פרוטוקול זה מתאר כיצד ליצור תאי גזע פלוריפוטנטיים מושרים (iPSCs) מתאי T היקפיים אנושיים בתנאים נטולי הזנה באמצעות שילוב של וקטורים של וירוס מטריג'ל וסנדאי המכילים גורמי תכנות מחדש.
מאמר שיטה
פרוטוקול זה מתאר כיצד ליצור תאי גזע פלוריפוטנטיים מושרים (iPSCs) מתאי T היקפיים אנושיים בתנאים נטולי הזנה באמצעות שילוב של וקטורים של וירוס מטריג'ל וסנדאי המכילים גורמי תכנות מחדש.
לאחרונה, iPSCs משך תשומת לב כמקור חדש של תאים עבור טיפולי משובי. למרות שהשיטה הראשונית לiPSCs יצירה הסתמכה על fibroblasts עורי מתקבל על ידי ביופסיה פולשנית והחדרה הגנומי retroviral של transgenes, היו מאמצים רבים כדי להימנע מחסרונות אלה. תאי T היקפיים אנושיים הם מקור תא ייחודי ליצירת iPSCs. iPSCs שמקורם בתאי T לכלול ארגון מחדש של הקולטן תא T (TCR) גנים והם מקור של תאי T אנטיגן ספציפי. בנוסף, סידור מחדש קולט תא T בגנום יש הפוטנציאל לתייג שורות תאים בודדות ולהבחין בין תאים מושתלים ותורם. ליישום קליני בטוח של iPSCs, חשוב כדי למזער את הסיכון של חשיפת iPSCs חדש שנוצר לגורמים מזיקים. למרות שתאים בסרום ומזין שור עובריים היו חיוניים לתרבות תאי גזע pluripotent, עדיף להסיר אותם ממערכת התרבות כדי להפחית את הסיכוןשל פתוגניות בלתי צפויה. כדי לטפל בזה, הקמנו פרוטוקול להפקת iPSCs מתאי T היקפיים אנושיים באמצעות וירוס סנדאי כדי להפחית את הסיכון של חשיפת iPSCs לפתוגנים לא מוגדרים. למרות שהטיפול בוירוס סנדאי דורש ציוד עם רמת הבטיחות הביולוגית המתאימה, נגיף מדביק סנדאי מופעל תאי T ללא החדרת הגנום, עדיין עם יעילות גבוהה. בפרוטוקול זה, אנחנו מדגימים את הדור של iPSCs מתאי T היקפיים אנושיים בתנאים ללא מזין באמצעות שילוב של תרבית תאי T מופעלת ווירוס סנדאי.
iPSCs משך תשומת לב רבה כמקור פורץ של תאים לרפואת רגנרטיבית 1-3. נכון להיום, שיטות מגוונות ליצירת iPSCs דווחו 4,5. בין אלה, iPSCs שנוצר מתאי T האנושיים היה עניין מיוחד בשל השיטה פחות פולשנית של תא דגימה 6-8. בנוסף, iPSCs שמקורם בתאי T לכלול ארגון מחדש של גן קולט תא T (TCR) ולכן הם מקור לתאי T אנטיגן ספציפי 9,10. לכן, יצירת iPSCs תא נגזר T שימושי להתקדמות רפואת רגנרטיבית בבטחה.
שיטה זו מבוססת על הרעיון של הפחתת הסיכון לפתוגניות בלתי צפויה. ליישום קליני בטוח של iPSCs חשוב כדי להפחית את הסיכון של חשיפה לפתוגנים 11. בעבר במערכות תרבות רבות של תאי גזע pluripotent, תאי סרום ומזין שור עובריים שימשו כמגיב חיוניזה 12. עם זאת, ההסרה של שני חומרים כימיים אלה ממערכת התרבות עדיפה לדור iPSC כדי להפחית את הסיכון של פתוגניות בלתי צפויה.
בנוסף, בשיטה זו יש את היתרון של הימנעות דגימת תאים פולשניים מחולים והכנה מייגע של תאים מזינים. בגלל iPSCs נגזר תא T כבר השתמש בהצלחה במחקר המחלה 13,14, שיטה זו היא גם ישימה ושימושית ליצירת iPSCs הספציפית למחלה של חולים.
בין שיטות תכנות מחדש של תאי T, באמצעות וקטור וירוס סנדאי (שב) ככלי גן הוא שיטה שיכול ליצור iPSCs עם יעילות גבוהה 7,16. בנוסף, בגלל sev הוא וירוס RNA חד-גדילים ולא צריך שלב DNA לשכפול, השימוש בו בדור iPSC ימנע שבירת הגנום מארח 17-19. לכן, הקמנו פרוטוקולים ליצירת iPSCs מתאי T היקפיים אדם בסרום-frוקטורי EE וללא תנאי מזין באמצעות שילוב של matrigel, בינוני mTeSR, ושב.
1. הכינו תאי T האדם הופעל
2. תאי T להדביק אדם עם וקטורי sev
3. הסר את וקטורי sev מתאי T האדם
4. תאי reseed על שכבת Matrigel
5. להרחיב iPSCs תאים שמקורם T
6. שמרו על iPSCs תאים שמקורם T
יכול להישמר iPSCs התאים שמקורם Tומאוחסן באמצעות אותן טכניקות כמו לiPSCs האנושי וESCs אדם. ברגע שמושבות iPSC לגדול, להרחיב אותם לכלים גדולים יותר על ידי חזרה על אותו התהליך.
שימוש בפרוטוקול זה, משתמשים יכולים ליצור iPSCs מתאי T היקפיים אנושיים ביציבות. דור iPSC מתאי T עם sev וmatrigel הראה כ 0.002% -. 0.005% מיעילות של תכנות מחדש של תאים בכמה מקרים בין תורם ושב לא התגלו לאחר כמה קטעים 16 איור 1A מראה סכמטי של הפרוטוקול להפקת T תא נגזר iPSCs בתנאים ללא מזין באמצעות matrigel ובינוני mTeSR. סביב 20-30 ימים לאחר הדבקה עם sev, מושבות iPSC מוכרות על ידי המורפולוגיה כמו המושבה-ESC (איור 1). מכתים immunofluorescence חשף ביטוי של סמני תא pluripotent טיפוסיים (NANOG, OCT3 / 4, SSEA4, TRA-1-60, וTRA-1-81) בiPSCs תאים שמקורם T שנוצרו בתנאים ללא מזין (איור 1 ג).
"= רוחב" 700 "/>
איור 1. (א): סכמטי של הפרוטוקול לתאי T תכנות מחדש בתנאים ללא מזין במחקר זה. (ב): מושבה iPSC כמו ESC טיפוסי ביום 27 אחרי דגימת דם בתנאים ללא מזין. (ג): צביעת ALP ומכתים immunofluorescence עבור סמני pluripotency ומשטח (NANOG, OCT3 / 4, SSEA4, TRA-1-60, וTRA-1-81) בiPSCs תאים שמקורם T שנוצרו בתנאים ללא מזין. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
אנו מתארים פרוטוקול ליצירת iPSCs מתאי T היקפיים אנושיים בתנאים נטולי סרום וללא מזין באמצעות שילוב של מטריג'ל, מדיום mTeSR ווקטורי SeV. עבור יישומים קליניים של iPSCs, חשוב שיהיה פרוטוקול לייצור יציב של iPSCs ושיטה פחות פולשנית לדגימת תאים. למרות שיצירת iPSCs בשילוב של מטריג'ל ומדיום mTeSR הראתה יעילות תכנות מחדש נמוכה יותר מזו של מדיום החלפת סרום נוקאאוט (KSR) ותאי הזנה, שילוב זה משיג ייצור יציב של iPSCs מתורמים16. לייצור iPSC יציב ודגימת תאים פחות פולשנית יש יתרון בכך שהם יכולים להגדיל את מספר התורמים ליצירת iPSC.
וקטורי SeV, נגיף RNA מינוס גדיל, אינם משולבים בגנום המארח. לכן ניתן להימנע מהסיכונים של גידול בשלב של תכנות מחדש של אינדוקציה של גורמים20-24. בנוסף, התנאים נטולי המזין, המשתמשים בשילוב של מדיום תרבית מוגדר ומטריג'ל במקום שכבת הזנה, מאפשרים למזער את הסיכונים הפוטנציאליים של חשיפה לגורמים אקסוגניים לא ידועים. המיזוג של טכניקות אלה מספק טכנולוגיית iPSC פחות פולשנית ובטוחה יותר לרפואה רגנרטיבית16.
שלבים חשובים בפרוטוקול הזה הם השלב של הפעלת תאי T אנושיים (שלב 1) והדבקתם בווקטורי SeV (שלב 2). כאשר לא מתקבלת מושבה דמוית ESC בצלחת התרבות בזמן אופטימלי לאחר זיהום SeV, יש לקחת בחשבון את הדברים הבאים. ראשית, המפגש של התאים החד-גרעיניים לפני הפעלת תאי T עשוי שלא להיות מתאים מכיוון שהפעלה אופטימלית של תאי T היא קריטית לזיהום SeV25,26. צפיפות גבוהה מדי של תאים חד-גרעיניים מובילה למוות של תאים, ומפריעה להפעלה תקינה של תאי T. צפיפות נמוכה מדי של תאים חד-גרעיניים מפריעה גם להפעלה והתפשטות תקינה של תאי T. לכן, יש לבדוק ולהתאים את המפגש של תאים חד-גרעיניים בהתאם. שנית, ייתכן שהמינון של וקטורי SeV לא יספיק. יעילות האינדוקציה של מושבות iPSC תלויה במינון הנגיף6. אם לא נצפתה מושבה דמוית ESC לאחר הדבקה ב-SeV, יש לשקול את האפשרות להגדיל את מינון הנגיף עד MOI של 15-20. אם נצפים סימנים של התמיינות מושבת iPSC, התדירות שבה המדיום משתנה עשויה לעלות עד כל יומיים, או לכל יום שבו המושבות גדולות יותר.
המגבלה בפרוטוקול זה מורכבת מכך ששיטה זו אינה נקייה מוירוסים. למרות ש-SeV לתכנות מחדש של תאים זמין מסחרית בקלות, המשתמשים צריכים להכין ציוד בהתאם לרמת הבטיחות הביולוגית המתאימה. כשיטה נוספת ליצירת iPSCs ללא אינטגרציה, וקטורים אפיזומליים שימשו עד כה27-29. למרות שניתן להשתמש בווקטורים אפיזומליים עם ציוד עם רמה נמוכה יותר של בטיחות ביולוגית, וקטורים אפיזומליים עשויים להיכנס לגנום המארח בשיעורים נמוכים במיוחד. לכן, נדרשות בדיקות נוספות כדי לאשר את היעלמות הטרנסגנים, כמו בעת שימוש ב- SeV.
ישנה מגבלה נוספת בכך שטכניקה זו אינה נקייה לחלוטין ממוצרים שמקורם בבעלי חיים. סובסטרטים מסוימים, כגון מטריג'ל, אנטי-CD3 mAb, תמיסת דיסוציאציה ותמיסת SeV נגזרים ממוצרים מן החי ולכן קשורים לסיכון להעברת פתוגנים קסנוגניים. עם זאת, הפחתת מצעים שמקורם בבעלי חיים במערכת התרבית היא משמעותית ליישום הקליני של טכנולוגיית iPSC בשל הסיכון הנמוך יותר.
יש הסופרים לא מתחרים או סותר אינטרסים לחשוף.
אנו מודים יושיקו מיאקי, סאיאקה Kanaami, צ'יהאנה Fujita, Miho ימגוצ'י, נאטסוקו Henmi, וריי אונו מבית הספר לרפואה של אוניברסיטת קיו לקבלת סיוע טכני. עבודה זו מומנה בחלקו על ידי תכנית מו"פ מערכות תמיכה כדי להאיץ את השימוש המעשי של תוצאות מחקר בריאות, ותכנית לכביש למימוש רפואת רגנרטיבית.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| Ficoll-Paque PREMIUM | GE Healthcare | 17-5442-02 | |
| עכבר NA/LE מטוהר אנטי אנושי CD3 | BD Pharmingen | 555336 | |
| שבר אלבומין בקר תמיסת V | Gibco | 15260-037 | |
| mTeSR1 ערכה בינונית | STEM CELL | 5850 | חם בטמפרטורת החדר לפני השימוש |
| תמיסת דיסוציאציה | ReproCELL | RCHETP002 | |
| D-PBS(–) | Wako | 045-29795 | |
| ערכת וקטור SeV CytoTune-iPS ver.1.0 | DNAVEC | DV-0303c | הפשרה על קרח לפני השימוש |
| צלחת תרבית רקמות 100 מ"מ | Falcon | 353003 | |
| צלחת תרבית רקמות 96 בארות | Falcon | 353078 | |
| צלחת תרבית רקמות 6 בארות | Falcon | 353046 | |
| 15 מ"ל צינור צנטריפוגה | גריינר ביו-וואן | 188271 | |
| 50 צינור צנטריפוגה מ"ל | גריינר ביו-וואן | 227261 |
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה