ניתן לטהר הפטוציטים שמקורם בתאי גזע פלוריפוטנטיים באמצעות מיון תאים, באמצעות שילוב של צביעת מולקולת הידבקות תאי לויקוציטים מיטוכונדריאלית ופעילה (ALCAM, הידועה גם בשם CD166).
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
ניתן לטהר הפטוציטים שמקורם בתאי גזע פלוריפוטנטיים באמצעות מיון תאים, באמצעות שילוב של צביעת מולקולת הידבקות תאי לויקוציטים מיטוכונדריאלית ופעילה (ALCAM, הידועה גם בשם CD166).
לתאי גזע עובריים אנושיים (ES) ולתאי גזע פלוריפוטנטיים מושרים (iPS) יש יישומים פוטנציאליים ברפואה רגנרטיבית מבוססת תאים לטיפול באיברים חולים קשה בשל ההתרבות הבלתי מוגבלת שלהם ותכונותיהם הפלוריפוטנטיות. עם זאת, התמיינות תאי ES/iPS אנושיים לסוגי תאי מטרה טהורים ב-100% היא מאתגרת בשל רגישותם הגבוהה לסביבה. גידולים לאחר ההשתלה נגרמים על ידי תאים מזוהמים, מתרבים ובלתי ממוינים, מה שהופך את טכנולוגיית הטיהור הגבוהה לחיונית למימוש בטוח של רפואה רגנרטיבית. כדי להפחית את הסיכון לגידולים, פותחה טכנולוגיית טיהור גבוהה עבור הפטוציטים שמקורם בתאי iPS אנושיים. השיטה משתמשת ב-FACS (מיון תאים המופעל על ידי פלואורסצנטיות) באמצעות שילוב של תכולת מיטוכונדריה גבוהה וסמן פני התא ALCAM (מולקולת היצמדות תאי לויקוציטים פעילים) ללא שינוי גנטי. 97% ± 0.38% (n = 5) מהפטוציטים המטוהרים בשיטה זו הציגו ביטוי חלבון אלבומין. מאמר זה נועד לספק נהלים מפורטים עבור שיטה זו, כפי שהיא מיושמת בשיטת ההתמיינות הדו-ממדית העדכנית ביותר עבור תאי iPS אנושיים להפטוציטים.
תאי גזע עובריים ופלוריפוטנטיים מושרים (ES ו- iPS, בהתאמה) נחשבים למקורות תאים מבטיחים לטיפולים רגנרטיביים. עם זאת, היעילות של התמיינות תאים אלה לסוגי תאי יעד ספציפיים יכולה להשתנות, גם כאשר משתמשים באותו קו תאים, פרוטוקול ונסיין 1,2,3,4. ניתן לייחס שונות זו לרגישות הגבוהה של תאי ES/iPS אנושיים לסביבתם. לכן, כיום קשה להשיג באופן עקבי תאי מטרה טהורים. כדי להשיג רפואה רגנרטיבית בטוחה ביותר, חיוני לחסל תאים מתרבים ותאי גזע לא ממוינים בתאים טיפוליים, וטכנולוגיית טיהור מתקדמת לתאי מטרה חיונית 5,6,7.
ממיין תאים הוא מכשיר המנתח באופן מיידי תאים בודדים וממיין תאים חיים בעלי עניין בהתבסס על עוצמות האות הפלואורסצנטי, ומציע פתרון מבטיח. ניתן להשיג זאת באמצעות צביעת נוגדנים של סמנים ספציפיים לסוג התא או על ידי שימוש בביטויי גנים ספציפיים לסוג התא. באמצעות טכניקה זו, ישנם מספר דיווחים על שיטות לטיהור קרדיומיוציטים שמקורם בתאי גזע פלוריפוטנטיים 8,9,10 והפטוציטים11,12. Hattori et al. פיתחו שיטת טיהור מיטוכונדריאלית חדשנית באמצעות ממיין תאים13. תוך ניצול העובדה שלקרדיומיוציטים יש דרישות אנרגיה גבוהות באמצעות פעילות מיטוכונדריאלית, ניתן להשתמש בצביעת התאים בצבע המיטוכונדריה החי TMRM (טטרמתילרודאמין מתיל אסטר) כדי לתייג ולטהר מאוד קרדיומיוציטים על ידי FACS מגופי עוברים אנושיים שמקורם בתאי ES המכילים סוגי תאים שונים. היעדר הגידול אושר על ידי בדיקות היווצרות טרטומה עם קרדיומיוציטים מטוהרים. יתר על כן, ימאשיטה ועמיתיו גילו באופן בלתי צפוי שיטה לטיהור הפטוציטים מגופי עובר אנושיים שמקורם בתאי ES על ידי בידוד שברים בעלי פעילות מיטוכונדריאלית גבוהה וביטוי חיובי ALCAM14. הרציונל לשיטה זו הוא שלהפטוציטים יש גם מספר גבוה יחסית של מיטוכונדריה בשל הצריכה הגבוהה של ATP למטבוליזם תזונתי וניקוי רעלים15, והפטוציטים מבטאים ALCAM, חבר במשפחת האימונוגלובולינים, הממלא תפקיד בהידבקות תאים ונדידת16.
שיטות טיהור גבוהות קודמות עבור הפטוציטים שמקורם בתאי גזע פלוריפוטנטיים דרשו שינויים גנטיים, ושיטות טיהור לא גנטיות היו בעלות יעילות נמוכה17. השיטה המיטוכונדריאלית הלא גנטית היא בעלת ערך להשגת טוהר גבוה. כאשר יש צורך בתאי אב בכבד, ניתן לבחור בשיטות מבוססות CD133 ו- CD13 או Dlk118,19. למרות שהדיוק של טכנולוגיית עריכת הגנום התקדם, לא ניתן לבטל לחלוטין את הסיכון הפוטנציאלי לשינויים גנומיים בלתי צפויים (למשל, קרצינוגנזה). שיטות המבוססות על פעילות מיטוכונדריאלית, ללא שינוי גנטי, יכולות להיות חופשיות מסיכונים כאלה.
כתוצאה מבדיקת אינדיקטורים מיטוכונדריאליים שונים בקרדיומיוציטים של חולדות יילודים, TMRM נצפה נעלם לחלוטין תוך 24 שעות, בעוד שצבעים אחרים נשארו לפחות 5 ימים13. יתר על כן, חשוב לציין כי TMRM ו- JC-1 לא השפיעו על כדאיות התא כאשר הוערכו עם בדיקת 3-(4,5-dimethyl-thiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT), בעוד שצבעים אחרים הדגימו השפעות שונות על כדאיות התא13. TMRM מדגים בטיחות גבוהה יותר.
עד כה, פותחו מספר שיטות התמיינות דו-ממדיות (דו-ממדיות) כגישות יעילות יותר לגרימת התמיינות בהשוואה ליצירת גוף עוברי תלת-ממדי (תלת-ממדי). הסיבה לכך היא שתרכובות או ציטוקינים הגורמים להתמיינות באופן הדרגתי יכולים להינתן באופן אחיד לתאים במישור דו-ממדי, ולא במרחב תלת-ממדי. במחקר זה, שיטה20 שדווחה בעבר שונתה כדי לגרום להתמיינות לתאי iPS אנושיים. כאן מתוארים פרטי ההליכים להתמיינות וטיהור דו-ממדיים עדכניים של הפטוציטים שמקורם בתאי iPS אנושיים.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
במחקר זה נעשה שימוש בתאי iPS אנושיים שהושגו באופן מסחרי (זן 253G1) (ראו טבלת חומרים).
1. תחזוקה של תאי iPS אנושיים
2. התמיינות בכבד של תאי iPS אנושיים בתרביות דו-ממדיות
הערה: עיין באיור 1A עבור לוח הזמנים היומי של התמיינות הכבד. לאורך כל התהליך השתמשו בצלחות תרבית של 6 בארות והוסיפו 2 מ"ל של מדיום השטיפה או התרבית הייעודי לכל באר. שמור על מצב תרבית התאים ב 100% לחות, 5% CO2, ו 20% O2 ב 37 ° C.
3. הכנת תאים לטיהור הפטוציטים שמקורם בתאי iPS אנושיים
4. ניתוח FACS ומיון של תאי iPS אנושיים שמקורם בהפטוציטים
5. אימונוציטוכימיה לאיתור הפטוציטים שמקורם בתאי iPS אנושיים
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
ציר הזמן של התהליכים שגורמים לתאי iPS אנושיים להתמיין להפטוציטים באמצעות תרבית דו-ממדית (איור 1A) ותכונות תאים מייצגות (איור 1B) מוצגים. בערך ביום ההתמיינות ה-12 החלו התאים להציג צורות תאים מצולעים וגרעינים עגולים, האופייניים להפטוציטים. חלק מהפטוציטים הציגו גם ריבוי גרעינים.
ניתוח FACS בוצע באמצעות התאים ביום ההתמיינות 27. כדי לזהות את אוכלוסיית ALCAM+, תרשימים השוואתיים עם ובלי נוגדן האנטי-ALCAM הראשון מוצגים
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בשל תפקודם במטבוליזם של חומרי מזון וניקוי רעלים, לפטוציטים יש מספר גדול יחסית של מיטוכונדריה בהשוואה לסוגי תאים אחרים15. ALCAM הוא חבר במשפחת האימונוגלובולינים וממלא תפקיד בהידבקות תאים ובנדידה. הוא מתבטא בסוגי תאים שונים, כולל כבד, אפיתל, לימפוציטים, מיאלואידים, פיברובלסטים ותאי עצב16. על ידי שימוש בשילוב של השיטה המבוססת על מיטוכונדריה ונוגדן ALCAM, זוהו בהצלחה הפטוציטים שמקורם בתאי iPS אנושיים.
בעוד שהבדיקות לאפיון תפקוד ההפרשה או פעילות האנזי...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין מה לחשוף.
עבודה זו נתמכה על ידי משרד החינוך, התרבות, הספורט, המדע והטכנולוגיה מספר מענק [23390072].
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| קו תאי iPS אנושי 253G1 | מרכז המחקר RIKEN BioResource HPS0002 | ||
| 4% פרפורמלדהיד | FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation | 163-20145 | |
| Activin A Solution, אנושי, רקומביננטי | NACALAI TESQUE, INC. | 18585 | |
| נוגדן נגד גרעינים, שיבוט 235-1 | Chemicon | MAB1281 | נוגדן נגד אנטיגן גרעיני אנושי |
| B-27 תוסף (50x), ללא סרום | Thermo Fisher Scientific | 17504044 | |
| BD FACSAria III | BD Biosciences | ממיין תאים | |
| CHIR-99021 | MedChemExpress | HY-10182 | |
| Ciclosporin A | FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation | 035-18961 | |
| קולגנאז | FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation | 034-22363 | |
| Corning Matrigel Growth Factor Reduced (GFR) Basement Membrane Matrix | Corning | 354230 | מטריצת קרום מרתף דמוית ג'ל |
| CultureSure Y-27632 | FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation | 036-24023 | מעכב ROCK |
| דקסמתזון | FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation | 047-18863 | |
| דימתיל סולפוקסיד (DMSO) | FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation | 047-29353 | |
| חמור נוגדן משני נגד עזים IgG (H+L) נספג צולב, Alexa Fluor 488 | Thermo Fisher Scientific | A-11055 | |
| חמור נגד עכבר IgG (H+L) נוגדן משני בעל ספיחה צולבת גבוהה, Alexa Fluor 546 | Thermo Fisher Scientific | A10036 | |
| חמור נגד ארנב IgG (H+L) נוגדן משני בעל ספיחה צולבת גבוהה, Alexa Fluor 488 | Thermo Fisher Scientific | A-21206 | |
| Falcon 5 מ"ל מבחנה מבחנה מפוליסטירן תחתון עגול, עם מסננת תאים Snap Cap | Corning | 352235 | |
| סרום | בקר עובריBiowest | 51820-500 | |
| תוסף GlutaMAX | תרמו פישר Scientific | 35050061 | דיפפטיד L-Alanyl-L-גלוטמין |
| אנושי/עכבר/חולדה/כלב/CD166 נוגדן | R& D Systems | AF1172 | |
| הידרוקורטיזון 21-המיסוקסינט מלח נתרן | סיגמא-אולדריץ | H2270 | |
| iMatrix-511 משי | Nippi | 892021 | |
| ImmunoBlock | KAC | תמיסת חסימת | |
| CTKN001 תוסף ITS-G (וזמנים; 100) | FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation | 090-06741 | |
| L-15 בינוני של לייבוביץ | FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation | 128-06075 | |
| N-Hexanoic-Try-Ile-(6)-אמיד הקסאנואי (Dihexa) | Toronto Research Chemicals | H293745 | |
| ארנב פוליקלונלי אנטי אנושי אלבומין | Dako | A0001 | |
| פוליאוקסיאתילן סורביטן מונולאורט (Tween 20) | NACALAI TESQUE, INC. | 28353-85 | |
| RPMI-1640 | FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation | 189-02025 | |
| נתרן L-אסקורבט | NACALAI TESQUE, INC. | 03422-32 | |
| StemFit AK02N | REPROCELL | RCAK02N | |
| TBS (10x) | NACALAI TESQUE, INC. | 12748-31 | |
| טטרמתילרודמין, מתיל אסטר (TMRM) | Thermo Fisher Scientific | T668 | |
| טריטון X-100 | NACALAI TESQUE, INC. | 28229-25 | |
| Trypan Blue Solution | NACALAI TESQUE, INC. | 20577-34 | |
| TRYPSIN 250 | Difco | 215240 | |
| תמיסת מרק טריפטוז פוספט | סיגמא-אולדריץ' | T8159 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.