פרוטוקול זה מתאר שיטה להתמיינות כימית ותרבית של תאי אב עצביים שמקורם בתאי גזע פלוריפוטנטיים המושרים על ידי חזיר (piPSCs).
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
פרוטוקול זה מתאר שיטה להתמיינות כימית ותרבית של תאי אב עצביים שמקורם בתאי גזע פלוריפוטנטיים המושרים על ידי חזיר (piPSCs).
נוירונים שמקורם ב-iPSC אטרקטיביים במודלים של מבחנה לחקר נוירוגנזה ושינויים פנוטיפיים מוקדמים במחלות נפש, בעיקר כאשר רוב המודלים של בעלי חיים המשמשים במחקר פרה-קליני, כגון מכרסמים, אינם מסוגלים לעמוד בקריטריונים לתרגום הממצאים לקליניקה. פרימטים, כלבים וחזירים שאינם אנושיים נחשבים למודלים הולמים יותר למטרות מחקר ביו-רפואי ופיתוח תרופות, בעיקר בשל הדמיון הפיזיולוגי, הגנטי והאנטומי שלהם לבני אדם. מודל החזירים זכה לעניין מיוחד במדעי המוח התרגומיים, המאפשרים בדיקות בטיחות והשתלות. כאן מתואר הדור של iPSCs חזיריים יחד עם התמיינות נוספת שלו לתאי אב עצביים (NPCs). התאים שנוצרו ביטאו סמני NPC Nestin ו-GFAP, שאושרו על ידי RT-qPCR, והיו חיוביים ל-Nestin, b-Tubulin III ו-Vimentin על ידי אימונופלואורסצנטי. תוצאות אלה מראות את הראיות ליצירת תאים דמויי NPC לאחר אינדוקציה במבחנה עם מעכבים כימיים ממודל של בעלי חיים גדולים, מודל מעניין והולם למחקר רפואה רגנרטיבית ותרגומית.
למרות שחוקרים רבים שואפים להבין טוב יותר את המנגנונים התאיים וההתפתחות הפתולוגית של מחלות נוירולוגיות בבני אדם, ישנן מגבלות רבות לשימוש בטכניקות לא פולשניות בבני אדם כגון הדמיית תהודה מגנטית (MRI), וחוסר האפשרות, ברוב המקרים, ליישם טכניקות פולשניות כגון מעקב אחר דרכי ורישום תוך-תאי1. זה גם מאתגר להשיג רקמת מוח לאחר המוות באיכות טובה מכיוון שמצבי אגונל ממושכים של תורמים עלולים להשפיע על המוח ולהפריע למחקרים2. לכן, יש צורך שמודלים של בעלי חיים, ששימשו כבר כמה עשורים במחקר תרגומי, יהיו רלוונטיים ומפוקפקים עד היום. הבחירה במודל מסוים של בעלי חיים הופכת לשאלה מרכזית בתכנון ובתכנון הניסויים האחרונים, ומבהירה שכדי להשיג תוצאות עקביות, בחירת המודל המתאים ביותר דורשת ידע מעמיק לא רק על הפיזיולוגיה של המינים השונים אלא גם חשוב מכך, על המטרות הספציפיותשל המחקר.
עם זאת, מודלים של בעלי חיים מציגים לעתים קרובות מגבלות כאשר הם נכנעים למבנה המוח האנושי והתפתחותו, שכן יש לו כמה מאפיינים התפתחותיים, אנטומיים, מולקולריים וגנטיים ייחודיים. לכן, קשה מעט לפרש ולהסיק נתונים שנאספו מבעלי חיים המשמשים במחקר, כגון נתונים ממכרסמים1.
בין המגוון הרחב של מודלים של בעלי חיים הקיימים כיום, כולל מודלים טרנסגניים, חלק מבעלי החיים הגדולים נחשבים בעלי ערך רב, כגון פרימטים שאינם אנושיים, כלבים וחזיר4. הדמיון הפיזיולוגי, הגנטי והאנטומי בין בני אדם לחזירים מבחינת גודל האיברים מדגיש את חשיבותם של מודלים אלה בפיתוח גישות אבחנתיות וטיפוליות. במיוחד, מודל החזירים זכה לעניין מיוחד במדעי המוח התרגומיים, המאפשרים בדיקות בטיחות והשתלות. הוא שימש במחקרים הקשורים להשפעות לב וכלי דם, ריאות ומערכת העיכול, ובמיוחד לבדיקת טיפולים חדשים (למשל, במחקרים ברפואה רגנרטיבית עם תאי גזע5, 6).
בהקשר זה, מודלים במבחנה, וליתר דיוק נוירונים שמקורם בתאי גזע פלוריפוטנטיים מושרים (iPSCs), הם מודלים אטרקטיביים המאפשרים חקר נוירוגנזה ושינויים פנוטיפיים מוקדמים במחלות נפש, בעיקר כאשר רוב המודלים של בעלי חיים המשמשים במחקר פרה-קליני, כגון מכרסמים, אינם מסוגלים לעמוד בקריטריונים לתרגום הממצאים לקליניקה.
השימוש ב-iPSCs הועיל מאוד למדעי המוח בכך שהוא מאפשר מידול מחלות במבחנה, במיוחד על ידי שימוש בתאי אב עצביים שמקורם ב-iPSCs (NPC), מכיוון ש-NPCs הוכחו ככלי מעניין למידול מחלות במבחנה 7,8,9. iPSCs נוצרו בהצלחה מחולים עם מחלת אלצהיימר10, סכיזופרניה11 ומחלות רבות אחרות כגון מחלת פרקינסון, תסמונת רט, ניוון שרירים בעמוד השדרה, תסמונת דאון וטרשת אמיוטרופית צידית כפי שנאספו על ידי Mungenast ומשתפי פעולה2. מערכות מודלים פרה-קליניות של בעלי חיים דווחו גם באמצעות NPCs שמקורם ב-iPSC כשתלי עמוד שדרה פונקציונליים עם תגובה חיסונית מינימלית או ללא תגובה חיסונית שזוהתה 12,13,14.
כאן, מתואר היווצרות iPSCs חזיריים והתמיינות כימית נוספת לתאי אב עצביים משוערים (איור 1 ואיור 2). התאים שנוצרו ביטאו את סמני NPC Nestin ו-GFAP, שאושרו על ידי RT-qPCR, והיו חיוביים ל-Nestin, β-Tubulin III ו-Vimentin על ידי אימונופלואורסצנטי. תוצאות אלה מראות עדויות ליצירת תאים דמויי NPC לאחר אינדוקציה במבחנה עם מעכבים כימיים ממודל של בעלי חיים גדולים, מודל חשוב והולם למחקר רפואה רגנרטיבית ותרגומית.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
ניסויים אלה אושרו על ידי ועדת האתיקה לניסויים בבעלי חיים של הפקולטה למדעי בעלי החיים והנדסת מזון באוניברסיטת סאו פאולו (מספרי היתרים: מס' 5130110517 ומס' 4134290716).
הערה: כל ההליכים הכוללים תרבית תאית ודגירה מבוצעים באווירה מבוקרת (38.5 מעלות צלזיוס ו-20% CO2 באוויר, לחות מקסימלית). המעבר התאי בוצע על ידי דגירה של 5 דקות עם מגיב דיסוציאציה והתאים התאוששו לאחר צנטריפוגה (300 x גרם).
1. תכנות מחדש של פיברובלסטים חזיריים ל-iPSC
2. אינדוקציה של iPSCs חזיר ל-NPCs
3. מעבר NPC
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
אפיון piPSC
האפיון נועד לקבוע את רכישת הפלוריפוטנטיות של התאים המתוכנתים מחדש. לשם כך בוצעו היווצרות עוברית, צביעה אימונופלואורסצנטית לסמני פלוריפוטנטיות, וביטוי גנים והתמיינות ספונטנית לגופים עובריים (EBs).
מושבות תאים שנוצרו הציגו מורפולוגיה שטוחה וקומפקטית באשכולות תאים עם גבולות מוגדרים היטב, כצפוי עבור piPSCs16, 17 ושונה מאוד ממורפולוגיה פיברובלסטים. הם היו חיוביים לפוספטאז אלקליין (איור 3<...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
באמצעות פרוטוקול זה, פיברובלסטים תוכנתו מחדש במבחנה באמצעות הביטוי האקסוגני של OCT4, SOX2, c-MYC ו-KLF4. התאים שתוכנתו מחדש נשמרו במבחנה במשך יותר מ-20 מעברים. כאשר שושלות אלה הוגשו להתמיינות העצבית באמצעות מעכבים כימיים, הן ביטאו את סמני תאי האב העצביים נסטין ו-GFAP, שאושרו על ידי RT-qPCR, והיו חיוביות ל-Nestin, β-Tubulin III ו-Vimentin על ידי אימונופלואורסצנטי. מעניין שאולי בשל האופי העוברי של הפיברובלסטים החזיריים המתוכנת מחדש המשמשים להתמיינות לתאי...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין מה לחשוף.
פרופ' קריסטין פרויד זוכה להכרה על הסיוע בפרוטוקולים ובדיונים מדעיים. עבודה זו נתמכה כספית על ידי מענקים מקרן המחקר של סאו פאולו (FAPESP) (# 2015/26818-5, # 2017/13973-8 ו- # 2017/02159-8), המועצה הלאומית לפיתוח מדעי וטכנולוגי (CNPq # 433133/2018-0), והתיאום לשיפור כוח האדם להשכלה גבוהה (CAPES) (קוד מימון 001).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 293FT | Invitrogen | # R70007 | |
| 6 צלחות באר | Costar | # 3516 | |
| anti-B-Tubulin III | abcam | # ab7751 | |
| anti-NANOG | abcam | # ab77095 | |
| anti-NESTIN | Millipore | # ABD69 | |
| anti-OCT4 | Santa Cruz biotechnology | # SC8628 | |
| anti-SOX2 | abcam | # ab97959 | |
| anti-SSEA1 | Millipore | # MAB4301 | |
| anti-TRA1-60 | Millipore | # MAB4360 | |
| anti-VIMENTIN | abcam | # ab8069 | |
| B27-Minus Vitamin A | Life Technologies | # 12587010 | |
| DMEM/F-12 | Life Technologies | # 11960 | |
| חמור נגד עזים 488 | Invitrogen | # A11055 | |
| EGF | Sigma | # E9644 | |
| סרום בקר עוברי | Gibco | # 10099 | |
| FGF2 | Peprotech | # 100-18B | |
| GlutaMAX | Gibco | # 35050-061 | |
| גלוטמין | Gibco | # 25030-081 | |
| עז נגד עכבר 594 | Invitrogen | # A21044 | |
| עיזים נגד ארנב 488 | Invitrogen | # A11008 | |
| Hexadimethrine bromide | Sigma Aldrich | # 107689 | |
| HighCapacity kit | Life Technologies | # 4368814 | |
| IMDM | Gibco | # 12200-036 | |
| KnockOut DMEM/F-12 | Gibco | # 12660-012 | |
| סרום נוקאאוט תחליף | Gibco | # 10828-028 | |
| LDN-193189 | Sigma-Aldrich | # SML0559 | |
| ערכת פוספטאז אלקליין לויקוציטים | Sigma Aldrich | # 86R | |
| Lipofectamine P3000™ | Invitrogen | # L3000-015 | |
| Matrigel | Corning | # 354277 | |
| Mitomycin C | Sigma Aldrich | # M4287-2MG | |
| N2 | Life Technologies | # 17502048 | |
| Nanodrop ND-1000 | Nanodrop Technologies, Inc. | ||
| מדיום נוירו-בסיסי | Life Technologies | # 21103049 | |
| חומצות אמינו לא חיוניות | Gibco | # 11140-050 | |
| פניצילין-סטרפטומיצין | Gibco | # 15140-122 | |
| Revita Cell | Gibco | # A2644501 | |
| Rnase out | Life Technologies | # 10777019 | |
| SB431542 | Stemgent | # 72232 | |
| StemPro Accutase | Gibco | # A11105-01 | |
| SW28 רוטור | בקמן קולטר | # 342207 | |
| Trizol | Life Technologies | # 15596026 | |
| TrypLE Express | Gibco | # 12604-021 | |
| β-mercaptoethanol | Gibco | # 21985-023 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
מאמר זה פורסם
הסרטון יגיע בקרוב