מתאי הגזע האנושיים החזקים ביותר. במצב מזינה-ונטול-כאלה שיטה זו יהיו בעלי יישומים נרחבים במידול מחלות והקרנה לתרכובות טיפוליות.
מאמר שיטה
* These authors contributed equally
מתאי הגזע האנושיים החזקים ביותר. במצב מזינה-ונטול-כאלה שיטה זו יהיו בעלי יישומים נרחבים במידול מחלות והקרנה לתרכובות טיפוליות.
הנובעות גזע תפקודי המטופאות ומחולל קדמון (HSPCs) מתאי גזע האדם pluriפוטנטי (PSCs) היו מטרה חמקנית עבור השתלות אוטולוגיים לטיפול הפרעות המטולוגית וממאיר. אנדותל הומוגניים (הוא) היא פלטפורמה קלה לייצר HSPCs פונקציונלי על ידי שעתוק גורמים או כדי לגרום לימפוציטים בצורה איתנה. עם זאת, שיטות נוכחיות להפיק הוא יקר או משתנה בתשואה. בפרוטוקול זה, הקמנו שיטה חסכונית ומדויקת להפיק אותו בתוך 4 ימים במצב מזינה-ונטול xeno-מוגדר. התוצאה שהוא עבר המעבר אנדותל-אל-המטפי והופק CD34+CD45+ כclonogenic ושלתי. הקיבולת הפוטנציאלית של הפלטפורמה שלנו ליצירת HSPCs פונקציונלי יהיו יישומים נרחבים מידול מחלות והקרנה עבור תרכובות טיפוליות.
הפיתוח של therapeutics חדש עבור הפרעות המטולוגית והחיסונית כבר הושפע מהעדר פלטפורמות חזקות עבור דוגמנות מחלות והקרנות תפוקה גבוהה ההקרנה עם תאי גזע המטולוגיים אוטולוגיים (HSCs) נגזר מהמטופל תאי גזע פלוריפוטנטי (PSCs). פריצת הדרך של המושרה (i) PSC הטכנולוגיה מחזיקה הבטחה למודל מחלות מתאי המטופלים, אבל הקמתה של HSCs פונקציונלי מiPSCs החולה היה חמקמק. על מנת להפיק HSCs מן האדם PSCs, האינדוקציה הנכונה של החשיבה העובריים ותוכניות הטרנססקריפט הוא מפתח1,2,3,4,5,6, 7,8. ההתקדמות האחרונה בהתפתחות המטתית הוכיחה את תפקידה של הומוגניים (הוא) בפיתוח HSC9. הוא יכול להיגרם מPSCs והוא נוטה להתערבות במורד הזרם כגון העברת גנים10,11,12,13. באמצעות הוא כפלטפורמה, את השילוב של 5 גורמי שעתוק (Erg, HOXA5, HOXA9, LCOR, RUNX1) המושרה בהצלחה HSCs פונקציונלי כי חרט לטווח ארוך ולהבדיל לתוך מספר הגילאים14. עם זאת, הדור המשתנה והלא יעיל של הוא מ PSCs יש לבטח את מניפולציה שיטתית ניתוח של תאים יחד עם הייצור מחוץ למדף, אינדוקציה בקנה מידה גדול של תאים המטבטיים לשימוש קליני.
כאן, אנו מתארים שיטה חסכונית ומדויקת להפיק אותו ב 4 ימים עם מצב מזינה-ו-xeno-חינם מוגדר. בשיטה זו, היווצרות כספרואיד וספונטנית מחדש שיטוח ב iMarix-511 מבטיח צפיפות עקבית של מושבות PSC, אשר חיוני האינדוקציה יעיל של תאים הוא.
1. ריאגנטים
2. מבנה המושבה PSC
3. מעבר הומוגניים (יום 0)
4. בידוד הומוגניים אנדותל (יום 4)
5. אינדוקציה של מעבר אנדותל (EHT)
6. הזרמת כדוריות התאים
7. המושבה היחידה (CFU) שיטת היווצרות תאים מהמטפאות
סכמטית של יצירת מושבות PSC מתוארת באיור 1A. PSC spheroids נוצרות על כלי פלסטיק מיקרו מפוברק ליום אחד. כתוצאה מייצגת, 20,000 409B2 תאים יכול להיות מטופל לכל 96-גם של כלי פלסטיק מיקרו מפוברק, למרות קווי תאים אחרים עשויים לדרוש צפיפות גבוהה יותר (30000-40000 תאים לכל 96-טוב של כלי פלסטיק מיקרו מפוברק). התחומים הללו משוטחים באופן ספונטני לתרבות כמעט דו-ממדית כאשר הם מצופים בתבשיל תרבות בנוכחות LM511-E8.
תרשים של אינדוקציה הומוגניים מומחש באיור 1B. כאשר PSC מושבות לגדול בקוטר של 750 μm, המדיום שונה ברציפות כדי לגרום לאורגנואידים מזועורי. מושבות PSC יהיה בהדרגה להיות בצד שטוף שמש למעלה מבנה במהלך הבידול כדי מזונואידים הגוף על ידי שינוי בינוני רציפה עד יום 4. ביום 4, הומוגניים אנדותאליה מצוינים באמצעות מיון מגנטי ומצופה לאחר מכן על fibronectin במדיום EHT. 5-10 מיליון CD34+CD45- תאים צפויים מפני spheroids המכיל 1,000,000 PSCs (איור 1c).
הוא ציין כי התאים מורפולוגית לשנות מאנדותל לתאים המטבטיים (וידאו משלים 1). דמות ייצוגית בעלת ניגודיות מלאה של התאים המטבטיים על גירוי בקוקטייל המטפאות ביום 7 מוצג באיור 2A. מושבות התא המטפאות. הופיעו בתרבות
זרם מייצג cy, התוויה העלילה מוצג באיור 2B. התרבות כולה מגורה עם קוקטייל המטופאות וביום 7 מנותח עבור הביטוי של CD34 ו-CD45 על ידי הזרמת cy try. . CD34 וCD45
שיטת CFU הראה את הדור של גרנולוציטים/מקרופאג מושבות מתוך CD34+ CD45+ המטפאות בתאי קדמון (איור 2c). מספר המושבה המשוערת הוא 38 CFU-G/M לתאים 10,000 (איור 2D)

איור 1: סכמטית של ריצוף מושבות PSC ובידול המטפאות הבאים באמצעות הומוגניים אנדותאליה. (א) תהליך סכמטי של יצירת מושבות PSC. PSCs מתוחזקים על צלחת מצופה מLM511 בגודל 6-E8 במדיום תחזוקה PSC. ביום-4, תאים מנותקים מתנתק לרמה בודדת תא באמצעות פתרון הניתוק, מצופה לאחר מכן על כלי פלסטיק מיקרו מפוברק ב PSC בינוני תחזוקה עם Y-27632 ומתורבת לילה כדי spheroids טופס. ביום -3, spheroids מצופים במדיום תחזוקה PSC עם LM511-E8 ומתורבת למשך שלושה ימים. לפי יום 0, הספרואידים משוטחים באופן ספונטני לתרבות כמעט דו-ממדית. קנה מידה ברים = 200 μm. (ב) ביום 0, המדיום מוחלף Day0 בידול בינוני ותרבותי בחממה ארוי. ביום השני של הבידול, המדיום מוחלף בDay2 בידול. ביום 4 של העשרה הומוגניים אנדותל, CD34+ תאים הם מיון מגנטית ומתורבת על fibronectin מצופה בצלחת 12-באר ב eht בינונית במשך 6 ימים. (ג) הנציג flowcyCD45 try העלילה של ביטוי CD34 של יום 4 תאים מיון על ידי CD34. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

איור 2: ניתוח של רכוש המטפי. (א) דמות ייצוגית מייצגת בתאי מחולל מצוי לאחר גירוי בקוקטייל המטופאות ביום 7. סרגל בקנה מידה = 200 μm. (ב) זרם מייצג cy, לנסות העלילה של CD45 ו CD34 ביטוי של תרבות שלמה על גירוי עם קוקטייל המטופאות ביום 7. (ג) דמות מייצגת של מושבה של גרנולוציט/מקרופאג שנוצרו מיום 11 בתאי מחולל המטפאות. סרגל קנה מידה = 500 μm. (D) מספר התאים של cfus לכל 10,000. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

וידאו משלימים 1: וידאו EHT. אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.
שיטת האינדוקציה שלנו מזינה-ו-xeno-חינם מציעה פלטפורמה מדויקת וחסכונית כדי לגרום לתאים באופן מדרגי. היווצרות נאמן של הומוגניים אנדותל בפרוטוקולים קונבנציונליים10,11,12,13,14 כבר הושפע על ידי חוסר שליטה מדויקת של PSC מושבת צפיפות וגודל, אשר משפיע על היעילות של המורפולדור/cytokine מבוססי בידול מונחה. . בכל אצווה עצמאית מפרוטוקולים קונבנציונליים הפרוטוקול החדש מאפשר רגולציה הדוקה של צפיפות וגודל המושבה של PSC, וכך מתגבר על חוסר העקביות של האינדוקציה האנדוגנית.
אנחנו לנצל את היווצרות במדים של spheroids ולאחר מכן הועברו מזינה-ו-xeno מוגדר תנאי הגדרה לטופס הוא בסך הכל 4 ימים. שהמערך הספרואיד מבטיח. את היווצרות התאים העקביים כתוצאה מייצגת, קווי התא 409B2 הניבו 20.5%-23.6% CD34+ תא יעילות על בסיס שלושה ניסויים עצמאיים. הגורם הקריטי לאריח PSC spheroids הוא LM511-E8. אנחנו לא ממליצים להחליף את זה עם מטריקס אחרים, כגון מטריצות או באורך מלא של מוצרים בחוויות שלנו. הצלחנו להתנתק בקלות ממטג. ולאיבוד בתהליך הבידול וגם לא מטריצות או באורך מלא למינציה לא עוגן תאים ללא ציפוי מראש.
המגבלה הפוטנציאלית של פרוטוקול זה היא שאנחנו תלויים במדיום תחזוקה PSC כדי לשמור על PSCs. , בדקנו מדיה אחרת כגון סטפי. אבל סיכנת השראה כנראה תאים היו עמידים ליציאה ממצב pluripotent בזמן הקצר שלנו (4 ימים) הפרוטוקול האינדוקציה. אם אדם שומר PSCs במדיה אחרת, אנו ממליצים על התאמת תאים במדיום תחזוקה PSC ולנהל כמה מעברים לפני בידול. פלטפורמה זו תאפשר מניפולציה שיטתית וניתוח של תאים, ואת ייצור מחוץ למדף, אינדוקציה בקנה מידה גדול של תאים המטפאות לשימוש קליני פוטנציאלי. מטרה ארוכת טווח של מערכת זו היא לדגמן מחלות כשל חיסוני בדגמי עכבר הומניזציה כדי לחקור את המנגנון הסלולר והמולקולרי האחראי ולבצע הקרנות סמים.
המחברים אינם מצהירים על ניגודי אינטרסים.
אנחנו אסירי תודה לאלינה לי ו Seiko Benno על הסיוע הטכני שלהם. אנחנו גם רוצים להודות לגברת הרמי וואטאנאבה על מתן סיוע מינהלי וד ר פיטר קארגיאניס על עריכת העיתון. עבודה זו היתה נתמכת על ידי מרכז ליבה של iPS מחקר התא של רשת מרכז המחקר למימוש של רפואה רגנרטיבית מהסוכנות יפן למחקר ופיתוח רפואי (M.K.S.), התוכנית לחקר מחלות סורר ניצול. מחלות ספציפיות כדוריות ה-iPS של M.K.S. (17935423) [] ו המרכז לחדשנות תוכנית של יפן מדע וטכנולוגיה הסוכנות (JST) [R.O. ו M.K.S.].
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 0.5 מ' EDTA | Thermo Fisher Scientific | 15575 | 0.5 מ' EDTA |
| 40 μ מסננת תאים m | קורנינג | 352340 | 40μ מסננת תאים |
| M צלחת 6 באר צלחת | קורנינג | 353046 | 6 באר צלחת |
| אנטיביוטיקה-אנטי-פטרייקטית | תרמו פישר סיינטיפיק | 15240-112 | פניצילין/סטרפטומיצין/אמפוטריצין B |
| נוגדן נגד CD34 | בקמן קולטר | A07776 | נוגדן נגד CD34 |
| נוגדן נגד CD45 נוגדן | Biolegend | 304012 | נוגדן נגד CD45 |
| BMP4 | מו"פ D Systems | 314-BP-010 | BMP4 |
| CD34 מיקרו-חרוזים | Miltenyi | 130-046-703 | CD34 מיקרו-חרוזים |
| CHIR99021 | Wako | 038-23101 | CHIR99021 |
| Essential 6 | Thermo Fisher Scientific | A15165-01 | מדיום בסיסי המומוגני |
| Essential 8 | Thermo Fisher Scientific | A15169-01 | Mesodermal Basal |
| medium Ezsphere SP Microplate 96well | AGC | 4860-900SP | כלי פלסטיק מיקרו-מפוברק |
| FCS | Biosera | FB-1365/500 | FCS |
| פיברונקטין | Millipore | FC010-100MG | פיברונקטין |
| Flt-3L | R& D Systems | 308-FK-005 | Flt-3L |
| Glutamax | Thermo Fisher Scientific | 35050-061 | L-גלוטמין |
| IL-6/IL-6Rα | מו"פ D Systems | 8954-SR | IL-6/IL-6Rα |
| iMatrix-511 | Matrixome | 892 001 | LM511-E8 |
| ITS-X | Thermo Fisher Scientific | 51500-056 | אינסולין-טרנספרין-סלניום-אתנולמין |
| MACS buffer | Miltenyi | 130-091-221 | מאגר הפרדה מגנטי |
| Methocult 4435MethoCult™ H4435 Enriched | STEMCELL TECHNOLOGIES | 04435 | מדיה מבוססת מתיל צלולוז |
| mTeSR1 | STEMCELL TECHNOLOGIES | 85850 | מדיום תחזוקה |
| PSC PBS | nacalai tesque | 14249-24 | PBS |
| SB431542 | Wako | 031-24291 | SB431542 |
| SCF | R& D Systems | 255-SC-010 | SCF |
| Stemline II מדיום הרחבת תאי גזע המטופויאטיים | סיגמא אולדריץ' | S0192-500ML | מדיום בסיס המטופויאטי |
| TPO | R& D Systems | 288-TPN | TPO |
| TrypLE Express | Thermo Fisher Scientific | 12604-021 | פתרון דיסוציאציה |
| VEGF | R& D Systems | 293-VE-010 | VEGF |
| Y-27632 | Wako | 253-00513 | Y-27632 |
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה