כאן אנו מתארים פרוטוקול להפקת תאי גזע pluripotent אנושי הנגרם מהדם היקפי באמצעות אסטרטגית תכנות מחדש episome מבוסס ומעכבי היסטון deacetylase.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
כאן אנו מתארים פרוטוקול להפקת תאי גזע pluripotent אנושי הנגרם מהדם היקפי באמצעות אסטרטגית תכנות מחדש episome מבוסס ומעכבי היסטון deacetylase.
כתב יד זה מדגים פרוטוקול ליעילות יצירת תאים ללא אינטגרציה אנושית הנגרם גזע pluripotent (iPSCs) מהדם היקפי באמצעות פלסמידים episomal וdeacetylase היסטון מעכבים (HDAC). היתרונות של גישה זו כוללים: (1) השימוש בכמות מינימאלית של דם היקפי כחומר מקור; (2) nonintegrating וקטורי תכנות מחדש; שיטה חסכונית ליצירת iPSCs החופשי וקטור (3); transfection יחיד (4); ו- (5) השימוש במולקולות קטנות כדי להקל על תכנות מחדש אפיגנטיים. בקצרה, תאים היקפיים mononuclear הדם (PBMCs) מבודדים מדגימות לקיחת דם שגרתיות ולאחר מכן בתרבית גורמי גדילה מוגדרת להניב אוכלוסיית תא אב כדורית אדומה שגשוג מאוד כי להפליא ניתן לתכנות מחדש. Nonintegrating, פלסמידים episomal nontransmissible להביע Oct4, Sox2, KLF4, MYCL, LIN28A, וסיכת ראש קצרה RNA p53 (SH) הם introduCED לerythroblasts נגזר באמצעות nucleofection יחיד. Cotransfection של episome שמבטא משופר חלבון פלואורסצנטי ירוק (eGFP) מאפשר זיהוי קל של תאי transfected. פלסמיד כפול מחסרת נפרד להביע אפשטיין-באר אנטיגן הגרעיני 1 (EBNA1) הוא גם הוסיף לתערובת התגובה לביטוי מוגבר של חלבוני episomal. אז תאי transfected הם מצופים על שכבת פיברובלסטים עכבר המוקרן עובריים (iMEFs) לתכנות מחדש המשיך. ברגע שהמושבות כמו-iPSC מופיעות בכ-עשרה ימים לאחר nucleofection, מעכבי HDAC מתווספים למדיום כדי להקל על שיפוץ אפיגנטיים. מצאנו כי הכללת מעכבי HDAC באופן שגרתי מגבירה את הדור של מושבות iPSC לתכנות מחדש באופן מלא על ידי 2 קיפול. ברגע שמושבות iPSC להציג מורפולוגיה טיפוסית של תאי גזע עובריים אנושיים (hESC), הם מועברים בעדינות לצלחות אישיות מצופות iMEF רקמת תרבות לצמיחה והתרחבות.
iPSCs נגזרים מרקמות סומטיות באמצעות ביטוי חוץ-רחמי של מספר מינימלי של גני pluripotency. טכניקה זו הייתה בתחילה הודגמה על ידי התמרה retroviral של פיברובלסטים אנושיים עם Oct4, Sox2, KLF4, וcMYC, אשר באות לידי ביטוי ביותר במדינת pluripotent 1. זמנית הביעו "גורמי תכנות מחדש" אלה לשנות את פרופיל הביטוי של תא המטרה אפיגנטיים נוף והגן דומה לתאי גזע עובריים אנושיים 2. לאחר שנוצר, iPSCs יכול להיות מובחן פוטנציאלי לכל סוג רקמה לחקירה נוספת. כך, יש להם הבטחה לשימוש ברפואת רגנרטיבית, דוגמנות מחלה, ויישומי ריפוי גנטי. עם זאת, לשבש את הגנום עם וירוסי שילוב יש את הפוטנציאל לשנות את ביטוי הגנים אנדוגני, פנוטיפ הסלולר השפעה, וסופו של דבר מטה את תוצאות מדעיות. יתר על כן, אינטגרציה נגיפית אקראית יכולה להוביל לדואר סלולארי מזיקffects, כולל האפשרות לשינוי ממאיר 3 מחדש או ביטוי של הגנים המושתלים שעור 4. יישומים קליניים בעתיד ידרשו דור iPSC-שילוב שאינו.
Episomes, שהם מולקולות הדנ"א בכרומוזומים מעגליים נוספות, מציע אסטרטגיה ליצירת iPSCs חסכוני, ללא אינטגרציה 5. השילוב של וקטורי episomal מוצגים בטבלה 1 להביע את תכנות מחדש של גורמי Oct4, Sox2, KLF4, MYCL, וLIN28A. פלסמיד pCXLE_hOCT3 / 4 shp53-F מכיל גם p53 shRNA לדיכוי זמני של TP53 כדי לשפר את תכנות מחדש של תאי 6. וקטור pCXWB-EBNA1 חסר השכפול מקדם הגברה של גורמי תכנות מחדש ויעילות תכנות מחדש מוגברת על ידי מתן עלייה זמנית בביטוי EBNA1 7. פלסמיד pCXLE_EGFP ניתן להוסיף לתערובת nucleofection לצורך Determining יעילות transfection או ליישומי מיון תא. למעט CXWB-EBNA1 p, פלסמידים episomal שימוש בפרוטוקול זה מכילים את מקור נגיף אפשטיין-באר בשכפול נגיף וגן EBNA1, אשר מתווך שכפול וחלוקת episome במהלך חלוקת התא המארח 8. Episomes באופן ספונטני לאיבוד עם התרחבות iPSC רצוף 7. Subcloning ואפיון של iPSCs עם אובדן וקטור episomal, שניתן להסיק מאובדן של ביטוי eGFP, יכולים להוביל ללחלוטין iPSCs החופשי אינטגרציה ליישומים קליניים בעתיד.
טבוע בתהליך של דור iPSC הוא דיכוי של גנים ספציפיים שושלת והפעלה מחדש של גנים הקשורים pluripotency. רגולציה של ביטוי גנים מתרחשת במספר הרמות בתוך הגרעין, ובכלל זה שינויים ב- DNA והכרומטין כדי לאפשר גורמי שעתוק, רצפי דנ"א רגולציה, וגישה RNA פולימראז למקדגנים. עיצוב מחדש של הנוף ההתווצרותי באמצעות שינויי הכרומטין הגלובליים הוא מרכיב מרכזי מחדש ביטוי של התכנית הגנטית pluripotency. שינוי הכרומטין ספציפי שהוא חשוב בויסות של ביטוי גנים הוא acetylation של ההיסטונים בשאריות ליזין מסוימים, המאפשר גישה ליעד גנים באמצעות מתח נמוך יותר של סליל היסטון-DNA. מעכבי HDAC הם מולקולות קטנות אשר הוכחו כדי לשפר את תכנות מחדש iPSC וhESC התחדשות עצמית 9,10, ככל הנראה בשל תמיכה מדינת acetylated 11. הפרוטוקול המתואר להלן, שהותאם מפרסום קודם באמצעות lentiviruses שילוב 12, מספק שיטת צעד-אחר-צעד לדור iPSC מותאם מepisomes באמצעות דם היקפי ומעכבי HDAC. ריכוזי מעכב HDAC משמשים כאן הם חצי מאלה המתוארים על ידי ור, et al 9., והובלתי באופן שגרתי לעלייה של 2 לקפל במושבות iPSC לתכנות מחדש באופן מלא על תקןפרוטוקולי תכנות מחדש episomal ללא מעכבי HDAC. רמה זו של תכנות מחדש היא באחידות עם היעילות שאנו רואים עם שיטות lentiviral. שימוש בפרוטוקול זה, יש לנו ביעילות שנוצר iPSC מאנשים זקנים כמו 87 שנים של גיל.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כתב הסכמה מדעת, כפי שאושר על ידי ועדות הביקורת המוסדית של המרכז לחקר סרטן פרד האצ'ינסון והילדים "בית החולים של פילדלפיה של, התקבל מחולים לפני איסוף דגימות דם היקפיים. כל ההנחיות מוסדיות נצפו. כל הניסויים בבעלי החיים, כולל דור MEF ו היווצרות תפלצת אושרה על ידי ועדת הטיפול ושימוש בבעלי חיים המוסדיים.
1. הפרדת Ficoll של PBMCs והרחבת Erythroblasts - יום 0
2. תאי תכנות מחדש על ידי nucleofection - יום 9
3. תאי מזין ציפוי - יום 10 או 11
4. תאי ציפוי בתאים מזין ושינוי בינוני - יום 12
5. משובט בידוד iPSC
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
שלושה ימים לאחר nucleofection ולפני ציפוי תאי nucleofected על iMEFs, את היעילות של nucleofection המוצלח צריכה להיות מוערכת על ידי מיקרוסקופ פלואורסצנטי לeGFP. איור 1 מציג ניסוי nucleofection טיפוסי עם כ 5-10% מאוכלוסיית התא הכוללת להביע eGFP.
מושבות iPSC תכנות מחדש יתחילו להופיע כשבועיים לאחר nucleofection. המושבות הן בדרך כלל עגולות עם גבולות מוגדרים היטב וניתן לזהות על ידי מורפולוגיה hESC אופיי...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
עבור דור iPSC מוצלח בעת שימוש בפרוטוקול זה, יש כמה אזהרות חשובות שיש לקחת בחשבון. בשלב התרחבות erythroblast, לוח הזמנים של שינוי התקשורת צריך להיות רק אחריו, כסטיות עלולות להוביל לגירוי לא יעיל של אוכלוסיית תא אב היעד ויעילות נמוכה יותר של דור iPSC. זה חשוב לעשות בינוני הרחבה חדשה עם dexamethasone הטרי עם כל שינוי תקשורת; ובינוני בסיס QBSF-60 ודקסמטזון צריכים להיות מוגן מפני אור במהלך האחסון. במהלך nucleofection, לשטוף DPBS הוא קריטי כדי להסיר מומסים עודף מהשעית התא שעלול לגרום לז...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
החוקרים מצהירים כי אין להם אינטרסים כלכליים מתחרים.
המחברים מבקשים להודות מענקי מ- NIH הבאים לתמיכה במחקר זה: K08DK082783 (AR), P30DK56465 (BTS), U01HL099993 (BTS), T32HL00715036 (SKS), וK12HL0806406 (SKS); וקרן JP מקארתי (AR).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| Ficoll-Paque PLUS | Fisher Scientific | 45-001-750 | יש לאחסן בטמפרטורה של 4 מעלות צלזיוס. |
| חנות DPBS | Life Technologies | 14190-250 | ב-4 מעלות צלזיוס. |
| RPMI 1640 | Life Technologies | 11875-093 | חנות ב-4 מעלות צלזיוס. |
| סרום בקר עוברי (FBS) | Life Technologies | חנות 10437028 | ב-20 מעלות; C עד הצורך. הפשרה, עליון, חנות ב -4 מעלות צלזיוס. |
| דימתיל סולפוקסיד (DMSO) | Sigma-Aldrich | 154938 | יש לאחסן בטמפרטורת החדר. |
| QBSF-60 בינוני ללא סרום | Fisher Scientific | 50-983-234 | חנות ב -4 מעלות צלזיוס. |
| פניצילין/סטרפטומיצין | Life Technologies | חנות 15140122 | ב-4 מעלות צלזיוס. |
| ערכת נוקלאופקטור קו תאים V | Lonza | VCA-1003 | חנות בטמפרטורה של 4 מעלות צלזיוס. |
| תמיסת ג'לטין 2% | Sigma-Aldrich | G1393 | חנות ב-4 מעלות; C, נוזל ב-37 מעלות; C אמבט מים לפני השימוש. |
| תמיסת מלח מאוזנת של האנק (HBSS) | Life Technologies | 14175-103 | חנות ב-4 מעלות צלזיוס. |
| Modified Eagle Medium (DMEM) Life | Technologies | 11965-092 | ב-4 מעלות צלזיוס. |
| Medium Medium (IMDM) | Life Technologies | 12440-061 | ב-4 מעלות |
| L-גלוטמין, 200 מ"מ | Life Technologies | 25030-081 | Aliquot, הקפאה ב-20 מעלות צלזיוס. |
| חומצות אמינו לא חיוניות (NEAA), 100X | Life Technologies | 11140-050 | יש לאחסן בטמפרטורה של 4 מעלות; C, הרחק מאור. |
| DMEM/Ham's F12, 1:1 | חנות פישר סיינטיפיק | SH30023.02 | ב-4 מעלות צלזיוס. |
| KnockOut Serum Replacement | Life Technologies | 10828-028 | Aliquot, הקפאה ב-20 & מעלות צלזיוס. |
| נתרן פירובט, 100 מ"מ | Life Technologies | 11360-070 | חנות ב-4 מעלות צלזיוס. |
| נתרן ביקרבונט, 7.5% | Life Technologies | חנות 25080094 | ב-4 מעלות צלזיוס. |
| גורם גדילה פיברובלסטים בסיסי (bFGF) | Life Technologies | PHG0263 | הכינו מלאי של 10 מ"ג/מ"ל ב-DPBS, להקפיא ב-20 מעלות צלזיוס. לאחר ההפשרה, יש לאחסן בטמפרטורה של 4 מעלות צלזיוס. |
| נתרן בוטיראט | Sigma-Aldrich | B5887-1G | הכינו מלאי 2000x (400 מ"מ) ב-DPBS, עליון, הקפאה ב-20 מעלות צלזיוס. לאחר ההפשרה, יש לאחסן בטמפרטורה של 4 מעלות צלזיוס. |
| שיבוט תאי hES & תוסף התאוששות | Stemgent | 01-0014-500 | חנות ב-20 מעלות; C עד הצורך. לאחר ההפשרה, יש לאחסן בטמפרטורה של 4 מעלות צלזיוס. |
| מטריגל BD מוסמך ESC | BD Biosciences | 35-4277 | מפשיר לילה על קרח ב-4 מעלות; C, מכניסים לצינורות מקוררים מראש באמצעות קצות פיפטה מקוררים מראש. יש לאחסן בטמפרטורה של -20 מעלות; C עד הצורך. הפשרה ב-4 מעלות; ג, יש להשתמש מיד. |
| StemSpan SFEM | STEMCELL Technologies | 9650 | Aliquot, הקפאה ב-20 מעלות צלזיוס. |
| חומצה אסקורבית, אבקת | Sigma-Aldrich | A4403-100MG | הכינו מלאי של 5 מ"ג/מ"ל ב-DPBS, מסנן סטרילי, אחסן ב-4 מעלות צלזיוס. |
| גורם תאי גזע אנושי רקומביננטי (SCF) | R & D Systems | 255-SC-010 | Make 100 μ מלאי g/m ב-SFEM, aliquot, קפוא ב-20 °C. לאחר ההפשרה, יש לאחסן בטמפרטורה של 4 מעלות צלזיוס. |
| אינטרלוקין אנושי רקומביננטי 3 (IL-3) | מו"פ & D Systems | 203-IL-010 | Make 100 μ מלאי גרם/מ"ל ב-SFEM, aliquot, להקפיא ב-20 מעלות צלזיוס. לאחר ההפשרה, יש לאחסן בטמפרטורה של 4 מעלות צלזיוס. |
| אריתרופויטין (EPO) | מו"פ & D Systems | 287-TC-500 | הכינו מלאי של 1000 U/ml ב-SFEM, להקפיא ב-20 מעלות צלזיוס. לאחר ההפשרה, יש לאחסן בטמפרטורה של 4 מעלות צלזיוס. |
| גורם גדילה רקומביננטי דמוי אינסולין אנושי 1 (IGF-1) | מו"פ & D Systems | 291-G1-200 | Make 100 μ מלאי גרם/מ"ל ב-SFEM, aliquot, להקפיא ב-20 מעלות צלזיוס. לאחר ההפשרה, יש לאחסן בטמפרטורה של 4 מעלות צלזיוס. |
| &בטא;-מרקפטואתנול | סיגמא-אולדריץ' | M7522 | הכינו מלאי פי 1000 (100 מ"מ) ב-DPBS. |
| דקסמתזון | סיגמא-אולדריץ' | D4902-25MG | הכינו מלאי פי 50 (50 μ M) ב-DPBS, מסנן סטרילי, יש לאחסן בטמפרטורה של 4 מעלות צלזיוס. |
| SAHA (vorinostat) | קיימן כימיקלים | 149647-78-9 | הכינו מלאי פי 2,000 (400 מ"מ) ב-DPBS, aliquot, הקפיאו ב-20 מעלות צלזיוס. לאחר ההפשרה, יש לאחסן בטמפרטורה של 4 מעלות צלזיוס. |
| צלחת תרבית רקמות 12 באר | פישר סיינטיפיק | 08-772-29 | |
| 15 מ"ל צינור חרוטי | Sarstedt | 62553002 | |
| 1.5 מ"ל צינור אפנדורף | פישר סיינטיפיק | 05-408-129 | |
| 6 צלחת תרבית רקמות | באר פישר סיינטיפיק | 08-772-1B | |
| 35 מ"מ צלחות תרבית tisue BD | Biosciences | 353001 | |
| 10 מ"ל פיפטות סרולוגיות חד פעמיות | פישר סיינטיפיק | 13-675-20 | |
| 5 מ"ל פיפטות סרולוגיות חד פעמיות | פישר סיינטיפיק | 13-675-22 | |
| 2 מ"ל פיפטות סרולוגיות חד פעמיות | פישר סיינטיפיק | 13-675-17 | |
| 20 μ l קצות פיפטה, קצות מחסום | Genessee | 24-404 | |
| פיפטות פסטר זכוכית | פישר סיינטיפיק | 13-678-20D | |
| סיוע פיפטה | פישר סיינטיפיק | 13-681-15 | |
| pCXLE-hOCT3/4-shp53-F | Addgene | 27077 | |
| pCXLE-hSK | Addgene | 27078 | |
| pCXLE-hUL | Addgene | 27080 | |
| pCXLE-EGFP | Addgene | 27082 | |
| pCXWB-EBNA1 | Addgene | 37624 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.