כתב יד זה מתאר פרוטוקול מפורט לבידול של תאי גזע עובריים אנושיים (hESCs) לתאים דמויי הפטוציטים תפקודיים (HLCs) על ידי השלמת Activin A ו- CHIR99021 באופן רציף במהלך בידול hESC לאנדודרם סופי (DE).
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
* These authors contributed equally
כתב יד זה מתאר פרוטוקול מפורט לבידול של תאי גזע עובריים אנושיים (hESCs) לתאים דמויי הפטוציטים תפקודיים (HLCs) על ידי השלמת Activin A ו- CHIR99021 באופן רציף במהלך בידול hESC לאנדודרם סופי (DE).
הפונקציות הפוטנציאליות של תאים דמויי hepatocyte (HLCs) נגזר תאי גזע עובריים אנושיים (hESCs) לקיים הבטחה גדולה עבור מידול מחלות ויישומי סינון תרופות. בתנאי שכאן היא שיטה יעילה הניתנת לשחזור לבידול של hESCs לתוך HLCs פונקציונליים. הקמת שושלת אנדודרם היא צעד מפתח בהבחנה ל- HLCs. בשיטה שלנו, אנו מווסתים את מסלולי האיתות העיקריים על ידי שכשהם רציף Activin A ו- CHIR99021 במהלך בידול hESC לאנדודרם סופי (DE), ואחריו דור של תאי אב כבד, ולבסוף HLCs עם מורפולוגיה hepatocyte טיפוסי בשיטה stagewise עם ריאגנטים מוגדרים לחלוטין. ה- HLCs הנגזרים מ- hESC המיוצרים על-ידי שיטה זו מבטאים סמנים ספציפיים לבמה (כולל אלבומין, קולטן גרעיני HNF4α, ונתרן טאורוכולאט cotransporting פוליפפטיד (NTCP)), ולהראות מאפיינים מיוחדים הקשורים hepatocytes בוגרת ותפקודית (כולל כתמים ירוקים אינדוקיאנין, אחסון גליקוגן, כתמי המטוקסילין-אאוסין ופעילות CYP3), והוא יכול לספק פלטפורמה לפיתוח יישומים מבוססי HLC במחקר של מחלות כבד.
הכבד הוא איבר מטבולי מאוד זה ממלא מספר תפקידים, כולל deoxidation, אחסון גליקוגן, הפרשת סינתזה של חלבונים1. פתוגנים שונים, תרופות ותושיות יכולים לגרום לשינויים פתולוגיים בכבד ולהשפיע על תפקודיו2,3. Hepatocytes, כיחידה הפונקציונלית העיקרית של הכבד, לשחק תפקיד חשוב במערכות תמיכה בכבד מלאכותי חיסול רעילות סמים. עם זאת, המשאב של hepatocytes אנושי ראשוני מוגבל בטיפול מבוסס תאים, כמו גם במחקר מחלות כבד. לכן, פיתוח מקורות חדשים של hepatocytes אנושי תפקודי הוא כיוון מחקר חשוב בתחום הרפואה רגנרטיבית. מאז 1998 כאשר hESCs הוקמו4, hESCs נחשבו נרחב על ידי חוקרים בגלל פוטנציאל הבידול המעולה שלהם (הם יכולים להבדיל לרקמות שונות בסביבה מתאימה) ודרגה גבוהה של חידוש עצמי, ובכך לספק תאי מקור אידיאליים לכבדים ביו-אפיים, השתלת hepatocyte ואפילו הנדסת רקמת כבד5.
נכון לעכשיו, יעילות בידול הכבד ניתן להגדיל מאוד על ידי העשרת endoderm6. בהבחנה שושלת של תאי גזע לתוך endoderm, רמות של גורם הגדילה טרנספורמציה β (TGF-β) איתות מסלולי איתות WNT הם הגורמים העיקריים בצומת של שלב היווצרות endoderm. הפעלה של רמה גבוהה של TGF-β ו WNT איתות יכול לקדם את הפיתוח של endoderm7,8. Activin A הוא ציטוקינים השייכים למשפחה העל TGF-β. לכן, Activin A נמצא בשימוש נרחב אינדוקציה endoderm של תאי גזע פלוריפוטנטיים המושרה אנושי (hiPSCs) ו hESCs9,10. GSK3 הוא קינאז חלבון סרין-טרונין. חוקרים מצאו כי CHIR99021, מעכב ספציפי של GSK3β, יכול לעורר אותות WNT טיפוסי, והוא יכול לקדם בידול תאי גזע בתנאים מסוימים, מה שמרמז כי CHIR99021 יש פוטנציאל לגרימת התמיינות תאי גזע לתוך endoderm 11,12,13.
כאן אנו מדווחים על שיטה יעילה הניתנת לשחזור לגרימת הבידול היעיל של hESCs לתוך HLCs פונקציונליים. התוספת הרציפה של Activin A ו- CHIR99021 ייצרה כ 89.7±0.8% SOX17 (DE סמן)-תאים חיוביים. לאחר התבגרות נוספת במבחנה, תאים אלה הביעו סמנים ספציפיים בכבד ומורפולוגיה דמוית hepatocyte מופעל (מבוסס על כתמי המטוקסילין-אאוסין (H &E)) ופונקציות, כגון ספיגת ירוק אינדוקיאנין (ICG), אחסון גליקוגן ופעילות CYP3. התוצאות מראות כי hESCs ניתן להבדיל בהצלחה לתוך HLCs תפקודית בוגרת בשיטה זו והוא יכול לספק בסיס למחקר הקשורות למחלות כבד הקרנת תרופות במבחנה.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
1. תחזוקת תאי גזע
הערה: פרוטוקול תחזוקת התא המתואר להלן חל על קו התא hES03 המתוחזק בשכבה מונוטלת תואמת. עבור כל הפרוטוקולים הבאים בכתב יד זה, יש לטפל בתאים תחת ארון בטיחות ביולוגי.
2. מעבר תאי גזע ובידול
3. היווצרות DE
4. בידול של תאי אב בכבד
5. בידול הפטוציטים
6. בידוד RNA, סינתזת cDNA וניתוח RT-qPCR
7. אימות כשל חיסוני של בידול
8. ניתוח כתמים מערביים
9. ספיגה ירוקה אינדוקיאנין
10. כתמי חומצה מחזורית-שיף (PAS) והכתמת המטוקסילין-אאוסין (H&E)
11. מבחנים לפעילות CYP
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הדיאגרמה הסכימטית של אינדוקציה HLC מ- hESCs ותמונות שדה בהיר מייצגות של כל שלב בידול מוצגות באיור 1. בשלב I, Activin A ו- CHIR99021 נוספו במשך 3 ימים כדי לגרום לתאי גזע ליצור תאי אנדודרם. בשלב II, תאי אנדודרם מובחנים לתאי אב בכבד לאחר שטופלו במדיום בידול במשך 5 ימים. בשלב III, הפטוציטים מוקדמים התבגרו והתבדלו ל- HLCs לאחר 10 ימים ב- HGF וב- OSM (איור 1A). בשלב הסופי של הבידול, התאים הראו פנוטיפ hepatocyte טיפוסי (התאים הם מצולעים ומופצים באופן שווה וקהיל) (
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כאן, אנו מציגים שיטה חורגת שגורמת ל- HLCs מ- hESCs בשלושה שלבים. בשלב הראשון, Activin A ו- CHIR99021 שימשו כדי להבדיל HESCs לתוך DE. בשלב השני, KO-DMEM ו- DMSO שימשו כדי להבדיל DE לתאי אב בכבד. בשלב השלישי, HZM בתוספת HGF, OSM והידרוקורטיזון 21-hemisuccinate מלח נתרן שימשו כדי להמשיך להבדיל בין תאי אב בכבד לתוך HLCs.
יש לקחת בחשבון את הצעדים הקריטיים הבאים בעת השימוש בפרוטוקול. צפיפות הבידול הראשונית של התאים והתזמון המדויק של שינויים בינוניים הם גורמים חשובים לבידול מוצלח. כאשר אנו מתחילים לה...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין מה לחשוף.
עבודה זו נתמכה על ידי הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (מס ' 81870432 ו 81570567 X.L.Z.), (מס '81571994 P.N.S.); הקרן למדעי הטבע של מחוז גואנגדונג, סין (מס ' 2020A1515010054 כדי P.N.S.), קרן אוניברסיטת לי קה שינג Shantou (לא. L1111 2008 כדי P.N.S.). ברצוננו להודות לפרופ' סטנלי לין מהמכללה הרפואית של אוניברסיטת שאנטו על ייעוץ שימושי.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 2-Mercaptoethanol | Sigma | M7522 | לבידול אב הכבד |
| 488 עז מסומנת כנגד עכבר IgG | ZSGB-BIO | ZF-0512 | עבור IF, נוגדן שני |
| 488 עז מתויגת נגד ארנב IgG | ZSGB-BIO | ZF-0516 | עבור IF, נוגדן שני |
| Accutase | טכנולוגיות תאי גזע | 7920 | למעבר תאים |
| Activin A | peproTech | 120-14E | להיווצרות אנדודרם סופית |
| אנטי אלבומין (ALB) | סיגמא-אולדריץ' | A6684 | ל- IF ו- WB, נוגדן ראשוני |
| אנטי - אנושי Oct4 | Abcam | Ab19587 | ל- IF, נוגדן ראשוני |
| אנטי - &אלפא - חלבון עוברי (AFP) | סיגמא-אולדריץ' | A8452 | ל- IF ו- WB, נוגדן ראשוני |
| אנטי -SOX17 | Abcam | ab224637 | עבור IF, נוגדן ראשוני |
| נגד הפטוציטים גורם גרעיני 4 אלפא (HNF4α) | SAB1412164 סיגמא-אולדריץ' | עבור IF, תוסף נוגדן ראשוני | |
| B-27 | Gibco | 17504-044 | להיווצרות אנדודרם סופי |
| BSA | Beyotime | ST023-200g | לחסימת תאים |
| CHIR99021 | Sigma-Aldrich | SML1046 | להיווצרות אנדודרם סופית |
| DAPI | Beyotime | C1006 | לצביעה |
| DEPC-מים | Beyotime | R0021 | לפירוק RNA |
| DM3189 | MCE | HY-12071 | להיווצרות אנדודרם סופי |
| DMEM/F12 | Gibco | 11320-033 | לתרבית תאים |
| DMSO | Sigma-Aldrich | D5879 | להתמיינות אב בכבד |
| DPBS | Gibco | 14190-144 | לתרבית תאים |
| GlutaMAX | Gibco | 35050-061 | להתמיינות אב כבד |
| H& ערכת צביעה E | Beyotime | C0105S | עבור H& E צביעת |
| גורם גדילת הפטוציטים (HGF) | peproTech | 100-39 | להתמיינות הפטוציטים |
| HepatoZYME-SFM (HZM) | Gibco | 17705-021 | להתמיינות הפטוציטים |
| הידרוקורטיזון-21-המיסוקינט | סיגמא-אולדריץ' | H4881 | להתמיינות הפטוציטים |
| אינדוציאנין | סנגון ביוטק | A606326 | לצביעת אינדוציאנין |
| נוק אאוט DMEM | Gibco | 10829-018 | להתמיינות אב בכבד |
| נוק אאוט SR רב מינים | Gibco | A31815-02 | להתמיינות אב בכבד |
| Matrigel מוסמך | hESC Corning | 354277 | לתרבית תאים |
| MEM NeAA | Gibco | 11140-050 | להתמיינות אב בכבד |
| mTesR 5X תוסף | טכנולוגיות תאי גזע | 85852 | לתרבית תאים |
| טכנולוגיות תאי גזע | בינוניים בסיסיים | 85851 | לתרבית תאים |
| Oncostatin (OSM) | peproTech | 300-10 | להתמיינות הפטוציטים |
| P450 - CYP3A4 (לוציפרין - PFBE) | Promega | V8901 | לפעילות CYP450 |
| ערכת צביעת PAS | Solarbio | G1281 | עבור צביעת PAS |
| עט/סטרפטוקוקוס | Gibco | 15140-122 | להתמיינות תאים |
| פרוקסידאז מצומד עז אנטי עכבר IgG | ZSGB-BIO | ZB-2305 | עבור WB, נוגדן |
| שני מאגר דילול נוגדנים ראשוני עבור כתם מערבי | Beyotime | P0256 | לדילול נוגדנים ראשוני |
| ReverTraAce qPCR RT Kit | TOYOBO | FSQ-101 | לסינתזה cDNA |
| RNAiso Plus | TaKaRa | 9109 | לבידוד RNA |
| RPMI 1640 | Gibco | 11875093 | להיווצרות אנדודרם סופית |
| חלב רזה | Sangon Biotech | A600669 | להכנת נוגדנים שני |
| SYBR Green Master Mix | Thermo Fisher Scientific | A25742 | לניתוח RT-PCR |
| Torin2 | MCE | HY-13002 | להיווצרות אנדודרם סופית |
| Tween | Sigma-Aldrich | WXBB7485V | להכנת מאגר כביסה |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.