Accès restreint. Veuillez vous connecter ou commencer un essai pour afficher ce contenu.