$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
טכנולוגיית תאי גזע פלוריפוטנטיים אנושיים (hPSC) היא מקור קל להרחבה ומתחדש של תאים אנושיים שניתן להבדיל לכל סוג תא בגוף, מה שמאפשר לחוקרים לחקור סוגי תאים ורקמות שקשה להשיג או בלתי נגישים אצל מטופלים. יתרה מזאת, תאי גזע פלוריפוטנטיים מושרים (iPSCs) יכולים להיגזר ישירות מתאי הסומטיקה של המטופל1. דבר זה מאפשר הבחנה בין סוגי תאים ספציפיים למטופל, כלי יקר ערך למידול מחלות וגילוי תרופות. לכן, שיטות קפדניות, ניתנות לשחזור ומוצלחות לתכנות מחדש של תאים סומטיים ל-iPSC הן קריטיות.
פיברובלסטים, תאי שתן ותאי דם 2,3, שלכל אחד מהם מגבלות משלו, הם מהמקורות הנפוצים ביותר לתאי הסומטיקה להפקת iPSC. פיברובלסטים, שהיו הבחירה הפופולרית ביותר לתכנותמחדש של 3, אינם נגישים בקלות, ודורשים ביופסיה של עור פולשנית למדי. תאים ניתנים לתכנות מחדש ניתן להפיק מדגימות שתן, שהן קלות להשגה ולא פולשניות, אך תהליך התכנות מחדש חייב להתחיל בדגימות טריות עד 48 שעות לאחר איסוף4. דם מהווה מקור מצוין לתאים הניתנים לתכנות מחדש, שכן הוא זעיר פולשני להשגה וזמין בקלות. קיימים פרוטוקולים רבים לתכנות מחדש מתאי דם מונו-גרעיניים היקפיים (PBMCs), תאי דם עם גרעין יחיד כולל לימפוציטים, מונוציטיםותאי הרג טבעיים. מכיוון ש-PBMCs פחות צפופים מתאי דם אחרים, ניתן לבודד/לטהר אותם מדגימות דם שלמות מבודדות טריות באמצעות צנטריפוגציה של גרדיאנט צפיפות5. לחילופין, בעת הצנטריפוגה, הדם המלא מתפצל לשלוש שכבות מובחנות: פלזמה, פרווה באפי ותאי דם אדומים6. מעילי באפי מכילים PBMCs וכן טסיות וחלק מהאריתרוציטים. עם זאת, PBMCs פחות זמינים ברוב הבנקים הביולוגיים, בעוד שפרווה של דם מלא או פרווה באפי נפוצים ונגישים7. למרות זמינות מעילי באפי בבנקים ביולוגיים ונוכחות PBMCs ניתנים לתכנות מחדש בדגימות אלו, מעט מאוד פרוטוקולים מפרטים תכנות מחדש ממעילי באפיקפוא 8, מה שמשאיר זאת משאב לא מנוצל.
נכון להיום, קיימים פרוטוקולים רבים שפורסמו 1,8,9 וערכות10 הזמינות מסחרית לייעול התכנות מחדש; עם זאת, הם אינם מבחינים לעומק כיצד למקסם את ההצלחה של תאי תורם מטופלים שקשה לתכנת מחדש. מקובל שחלק מהתאים פשוט לא מתכנתים מחדש, וכאשר זה קורה, חוקרים רבים עשויים לנסות עם סוג תא תורם שונה או מטופל אחר. עם זאת, ייתכן שזו לא אפשרות ישימה עבור חוקרים רבים או אוכלוסיות מטופלים. בניגוד לפרוטוקוליםשפורסמו בעבר 8,9, פרוטוקול זה כולל מדריך עם נקודות בדיקה וקריטריונים, שעל פיהם ניתן לחזות את הצלחת התכנות מחדש, והוא נוקט בגישה ייחודית על ידי טיהור שכבות באפי קפואה באמצעות צנטריפוגציה בגרדיאנט צפיפות בעת הפשרה.
התהליך מתחיל בלקיחת דם מפרטים נבחרים ובידוד של PBMCs או מעילי באפי. לניסויים חדשים, זה צפוי לכלול גיוס תורמים חדשים שיבצעו לקיחת דם טרייה באישור IRB ועם טופס הסכמה מתאים. השלב הבא הוא התפשטות תאים סומטיים, שבה תאי דם קפואים מופשרים ומתרבותים בתנאים שמקדמים התרבות של תאי גזע המטופואטיים ואבי אריתרואידים, תאי הדם שהם המועמדים הטובים ביותר לתכנות מחדש11. לאחר 10–14 ימים, התאים אמורים להיות מוכנים לתכנות מחדש, כפי שניתן לראות במורפולוגיה מובחנת שלא נדונה בפרוטוקולים קודמים, ולאחר מכן מועברים באמצעות חיסון לווירוס סנדאי הנושא את גורמי יאמאנקה Oct4, Sox2, c-Myc ו-Klf41. לאחר הטרנסדוקציה, התאים יתחילו לבטא את גורמי השעתוק של יאמאנקה ויחזרו למצב פלוריפוטנטי, המסומן שוב בשינוי מורפולוגי ברור ובהתרבות למושבות תאי גזע. מושבות מתהוות נבחרות, מורחבות ומוקפאות בנפרד. לאחר עשרה מעברים, אפיון באמצעות אישור ביטוי של סימני גבעול ופוטנציאל התמיינות לשלוש שכבות הנבט מאמת קו iPSC מתוכנת מחדש בהצלחה.
פרוטוקול זה עובד בצורה הטובה ביותר עבור פרותות באפי שמורות בקריופר, שנשמרו במשך < חודש, או ל-PBMCs שמוקפאים עד שנתיים עם לפחות מיליון תאים ברי קיימא בעת הפשרה. עם זאת, נקודות הביקורת המתוארות עשויות לסייע בפתרון תקלות בתכנות מחדש מכל דגימת דם איכותית. בנוסף, פרטים על התאמת iPSCs מתוכנתים מחדש לתנאים ללא הזנה יכולים להיות רלוונטיים לכל תהליך תכנות מחדש של iPSC, ללא קשר לסוג התא הסומטי ההתחלתי.
פרוטוקול זה, שנוצר באמצעות פתרון תקלות מעשי, מפרט תכנות מחדש של iPSCs מתוך שכבות באפי קפואות ומזהה אינדיקטורים מורפולוגיים להצלחה בתכנות מחדש, ומספק מדריך מעשי לתכנות מחדש של דגימות קשות. בסופו של דבר, יישום אסטרטגיות אלו מוביל לחיסכון בזמן, כסף, תגובות ודגימות.