Article de méthode

Isolement, Propagation et Expression de la protéine Prion au cours de la différenciation neuronale de cellules souches humaines pulpe dentaire

DOI :

10.3791/59282

18 mars 2019

Dans cet article

Résumé

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Nous présentons ici un protocole pour humain isolement des cellules souches pulpe dentaire et propagation afin d’évaluer l’expression de la protéine prion au cours du processus de différenciation neuronale.

Résumé

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Les enjeux éthiques associés à la manipulation des cellules souches embryonnaires ont entravé les progrès dans le domaine de la recherche médicale. Pour cette raison, il est très important d’obtenir des cellules souches adultes de différents tissus tels que les tissus adipeux, cordon ombilical, la moelle osseuse et le sang. Parmi les sources possibles, la pulpe dentaire est particulièrement intéressant parce qu’il est facile d’obtenir en ce qui concerne les considérations bioéthiques. En effet, Dental Pulp des cellules souches humaines (hDPSCs) sont un type de cellules souches adultes capables de se différencier en cellules neuronales semblables et peuvent provenir de la troisième molaire des patients en bonne santé (âgés de 13 à 19). En particulier, la pulpe dentaire a été enlevée avec une excavatrice, coupée en petites tranches, traitée par collagénase IV et cultivée dans un ballon jaugé. Pour induire la différenciation neuronale, hDPSCs ont été stimulées avec EGF/bFGF pendant 2 semaines. Auparavant, nous avons démontré qu’au cours du processus de différenciation de prion cellulaire protéine (PrPC) en hDPSCs augmenté. L’analyse cytofluorométrique ont montré une expression précoce de la PrPC qui a augmenté après le processus de différenciation neuronale. Ablation de la PrPC de siARN PrP a empêché la différenciation neuronale induite par l’EGF/bFGF. Dans cet article, Nous illustrons que que nous avons amélioré l’isolement, de séparation et de méthodes de culture in vitro de hDPSCs avec plusieurs opérations simples, les clones de cellules plus efficaces étaient expansion obtenue et à grande échelle des cellules souches mésenchymateuses (CSM) a été observée. Nous montrons aussi comment les hDPSCs, obtenues avec les méthodes décrites dans le protocole, sont un excellent modèle expérimental pour étudier le processus de différenciation neuronale de MSCs et procédés cellulaires et moléculaires.

Introduction

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Cellules souches mésenchymateuses ont été isolées de divers tissus, y compris la moelle osseuse, sang de cordon ombilical, pulpe dentaire humain, le tissu adipeux et sang1,2,3,4,5 , 6. comme indiqué par plusieurs auteurs, hDPSCs montrent une adhésion en plastique, une morphologie typique des fibroblastes. Il s’agit d’une population très hétérogène avec des clones distincts et les différences dans la capacité de prolifération et de différenciation7,8. hDPSCs expriment des marqueurs spécifiques des cellules souches mésenchymateuses (CD44, CD90, CD73, CD105, STRO-1), ils sont négatifs pour certains marqueurs hématopoïétiques (comme CD14 et CD19) et sont capables de différenciation multilignée in vitro9, 10,11.

Plusieurs auteurs ont montré que ces cellules sont capables de se différencier en cellules de neurone comme utilisant des protocoles différents, qui comprennent l’ajout de NGF, bFGF, EGF en combinaison avec le spécifique médias et suppléments7,12. En outre, beaucoup de protéines est impliquées au cours du processus de différenciation neuronale et, parmi ceux-ci, plusieurs journaux montre un rôle pertinent et une expression significative de la protéine prion cellulaire (PrPC), aussi bien dans les cellules souches embryonnaires et adultes13, 14. PrPC représente une molécule pléiotrope capable de remplir des fonctions différentes à l’intérieur de cellules dans le métabolisme du cuivre, l’apoptose, et résistance à l’oxydation stress15,16,17 , 18 , 19 , 20 , 21 , 22.

Dans notre précédente du livre23, nous avons examiné le rôle de la PrPC dans le processus de différenciation neuronale hDPSCs. En fait, hDPSCs exprimer précocement PrPC et, après la différenciation neuronale, il était possible d’observer une augmentation supplémentaire. D’autres auteurs l’hypothèse d’un rôle possible de la PrPC dans les processus de différenciation neuronale de cellules souches. En effet, PrPC entraîne la différenciation des cellules souches embryonnaires humaines dans les neurones, les astrocytes et oligodendrocytes24. Le but de cette étude était de mettre l’accent sur la méthodologie pour l’obtention de cellules souches de la pulpe dentaire, ses processus de différenciation et le rôle de la PrPC au cours de la différenciation neuronale.

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Protocole

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Troisièmes molaires utilisés dans l’étude ont été excisés de patients (13-19 ans) avec aucun antécédent de consommation d’alcool ou de drogue, toutes non-fumeurs et avec une bonne hygiène buccale. Le jour de l’explication, au département de Science dentaire et maxillo-faciale de l’Université « La Sapienza » de Rome, le consentement éclairé a été obtenu depuis les patients ou les parents. Le consentement éclairé a été obtenu basée sur des considérations éthiques et à l’approbation du comité d’éthique.

1. dents et Extraction de la pulpe dentaire

  1. Préparation du support approprié pour la conservation ou le transport.
    1. Préparer moyen faible concentration de l’aigle de la modification de Dulbecco de glucose (DMEM-L) en L-glutamine (494,5 mL).
    2. Ajouter 5 mL de pénicilline/streptomycine (1 %) et 0,5 mL d’amphotéricine (0,1 %).
  2. Extrait le patient de la troisième molaire, rapidement, rincez-le avec du PBS, mis dans un tube de 15 mL avec le milieu et transférez-le au laboratoire en moins de 2 h.
  3. Sous une hotte de biohazard, ouvrir la dent avec un cutter en passe d’usinage coronale parallèle et tangent à travers le toit de la chambre pulpaire.
  4. Doucement, retirer la pulpe avec une petite pelle et placez-le dans un tube à essai.
  5. Laver trois fois, avec du PBS et centrifuger à 2 500 g pendant 10 min à température ambiante.

2. le traitement de la pulpe dentaire et la libération de cellules souches

  1. Retirez le surnageant, resuspendre le culot dans une solution de Hank et placez-le dans une boîte de pétri. Incuber pendant 2 h à 37 ° C à 5 % de CO2.
  2. Préparation de solutions IV collagénase de type.
    1. Préparation de 0,8 mL de DMEM-L.
    2. Faire fondre 1 mg de collagénase IV type de 0,8 mL de DMEM-L et vortexer pendant plusieurs minutes.
    3. Ajouter DMEM-L à 1 mL d’avoir une concentration finale de 1 mg/mL.
    4. Filtrer la solution avec un filtre de 0,22 µM.
  3. Enlever la solution de Hank par centrifugation à 2 500 g pendant 10 min à la droite et diviser la pâte en petites tranches approximativement 1 mm chacun avec un scalpel jetable.
  4. Déposer les tranches de pâte dans un plat de Pétri et incuber 1 ml de collagénase de type IV pendant 15 min à 37 ° C à 5 % de CO2.
  5. Préparation de culture moyenne (500 mL).
    1. À 445 mL de DMEM-L en L-glutamine.
    2. Ajouter 50 mL de sérum fœtal (SVF) (10 %).
    3. Ajouter 5 mL de pénicilline/streptomycine (1 %).
  6. Centrifuger l’échantillon à 2 500 g pendant 10 min à ta, retirez le surnageant, resuspendre le culot dans le milieu (étape 2.5) et la culture dans ballon T25 spécifique des cellules souches à 37 ° C à 5 % de CO2.

3. propagation et Culture cellules souches

  1. Chaque jour vérifier la culture et, après 3 jours de croissance, observer différents clones de cellules adhérentes dans la fiole.
  2. Tous les 3 jours changer le milieu de culture.
  3. Entre 7 et 12 jours, une fois que les cellules adhérentes ont portée confluence, détacher en traitant les cellules avec 1 mL d’EDTA-trypsine pendant 3 min à 37 ° C ou doucement en utilisant un grattoir de cellules.
  4. Ajouter 4 ml (ratio 1:5) bouillon de culture (étape 2.5) pour arrêter l’action de la trypsine.
  5. Centrifuger la suspension cellulaire pendant 6 min à 259 x g, éliminer le surnageant et placer les cellules dans une fiole de T25 pour se propager.
    Remarque : Tous les 3 jours les cellules atteignent la confluence.
  6. Propager les cellules jusqu'à 21 ou 28 jours (environ 6 à 8 passages) afin d’éviter la présence de souches non-comme des cellules dans la culture.
  7. Détacher les cellules avec 1 mL d’EDTA-trypsine pendant 3 min à 37 ° C ou en grattant doucement. Centrifuger la suspension cellulaire pendant 6 min à 259 x g.
  8. Retirez le surnageant et tester les cellules pour analyse cytofluorométrique (étape 6).

4. transitoire PrPC arreter de siARN

  1. Culture les plaques 6 puits de hDPSCsin (2 x 105 cellules/mL) avec 2 mL de milieu de culture (étape 2.5) pendant 24 h.
  2. Le lendemain, préparer des siARN PrP milieu (400 µL).
    1. Dans un tube à essais stérile, ajouter µL 384 DMEM-L.
    2. Ajouter 1 µL pour chaque type de siARN PrP à DMEM-L afin d’obtenir une concentration finale de 5 nM (4 siARN PrP ont été utilisés et vérifiés par le fournisseur pour garantir une efficacité défiant ≥70 %).
    3. Ajouter 12 µL de transfectionreagent à DMEM-L.
    4. Le mélange de vortex et incuber pendant 10 min à RT pour permettre la formation de complexes de transfection.
  3. Ajouter 400 μL de siARN PrP moyen dans chaque échantillon et incuber pendant 6 h à 37 ° C.
  4. Sans jeter le siARN PrP moyen, ajouter 1,6 mL (ratio de 1 à 5) du milieu de culture (étape 2.5).
  5. Laissez les cellules pendant 72 h à 37 ° C.
  6. Éliminer le surnageant et laver 3 fois avec 2 mL de PBS à température ambiante.
  7. Ajouter 2 mL de milieu de culture neuronale pendant 7 ou 14 jours (étape 5.1).
  8. Changer le milieu de culture neuronal tous les 3 jours.
    Remarque : Remplacer le siARN PrP solution chaque remplacement de temps le milieu de culture neuronal.
  9. À la fin de l’époque, laver 3 fois avec 2 mL de PBS à ta et tester des antigènes de surface neuronales à l’analyse Western Blot.

5. neuronale processus d’Induction de hDPSCs

  1. Préparation du milieu de culture neuronale (500 mL).
    1. Préparer 444,7 mL de milieu de base formulés aux cellules neuronales.
    2. Au milieu, ajouter 50 mL de supplément sans sérum utilisé pour soutenir la viabilité à long terme des adultes et embryonnaires cellules souches neuronales (10 %).
    3. Ajouter 200 µL de basic Fibroblast Growth Factor (bFGF) (concentration finale de 40 ng/mL) et 100 µL de facteur de croissance épidermique (EGF) au milieu (concentration finale 20 ng/mL).
    4. Ajouter 5 mL de pénicilline/streptomycine (1 %) dans le milieu.
  2. La culture hDPSCs à plaques 6 puits (2 x 105 cellules/mL) jusqu'à 28 jours de la séparation de la pulpe et de les stimuler avec 2 mL de milieu de culture neuronale.
  3. Tous les 3 jours jeter le surnageant, laver 3 fois avec 2 mL de PBS à RT et remplacer 2 mL de milieu de culture neuronal.
  4. Après 7 ou 14 jours, détacher les cellules avec 1 mL d’EDTA-trypsine pendant 3 min à 37 ° C ou délicatement avec une spatule.
  5. Ajouter 4 mL (ratio 1:5) du milieu de culture (étape 2.5) pour arrêter l’action de la trypsine.
  6. Tester la présence d’antigènes de surface neuronales (étape 6) ou l’expression de la protéine prion (étape 7) par analyse en cytométrie en flux.

6. caractérisation des hDPSCs par cytométrie en flux

  1. Sélectionnez stromal mésenchymateuse (CSM)-les antigènes de surface spécifiques ou neuronales.
  2. Culture de la hDPSCs en plaques 6 puits (2 x 105 cellules/mL) avec 2 mL de milieu de culture (étape 2.5).
  3. Détacher les hDPSCs à 28 jours de séparation de la pulpe dentaire ou après 14 jours de milieu de culture neuronale (étape 5.1) avec 1 mL d’EDTA-trypsine pendant 3 min à 37 ° C ou doucement un grattoir.
  4. ajouter 4 ml (ratio 1:5) du milieu de culture (étape 2.5) pour arrêter l’action de la trypsine et centrifuger à 259 x g pendant 6 min à température ambiante. laver l’autre 2 fois avec 2 mL de PBS à température ambiante.
  5. Difficulté la hDPSCs ou traités avec du paraformaldéhyde 4 % dans du PBS pendant 10 min à 4 ° C.
  6. Permeabilize hDPSCS avec surfactant non ionique de 0,1 % (v/v) dans du PBS supplémentaires 10 min à température ambiante.
  7. Effectuer le blocage avec 5 % lait écrémé en poudre dans 1 mL de PBS pendant 1 h à température ambiante.
  8. Laver 3 fois avec 1 mL de PBS et incuber les cellules avec anti-CD105 (1/100 / 5 x 105 cellules), anti-CD44 (au 1/100 / 5 x 105 cellules), anti-STRO-1 (1/100 / 5 x 105 cellules), anti-CD90 (au 1/100 / 5 x 105 cellules), anti-CD73 (au 1/100 / 5 x 105 cellules), anti-β3-tubuline (au 1/100 / 5 x 105 cellules), anti-NFH (au 1/100 / 5 x 105 cellules) et anti-GAP43 (au 1/100 / 5 x 105 cellules) mAb pendant 1 h à température ambiante.
  9. Laver les cellules 3 fois avec 1 mL de PBS et incuber avec anti-souris PE (01:50 / 5 x 105 cellules) ou anti-lapin CY5 (01:50 / 5 x 105 cellules) mAb supplémentaires 1 h à température ambiante.
  10. Utiliser les anticorps secondaires pour blocage des cellules immunopositifs (anti-souris PE ou anti-lapin CY5 mAb) et d’analyser tous les échantillons avec un cytomètre en flux et acquérir au moins 20 000 événements.

7. évaluation de l’Expression de la PrPC en hDPSCs par Flow Cytometry analyse

  1. Culture les plaques 6 puits de hDPSCsin (2 x 105 cellules/mL) avec 2 mL de milieu de culture (étape 2.5).
  2. Détacher des hDPSCs 21 et 28 jours de séparation de la pulpe dentaire et après 7 ou 14 jours avec milieu de culture neuronal (étape 5.1) avec 1 mL de trypsine-EDTA et arrêter l’action de la trypsine, comme indiqué au point 6.4. Difficulté les spécimens avec 4 % de paraformaldéhyde dans du PBS pendant 10 min à 4 ° C.
  3. Permeabilize avec 0,1 % (v/v) non ionique surfactantin PBS pendant 10 min à RT. Retirez le surnageant et tacher les cellules avec lapin anti-PrP mAb EP1802Y (01:50 / 5 x 105 cellules) mAb pendant 1 h à RT. incuber avec anti-lapin CY5 (01:50 / 5 x 105 cellules) mAb pour supplémentaire 1 h à température ambiante.
  4. Analyser tous les échantillons avec un cytomètre de flux et d’acquérir au moins 20 000 événements.

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Résultats

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Les procédures d’isolement et de séparation de hDPSCs de la pulpe dentaire, obtenue à partir de la troisième molaire, sont des processus complexes dans lesquels petits changements peuvent entraîner un résultat ruineux. Dans cet article, nous utilisons le protocole de Arthur et al. 12 avec plusieurs améliorations. Un schéma représentatif de procédures est illustré à la Figure 1.

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Discussion

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Dans ce travail, nous nous sommes concentrés sur les méthodes d’isolement et de la différenciation neuronale de hDPSCs ; en outre, nous avons évalué le rôle de la PrPC dans ce processus. Il y a plusieurs méthodes pour isoler et différencier hDPSCs en cellules semblables à des neurones et des étapes critiques au cours du processus. hDPSCs sont capables de se différencier en plusieurs lignées comme chondroblastes, adipocytes, ostéoblastes et neurones. Dans notre document, nous avons étudié les mécanismes de la d...

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Déclarations de divulgation

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Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Remerciements

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Ce travail a été soutenu par la « Fondazione Varrone » et Rieti Université Hub « Sabina Universitas » de Vincenzo Mattei.

La figure 5 (A, B) reproduit avec la permission de l’éditeur Taylor & Francis Ltd du : complexe multimoléculaire de rôle de Prion protein-EGFR durant la différenciation neuronale des humains cellules souches issues de pulpe dentaires. Mekki, S., Manganelli V., C. Santacroce, Santilli F., L. Piccoli, Sorice M. Mattei V. Prion. Le 4 mars 2018. Taylor & Francis Ltd.

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Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
Solution d’amphotéricine BSigma-AldrichA2942Il est utilisé pour compléter les milieux de culture cellulaire, c’est un antibiotique antifongique polyène de Streptomyce
Anti-B3tubulineCell Signaling Technology  ;#4466L’une des six isoformes de la B-tubuline, elle est fortement exprimée au cours du développement fœtal et postnatal, restant élevée dans le système nerveux périphérique
Anti-CD105.BD BiosciencesL’endogline (CD105), une glycoprotéine majeure de l’endothélium vasculaire humain, est une protéine membranaire intégrale de type I avec une grande région extracellulaire, une région transmembranaire hydrophobe et une courte queue cytoplasmique
Anti-CD44MilliporeCBL154-20ulAnticorps marqueurs cellulaires positifs dirigés contre les cellules souches mésenchymateuses
Anti-CD73  ;Technologie de signalisation cellulaire  ;13160CD73 est une glycoprotéine de 70 kDa ancrée dans le glycosyl phosphatidylinositol, liée à une membrane, qui catalyse l’hydrolyse des monophosphates nucléosidiques extracellulaires en nucléosides bioactifs
Anti-CD90MilliporeCBL415-20ulAnticorps à marqueurs cellulaires positifs dirigés contre les cellules souches mésenchymateuses
Anti-GAP43  ;Technologie de signalisation cellulaire  ;#8945Est une protéine spécifique du système nerveux, associée à la croissance, dans les cônes de croissance et les zones de haute plasticité
Anti-PE de souris  ;Abcamab7003Est un anticorps utilisé en cytométrie en flux ou en analyse FACS
Anti-NFH  ;Technologie de signalisation cellulaire  ;#2836Est un anticorps qui détecte les niveaux endogènes de la protéine Neurofilament-H totale
Anti-PrP mAb EP1802Y  ;Abcamab52604Lapin monoclonal [EP 1802Y] à protéine prion PrP
Anti-lapin CY5  ;Abcamab6564est un anticorps utilisé en cytométrie en flux ou en analyse FACS
Anti-STRO 1MilliporeMAB4315-20ulMarqueurs cellulaires positifs anticorps dirigés contre les cellules souches mésenchymateuses
B27 Supp XF CTSGibco par life technologiesA14867-01B-27  ; peut être utilisé pour soutenir l’induction de cellules souches neurales humaines (hNSC) à partir de cellules souches pluripotentes (PSC), l’expansion des hNSC, différenciation des hNSC et maintien des neurones différenciés matures en culture
Cytomètre en flux BD Accuri C6  ;BD BiosciencesAC6531180187Cytomètre en flux équipé d’un laser bleu (488 nm) et d’un laser rouge (640 nm)
Logiciel BD Accuri C6  ;BD BiosciencesContrôle le système de cytomètre en flux BD Accuri C6 afin d’acquérir des données, de générer des statistiques et d’analyser les résultats
bFGFPeproThec, DBA100-18Bbasic Fibroblast Growth Factor  ;
Centrifugeuse CL30RTermo fisher Scientific11210908c’est un appareil qui est utilisé pour la séparation des fluides, gaz ou liquides, basé sur la densité
Incubateur de CO2 3541Termo fisher Scientific317527-185il assure des conditions de croissance optimales et reproductibles pour les cultures cellulaires
Collagénase, type IV  ;Life Technologies17104019La collagénase est une protéase qui clive le lien entre un acide aminé neutre (X) et la glycine dans la séquence Pro-X-Glyc-Pro, que l’on trouve à haute fréquence dans le collagène.
Scalpel jetable  ;Swann-Morton501Il est utilisé pour couper les tissus
DMEM-LEurocloneECM0060LDulbecco’s Modified Eagle’s Medium Low Glucose avec L-Glutamine avec Sodium Pyruvate
EGFPeproThec, DBAAF-100-15Facteur de croissance épidermique  ;
Le sérum de veau fœtalGibco de life technologies10270-106FBS est un complément de milieu populaire car il offre un large éventail de fonctions dans la culture cellulaire. FBS fournit des nutriments, des facteurs de croissance et d’attachement et protège les cellules des dommages oxydatifs et de l’apoptose par des mécanismes difficiles à reproduire dans les systèmes de milieux sans sérum (SFM)
Filtropur BT50 0,2 500 mL Filtre à bouchon de bouteilleSarstedt831 823 101c’est un appareil qui est utilisé pour la filtration des solutions
Flexitube GeneSolution pour PRNPQiagenGS56214 siRNA pour le gène Entrez 5621. Séquence cible N.1 TAGAGATTTCATAGCTATTTA  ; N.2 CAGCAAATAACCATTGGTTAA  ; N.3. CTGAATCGTTTCATGTAAGAA  ; N.4  ; La
solution de Hank 1xGibco de life technologies240200083La fonction essentielle de Hanks&prime ; La solution saline équilibrée permet de maintenir le pH ainsi que l’équilibre osmotique. Il fournit également de l’eau et des ions inorganiques essentiels aux cellules
Réactif de transfection HiPerFect.Qiagen301705HiPerFect est un mélange unique de lipides cationiques et neutres qui permet une absorption efficace des siRNA et une libération efficace des siRNA à l’intérieur des cellules, ce qui entraîne une inactivation élevée des gènes même en utilisant de faibles concentrations de siRNA
.Gibco de life technologies10888022Neurobasal-A Medium est un milieu basal conçu pour le maintien et la maturation à long terme des neurones cérébraux post-natals et adultes purs.
ParaformaldéhydeSigma-Aldrich30525-89-4Le paraformaldéhyde a été utilisé pour la fixation de cellules et de coupes de tissus lors des procédures de coloration
pénicilline/streptomycine  ;EurocloneECB3001DIl est utilisé pour compléter les milieux de culture cellulaire afin de contrôler la contamination bactérienne
Saline tamponnée au phosphate  ; (Crédit : PBS)EurocloneECB4004LX10Le PBS est une solution saline équilibrée utilisée pour la manipulation et la culture des cellules de mammifères. Le PBS est utilisé pour irriguer, laver et diluer les cellules de mammifères. Le tampon phosphate maintient le pH dans la plage physiologique
TC-Platte 6 bien, Cell+,FSarstedt833,920,300C’est une surface de croissance pour les cellules adhérentes
Fiole de culture tissulaire T-25,Cell+,Vented CapSarstedt833,910,302Fiole de culture tissulaire T-25, polystyrène, surface de croissance Cell+ pour cellules adhérentes sensibles, par exemple cellules primaires, col incliné, capuchon de ventilation, jaune, stérile, apyrogène, non cytotoxique, 10 pièces/sac
Triton X-100  ;Sigma-Aldrich9002-93-1Tensioactif non ionique largement utilisé pour la récupération des composants membranaires dans des conditions douces et non dénaturantes
Trypsine-EDTA  ;EurocloneECB3052DLa trypsine va cliver les peptides du côté C-terminal des résidus d’acides aminés de lysine et d’arginine. La trypsine est utilisée pour éliminer les cellules adhérentes d’une surface de culture
TubeSarstedt62,554,502Tube 15 mL, 120 mm x17 mm, PP
VBH 36 C2 CompactSterilST-003009000Offre une protection totale pour l’environnement et le travailleur
ZEISS Axio Vert.A1 &ndash ; Inversé  ; Le microscopeZeiss3849000962ZEISS Axio Vert.A1 offre un prix d’entrée de gamme unique et peut fournir toutes les techniques de contraste, y compris le fond clair, le contraste de phase, le PlasDIC, le VAREL, le contraste de modulation Hoffman amélioré (iHMC), le DIC et la fluorescence. Incorporez un éclairage LED pour une imagerie douce pour les cellules marquées par fluorescence. Axio Vert.A1 est conçu de manière ergonomique pour le travail de routine et suffisamment compact pour être placé à l’intérieur des capots de culture tissulaire.
. 611314 Le réactif de transfection

Références

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