Name: Trapianto di progenitori miogenici pluripotenti derivati da cellule staminali indotte simili a mesoangioblasti nei modelli di topo di rigenerazione muscolare (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-01-20T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 3 s
Description: Scopri il trapianto di progenitori miogenici derivati da iPSC nei modelli murini di rigenerazione muscolare. Questo metodo valuta l'innesto e il miglioramento funzionale per terapie cellulari autologhe.

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Gli autori ringraziano Giulio Cossu, Martina Ragazzi e tutto il laboratorio per utili discussioni e supporto, e Jeff Chamberlain per aver gentilmente fornito il vettore MyoD-ER. Tutti gli esperimenti che coinvolgono animali vivi sono stati completati in conformità e nel rispetto di tutte le agenzie, i regolamenti e le linee guida normative e istituzionali pertinenti. Il lavoro nel laboratorio degli autori è supportato dal Consiglio per la ricerca medica del Regno Unito, dai progetti quadro della Comunità europea Optistem e Biodesign e dal progetto madre italiano Duchenne.

1. Valutazione del potenziale miogenico e di innesto
<ol><li>
In vitro:differenziazione indotta da MyoD<ol>
<li>Generare una linea cellulare stabile di IDEM trasdotti con il vettore lentivirale MyoD-ER inducibile al tamoxifene, che titra la molteplicità dell'infezione (MOI; ad esempio 1, 5 e 50) utilizzando la colorazione descritta al punto 1.1.9 (MyHC) come risultato dell'efficienza della procedura.</li>
		<li>Ricoprire un piatto da 3,5 cm con 1 ml di 1% di Matrigel e incubare per 30 min a 37 °C.</li>
		<li>Lavare il piatto due volte con iDEM trasdotti medium, seme 1 x10 5 MyoD-ER nel piatto di coltura tissutale da 3,5 cm e incubare a 37 °C nel mezzo di crescita.</li>
		<li>Aspettatevi che le cellule raggiungano la confluenza in uno o due giorni e quindi aggiungete 1 μM 4OH-tamoxifene nel mezzo di crescita (1dose di st).</li>
		<li>Dopo 24 ore, sostituire il mezzo di crescita con un mezzo di differenziazione integrato con 1 μM 4OH-tamoxifene(2 nd e ultima dose).</li>
		<li>Sostituire metà del mezzo con un mezzo di differenziazione fresco a giorni diversi.</li>
		<li>Esamina quotidianamente le culture per la formazione di miotubi.</li>
		<li>Dopo una settimana (5 giorni in mezzo di differenziazione), lavare delicatamente le piastre con PBS e fissare con paraformaldeide al 4 % per 5 minuti a RT.</li>
		<li>Eseguire una colorazione immunofluorescenza con anticorpi contro la catena pesante della miosina (MyHC) per confermare la presenza di miotubi. Controsostenimento con uncolorante nucleare (ad esempio Hoechst).</li>
	</ol>
</li>
</ol>L'efficienza della differenziazione viene valutata come percentuale di nuclei all'interno delle cellule positive myhc: procedere al passaggio successivo se l'efficienza è >50%.
<ol start="2"><li>
In vivo: innesto in un modello di rigenerazione muscolare acuta Per valutare il contributo in vivo degli IDEM MyoD-ER alla rigenerazione muscolare, le cellule sono precedentemente etichettate con una codifica vettoriale per la proteina fluorescente verde (GFP) che consentirà di rintracciarle all'interno del tessuto. Gli IDEM MyoD-ER GFP vengono quindi iniettati nei muscoli murini adulti, precedentemente feriti con una miotoxina(ad esempio cardiotossina). Per evitare il rigetto immunitario contro cellule xenogeneiche (come HIDEM) o geneticamente manipolate / corrette è necessario utilizzare topi immunodifesa o immunosoppressi.<ol>
<li>Pretrattare gli animali con un'iniezione intra-peritoneale di 3,5 μl/g di 10 mg/ml di tamoxifene (forma liposolubile) 24 ore prima del trapianto e delle cellule pretrattate aggiungendo 1 μM 4OH-tamoxifene (forma acquosa) nel mezzo di crescita durante la notte prima del giorno del trapianto.</li>
		<li>Somministrare anestesia e analgesia al topo seguendo le linee guida specifiche che regolano le procedure chirurgiche nella struttura animale.</li>
		<li>Iniettare 25 μl di cardiotossina 100 μM (CTX; da Naja mossambica mossambica; ATTENZIONE: sostanza potenzialmente dannosa) nei muscoli anteriori (TA) tibiali.</li>
		<li>24 ore dopo aver trattato gli animali con tamoxifene e CTX, staccare le cellule per tripsicinazione e conteggio.</li>
		<li>Centrifugare le cellule a 232 x g per 5 min.</li>
		<li>Lavare il pellet cellulare in PBS privo di Ca2+e Mg2+,centrifugare e quindi rimosogliere delicatamente il pellet cellulare in CA2+- e Mg2+-free PBS a una concentrazione finale di 106 cellule / 30 μl, che sarà il volume finale di ogni iniezione.</li>
		<li>Iniettare 30 μl di sospensione cellulare nei muscoli precedentemente feriti usando una siringa con ago da 29 o 30 G. Prestare particolare attenzione durante la rimozione dell'ago dal muscolo. Fallo lentamente, evitando di versare la sospensione cellulare attraverso la pista dell'ago. Non trapiantare l'TA contralaterale e utilizzarlo come controllo, iniettando 30 μl di PBS privo di Ca2+   e Mg2+per replicare le condizioni di quello trapiantato.</li>
		<li>Trattare gli animali con tamoxifene per altri sei giorni e somministrare l'analgesia(ad esempio Carprofen) per altri due giorni.</li>
		<li>Espiantare i muscoli da 14 giorni dopo il trapianto in poi. Elaborare e analizzare i campioni come descritto nei protocolli 4 e 5.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. Trapianto in modelli di topo di distrofia muscolare
Questo test di trapianto consente di valutare l'entità dell'innesto degli IDEM nei modelli di topo di distrofia muscolare. Gli animali, trattati come segue, possono anche essere valutati per il miglioramento funzionale del fenotipo della malattia. I test funzionali possono essere eseguiti a partire da due settimane dopo il trapianto. Al fine di migliorare l'innesto, prendere in considerazione l'esecuzione di esercizi di tapis roulant pretrapianto (come descritto nel protocollo 3)e/o iniezioni di cellule seriali ogni tre settimane per 3x (cioè per un totale di 3 iniezioni/muscoli).
<ol><li>Trapianto intramuscolare<ol>
<li>Pretrattare gli animali con un'iniezione intra-peritoneale di 3,5 μl/g di 10 mg/ml di tamoxifene (formulazione liposolubile) 24 ore prima del trapianto e delle cellule pretrattate aggiungendo 1 μM 4OH-tamoxifene (formulazione acquosa) nel mezzo di crescita durante la notte prima del giorno del trapianto.</li>
		<li>Staccare per tripsicinazione, contare e centrifugare le cellule a 232 x g per 5 min.</li>
		<li>Lavare il pellet cellulare in PBS privo di CA2+e Mg2+,centrifugare e quindi rimosogliere il pellet in CA2+- e Mg2+-free PBS a una concentrazione di 106 cellule/30 μl.</li>
		<li>Somministrare analgesia e disinfettare la pelle dell'animale (facoltativo) con un disinfettante a base di iodio povidone o cloridodidina. Questo aiuterà anche a localizzare i muscoli tibialis anterior (TA), gastrocnemius (GC) e quadriceps femoris (QC; in particolare il vastus intermedius).</li>
		<li>Iniettare 30 μl di sospensione cellulare nei muscoli usando una siringa con ago da 29 o 30 G. Per il TA, inserire 5 mm dell'ago 2 mm sotto l'inserimento del tendine prossimale (direzione craniocaudale) con un'inclinazione di 15° rispetto alla tibia e iniettare lentamente la sospensione cellulare mentre si ritrae l'ago (svuotare la siringa con 2 mm dell'ago ancora all'interno del muscolo). Per il GC e il QC, ripetere la stessa procedura dettagliata per il TA, con la differenza principale è l'inserimento caudocranica dell'ago 2 mm sopra la giunzione miotendinosa del tendine d'Achille per il GC e 2 mm sopra il tendine distale per il QC (inclinazione di 15° rispetto al femore). Prestare attenzione mentre si rimuove l'ago dal muscolo per evitare di versare la sospensione cellulare attraverso la pista dell'ago. RISOLUZIONE DEI PROBLEMI: In caso di basso innesto prendere in considerazione l'iniezione di topi giovani (1-2 settimane)7 con 3 x 105 cellule / 10 μl (si noti che in questo caso il tamoxifene deve essere somministrato per via sottocutanea).</li>
	</ol></li>
	<li>Trapianto intra-arterioso Questa parte del protocollo consente la valutazione della capacità dei MIDEM e dei HIDEM di essere erogata nella circolazione arteriosa, attraversare la parete del vaso e contribuire alla rigenerazione muscolare scheletrica nei muscoli a valle del sito di iniezione.<ol>
<li>Pretrattare animali e cellule come descritto sopra nella fase 2.1.1.</li>
		<li>Staccare per tripsicinazione e filtrare con un filtro cellulare da 40 μm (per rimuovere i cluster dalla sospensione cellulare nell'improbabile caso in cui l'esposizione notturna al tamoxifene possa guidare la fusione e la formazione di miotubi dalle cellule adiacenti) contare e centrifugare le cellule a 232 x g per 5 minuti</li>
		<li>Lavare il pellet cellulare in PBS privo di CA2+e Mg2+,centrifugare e quindi rimosogliere il pellet in CA2+- e Mg2+-free PBS con 0.2 International Unità di eparina di sodio (facoltativa) ad una concentrazione cellulare finale di 106 cellule/50 μl. Aggiungere alla soluzione colorante blu brevettato al 10% (concentrazione finale: 1,25 mg/ml in soluzione salina normale o Ca2+- e Mg2+-free PBS) al fine di visualizzare la distribuzione della sospensione cellulare.</li>
		<li>Somministrare anestesia e analgesia al topo secondo le linee guida che regolano le procedure chirurgiche nello specifico impianto animale istituzionale.</li>
		<li>Radere la regione inguinale ( conosciamo anche come femorale o triangolo di Scarpa) e disinfettare la pelle con un disinfettante a base di iodio povidone o clorexidina.</li>
		<li>Fai un'incisione di 5-7 mm e localizza il fascio femorale: vena, arteria e nervo (il nervo si sdraia lateralmente all'arteria e alla vena medialmente).</li>
		<li>Rimuovere delicatamente la fascia connettiva che copre il fascio con forcep.</li>
		<li>Separare la vena femorale e il nervo dall'arteria introducendo delicatamente la punta di una pinga (o un ago da 30 G) tra di loro e allargando progressivamente il foro. RISOLUZIONE DEI PROBLEMI: La vena femorale è fragile: prestare attenzione a non pizzicarla con le forcep durante il suo distacco dall'arteria femorale. In caso di emorragia, scolare il sangue con garza sterile e utilizzare un micro cauterizzatore per facilitare l'emostasi.</li>
		<li>Sollevare l'arteria con una punta delle pinze e bloccare l'arteria con l'altra punta.</li>
		<li>Forare l'arteria con una siringa dotata di un ago da 30 G. Iniettare 50 μl di sospensione cellulare a valle dell'area bloccata, ad una velocità di infusione di circa 5 μl/sec. RISOLUZIONE DEI PROBLEMI: Risospendare con cura le cellule nella siringa prima dell'iniezione: è fondamentale evitare la precipitazione delle cellule e la formazione di bolle d'aria all'interno della siringa. Il diametro dell'arteria femorale è leggermente inferiore a un ago da 30 G: fare attenzione a non troncare l'arteria mentre si inserisce l'ago. La tintura blu brevettata consente di riconoscere l'efficacia dell'iniezione: se correttamente iniettata, l'intero arto diventerà rapidamente azzurro.</li>
		<li>Rimuovere lentamente l'ago e le pinai dall'arteria per ripristinare il flusso sanguigno nell'arto.</li>
		<li>Applicare pressione con garza sterile per evitare sanguinamento e/o cauterizzare a richiesta.</li>
		<li>Suturare la ferita e monitorare gli animali fino al recupero dall'anestesia.</li>
		<li>Somministrare l'analgesia per 3 giorni e ispezionare la ferita ogni giorno (in caso di infezione da ferita discuterne con il personale della struttura animale e somministrare antibiotici come richiesto).</li>
	</ol></li>
</ol>3. Misure di esito sugli animali distrofici trapiantati: test del tapis roulant
A partire da due settimane dopo il trapianto di cellule, è possibile valutare il miglioramento funzionale della capacità motoria dei topi trattati con i test del tapis roulant. Questo test consente la valutazione della tolleranza/resistenza all'esercizio fisico dei topi trattati. Un topo è considerato affaticato quando si trova nell'area di riposo per più di 5 secondi, senza tentare di riimpiegnare il tapis roulant dopo una serie di 3 stimoli meccanici consecutivi (uno ogni 5 secondi). Le misurazioni di base iniziano circa un mese prima del trattamento e vengono utilizzate per valutare il miglioramento di ogni singolo animale testato. Questo test può essere seguito da ulteriori test per monitorare la fragilità della fibra, il miglioramento della forza, l'innesto, la differenziazione delle cellule trapiantate e l'miglioramento morfologico dei muscoli trapiantati (vedi Discussione).
<ol><li>Acclimatare gli animali (di solito tre gruppi: controlli di tipo trattato, non trattati e selvatici / non distrofici) all'esercizio prima della prima misurazione: impostare il tapis roulant a una velocità di 6 m / min per 10 minuti. Ripetere la procedura a giorni diversi per una settimana. RISOLUZIONE DEI PROBLEMI: Registrare tutte le misurazioni alla stessa ora del giorno per evitare distorsioni dovute ai cicli circadiani.</li>
	<li>Posizionare gli animali nel tapis roulant, che è stato precedentemente impostato con un'inclinazione di 10°.</li>
	<li>Accendere il tapis roulant, con una velocità di partenza di 6 m/min (fornire un delicato stimolo meccanico nel caso in cui gli animali non siano disposti ad iniziare l'esercizio).</li>
	<li>Avviare il timer e aumentare la velocità 2 m / min ogni 2 minuti.</li>
	<li>Non appena un animale giace nell'area di riposo per più di 5 secondi senza tentare di riimpiecare il tapis roulant, toccarlo delicatamente con un bastone per stimolare il riavvio dell'esercizio (vedi sopra).</li>
	<li>Registrare le prestazioni (tempo e o distanza) di ogni animale.</li>
	<li>Ripetere le misurazioni settimanalmente o ogni 10 giorni per almeno 3 volte.</li>
	<li>Ripetere la stessa procedura dopo il trapianto.</li>
	<li>Analizza i dati sulle prestazioni confrontando la misurazione di ogni animale con le sue prestazioni di base. Si consiglia di tracciare i valori in un grafico come percentuale della capacità motoria media rispetto al basale e di analizzarli mediante un test ANOVA a uno o due modi seguito da un post-test appropriato per confrontare i gruppi.</li>
</ol>RISOLUZIONE DEI PROBLEMI: utilizzare almeno 5 animali/gruppi di età, genotipo e sesso e ripetere le misurazioni per almeno 3 volte dopo il trapianto.
4. Valutazione dell'innesto cellulare e differenziazione nei muscoli trapiantati
I muscoli trapiantati e di controllo vengono raccolti nel momento appropriato (<2 giorni per l'analisi dell'innesto a breve termine, 2-3 settimane per il medio termine e >1 mese per l'analisi a lungo termine). Se le cellule trapiantate sono etichettate con GFP, l'innesto nei muscoli appena isolati può essere valutato mediante fluorescenza diretta sotto uno stereomicroscopio dotato di UV.
<ol><li>Posare e orientare lungo l'asse verticale muscoli appena isolati nella gomma tragachanth (6% w/v)</li>
	<li>Disidratare i campioni in isopentane prechilled per un minuto, congelarli in azoto liquido per almeno 2 minuti e posizionarli immediatamente a -80 °C per la conservazione.</li>
	<li>Elaborare i campioni con un criostato per ottenere sezioni spesse 7 μm su diapositive polarizzate. Campionare la maggior parte del muscolo sulle diapositive, raccogliendo circa 8-10 diapositive con 30-40 sezioni / scivolo. Si consiglia di raccogliere una serie di sezioni in un tubo da 1,5 ml per eseguire test di biologia molecolare / biochimica.</li>
	<li>Valutare l'innesto cellulare con diverse colorazioni immunofluorescenti, a seconda della configurazione sperimentale. Ad esempio, in caso di trapianto HIDEM in topi Sgca-null/scid/bg, sezioni di macchia con: a) un anticorpo contro Lamin A/C per rilevare nuclei cellulari umani innestati; b) un anticorpo contro Laminin per visualizzare la struttura complessiva del muscolo; e c) un anticorpo contro Sgca per rilevare il ripristino della proteina assente nell'animale distrofo.</li>
	<li>Quantificare, utilizzando un microscopio a fluorescenza, il numero di nuclei donatori per sezione muscolare all'interno e all'esterno delle fibre muscolari e il numero di miofibre scheletriche derivate dal donatore per sezione.</li>
</ol>5. Istopatologia muscolare
Le analisi istopatologiche consentono la valutazione della struttura morfologica del muscolo trapiantato. Il miglioramento architettonico della struttura tissutale è previsto come risultato dell'approccio di terapia cellulare.
<ol><li>Fissare i muscoli appena isolati con paraformaldeide al 4% per 1 ora a 4 °C.</li>
	<li>Disidratare i campioni con un gradiente crescente di saccarosio(ad esempio 7,5-15-30% w/v).</li>
	<li>Lasciare i muscoli durante la notte nella soluzione di saccarosio più alta.</li>
	<li>Incorporare i campioni in Tissue Tek OCT, metterli in isopentane prechilled fino a quando lo OCT diventa solido (evitando l'immersione completa dei campioni), congelarli in azoto liquido per almeno 2 minuti e posizionarli immediatamente a -80 °C per la conservazione.</li>
	<li>Elaborare i campioni con un criostato per ottenere sezioni spesse 7 μm come descritto sopra.</li>
	<li>Macchiare le sezioni con ematossilina ed eosina o tricromo di Masson secondo i protocolli standard del produttore.</li>
</ol>La colorazione di ematossilina ed eosina consente di calcolare i tratti distintivi del muscolo rigenerante, come: a) il numero di miofibre; b) area di sezione trasversale; e) il numero di miofibre contenenti un nucleo centrale. Il tricromo di Masson viene utilizzato per calcolare l'indice fibrotico, fatto sottraendo l'area totale occupata dalle miofibre scheletriche dall'area totale dell'immagine: l'area risultante riflette principalmente l'infiltrato connettivo e grasso del muscolo. Tutte le analisi sulle immagini potrebbero essere eseguite utilizzando il software ImageJ (NIH) con lo strumento di misurazione e il plug-in del contatore delle celle.

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</ol>

F.S.T. ha presentato una domanda di brevetto internazionale (n. PCT/GB2013/050112) inclusa parte della strategia descritta in questo articolo. Ha ricevuto finanziamenti da Promimetic e DWC ltd. per la sua ricerca.

Gli iPSC possono essere espansi indefinitamente preservando il loro potenziale di auto-rinnovamento e quindi essere diretti a differenziarsi in un'ampia gamma di lignaggicellulari 12. Per questo e altri motivi le cellule staminali/progenitrici derivate da iPSC sono considerate una fonte promettente per gli approcci autologi di terapia genica e cellulare13. Un lavoro pubblicato in precedenza dagli Autori ha riportato la generazione di progenitori miogenici di topi e umani da iPSC con un fenotipo simi...

I mesoangioblasti (MAB) sono progenitori muscolari associati ai vasi derivati da un sottoinsieme di periciti1-3. Il principale vantaggio dei MAB rispetto ai progenitori muscolari canonici come le cellule satellitari4 risiede nella loro capacità di attraversare la parete del vaso quando vengono consegnati intra-arteriosamente e quindi contribuire alla rigenerazione muscolare scheletrica nei protocolli di terapia cellulare. Questa caratteristica è stata valutata e confermata sia nei modelli murini che canini di distrofiamuscolare 1,5,6. Questi studi preclinici hanno gettato le basi per uno studio clinico di fase I/II del primo uomo basato sul trapianto intra-arterioso di MAB identici all'HLA del donatore nei bambini con distrofia muscolare di Duchenne (EudraCT n. 2011-000176-33; attualmente in corso all'Ospedale San Raffaele di Milano, Italia). Uno dei principali ostacoli degli approcci di terapia cellulare, in cui sono necessari miliardi di cellule per trattare il muscolo di un intero corpo, è il limitato potenziale proliferatore del "medicinale" (le cellule). Inoltre è stato recentemente dimostrato che non è possibile ottenere MAB da pazienti affetti da alcune forme di distrofia muscolare, come si verifica nella distrofia muscolare degli arti-cintura 2D (LGMD2D; OMIM #608099)7.
Per superare questi limiti, è stato recentemente istituito un protocollo per derivare cellule staminali/progenitrici simili a MAB da IPSC umani emurini 7. Questa procedura genera popolazioni cellulari facilmente espandibili con una firma genica vascolare e immunofenotipo altamente simile ai MAB derivati dai muscoli adulti. Dopo l'espressione del fattore regolatore miogenico MyoD, sia gli IDEM murini che umani (rispettivamente MIDEM e HIDEM) subiscono una differenziazione muscolare scheletrica terminale. Per raggiungere questo obiettivo gli IDEM possono essere trasdotti con vettori in grado di guidare l'espressione MyoD, in modo costitutivo o inducibile8-10. Viene utilizzato un vettore lentivirale contenente MyoD cDNA fuso con il recettore degli estrogeni (MyoD-ER), consentendo così la sua traslocazione nucleare su somministrazione di tamoxifene (un analogo estrogenico)11. Questa strategia si traduce nella formazione di miotubi ipertrofi multinucleati, ad alta efficienza7. In particolare, gli IDEM non sonotumorigeni, possono innestarsi e differenziare i muscoli ospiti al momento del trapianto e possono essere geneticamente corretti utilizzando diversi vettori(ad esempio lentivirus o cromosomi artificiali umani), aprendo la strada a future strategie terapeutiche autologhe. La derivazione, la caratterizzazione e il trapianto di IDEM sono stati descritti nella pubblicazione 7 di cuisopra. Questo documento di protocollo descrive in dettaglio i test eseguiti per valutare la differenziazione miogenica in vitro degli IDEM e le successive misurazioni dei risultati per testare l'efficacia del loro trapianto nei modelli di topo di rigenerazione muscolare.

<table><tbody><tr><td colspan="4">REAGENTS</td></tr><tr><td>MegaCell DMEM</td><td>Sigma</td><td>M3942</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>DMEM</td><td>Sigma</td><td>D5671</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>IMDM</td><td>Sigma</td><td>I3390</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>Siero di cavallo</td><td>Euroclone</td><td>ECS0090L</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>Siero Bovino Fetale</td><td>Lonza</td><td>DE14801F</td><td>&nbsp;</td></tr><tr>PBS <td>Lonza</td><td>BE17-516F</td><td></td> <td>senza Calcio/Magnesio</td></tr><tr><td>L-Glutammina</td><td>Sigma</td><td>G7513</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>Penicillina/Streptomicina</td><td>Sigma</td><td>P0781</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>2-Mercaptoetanolo</td><td>Gibco</td><td>31350-010</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>ITS (insulina-transferrina-selenio)</td><td>Gibco</td><td>51500-056</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>Soluzione di aminoacidi non essenziali</td><td>Sigma</td><td>M7145</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>Fer-In-Sol</td><td>Mead Johnson</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ferlixit</td><td>Aventis</td><td></td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>Acido oleico</td><td>Sigma</td><td>01257-10 mg</td><td></td></tr><tr><td>Acido Linoleico</td><td>Sigma</td><td>L5900-10 mg</td><td></td></tr><tr><td>Umano bFGF</td><td>Gibco</td><td>AA 10-155</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>Fattori di crescita ridotti Matrigel</td><td>Becton Dickinson</td><td>356230</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>Tripsina</td><td>Sigma</td><td>T3924</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>Eparina di sodio</td><td>Mayne Pharma</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Soluzione blu di tripano</td><td>Sigma</td><td>T8154</td><td>DANNOSO</td></tr><tr><td>Colorante blu brevettato</td><td>Sigma</td><td>19, 821-8</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>EDTA</td><td>Sigma</td><td>E-4884</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>Paraformaldeide</td><td>TAAB</td><td>P001</td><td>DANNOSO</td></tr><tr><td>Tamoxifene</td><td>Sigma</td><td>T5648</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>4-OH Tamoxifene</td><td>Sigma</td><td>H7904</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>pLv-CMV-MyoD-ER(T)</td><td>Addgene</td><td>26809</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>Cardiotossina</td><td>Sigma</td><td>C9759</td><td>DANNOSO</td></tr><tr><td>Iodio</td><td></td><td></td> povidone<td>&nbsp;</td></tr><tr><td>Gomma Tragachant</td><td>MP Biomedicals</td><td>104792</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>isopentano</td><td>VWR</td><td>24.872.323</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>Tissue-tek OCT</td><td>Sakura</td><td>4583</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>Saccarosio</td><td>VWR</td><td>27.480.294</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>Vetrini polarizzati</td><td>Thermo</td><td>J1800AMNZ</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>Eosin Y Sigma</td><td></td><td>E4382</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>Ematossilina</td><td>Sigma</td><td>HHS32</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>Tricromia di Masson</td><td>Bio-Optica</td><td>04-010802</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>Topo anti miosina anticorpo a catena pesante</td><td>DSHB</td><td>MF20</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>Anticorpo anti-lamina A/C di topo</td><td>Novocastra</td><td>NLC-LAM-A/C</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>Hoechst 33342</td><td>Sigma Fluka</td><td>B2261</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>Coniglio anti anticorpo laminina</td><td>Sigma</td><td>L9393</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td colspan="4">MATERIALI E ATTREZZATURE</td></tr><tr><td>Sutura antibatterica adsorbibile 4-0</td><td>Ethicon</td><td>vcp310h</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>Siringa ad ago da 30 G</td><td>BD</td><td>324826</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>Tapis roulant</td><td></td> Strumento <td></td><td>Columbus</td></tr><tr><td>Steromicroscopio</td><td>Nikon</td><td>SMZ800</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>Microscopio invertito</td><td>Leica</td><td>DMIL LED</td><td></td></tr><tr><td>Unità di isoflurano</td> Apparato <td></td><td>Harvad</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>Fibra ottica</td><td>Euromecs (Olanda)</td><td>EK1</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>Termoforo</td><td>Vet Tech</td><td>C17A1</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>Bisturi</td><td>Swann-Morton</td><td>11REF050</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>Pinze chirurgiche</td><td>Fine Scientific Tools</td><td></td><td>5/45</td></tr><tr><td>Cauterizzatore ad alta temperatura</td><td>Bovie Medical</td><td>AA01</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td colspan="4">COMPOSIZIONE DEI MEDIA</td></tr><tr><td colspan="4">La composizione dei media è descritta di seguito. Terreno di crescita HIDIM: <ul> <li>MegaCell Dulbecco's Modified Eagle Medium (MegaCell DMEM)</li> <li>5% siero fetale bovino (FBS)</li> <li>2 mM glutammina</li> <li>0,1 mM &beta;-mercaptoetanolo</li> <li>1% aminoacidi non essenziali</li> <li>5 ng/ml di fattore di crescita dei fibroblasti basici umani (bFGF)</li> <li>100 UI ml di penicillina</li> <li>100 mg/ml di streptomicina</li> </ul> In alternativa, se alcuni dei reagenti di cui sopra non sono disponibili, gli HIDEM possono essere coltivati in: <ul> <li>Terreno di Dulbecco modificato di Iscove (IMDM)</li> <li>10% FBS</li> <li>2 mM glutammina</li> <li>0,1 mM &beta;-mercaptoetanolo</li> <li>1% aminoacidi non essenziali (NEAA)</li> <li>1% ITS (insulina/transferrina/selenio)</li> <li>5 ng/ml umano bFGF</li> <li>100 UI ml penicillina</li> <li>100 mg/ml streptomicina</li> <li>0,5 &mu; Acidi coleico e linoleico</li> <li>1,5 &mu; M Fe2+ (Fer-In-Sol)</li> <li>0.12 &mu; M Fe3+ (Ferlixit)</li> </ul> Mezzo di crescita MIDEMs: <ul> <li>DMEM</li> <li>20% FBS</li> <li>2 mM glutammina</li> <li>5 ng/ml umano bFGF</li> <li>100 UI ml penicillina</li> <li>100 mg/ml streptomicina</ li> </ul> Mezzo di differenziazione: <ul> <li>DMEM</li> <li>2% Siero di cavallo (HS)</li> <li>100 UI ml penicillina</li> <li>100 mg/ml streptomicina</li> <li>2 mM glutammina</li> </ul> </td></tr><tr><td colspan="4">Tabella 1. Elenco dei reagenti, dei materiali, delle attrezzature e dei mezzi.</td></tr></tbody></table>

trapianto di progenitori miogenici pluripotenti derivati da cellule staminali indotte simili a mesoangioblasti nei modelli di topo di rigenerazione muscolare

Transplantation of Induced Pluripotent Stem Cell-derived Mesoangioblast-like Myogenic Progenitors in Mouse Models of Muscle Regeneration

Gli iPSC derivati dal paziente potrebbero essere una fonte inestimabile di cellule per i futuri protocolli di terapia cellulare autologa. Le cellule staminali/progenitrici miogeniche derivate da iPSC simili ai mesoangioblasti derivati dai periciti (cellule staminali/progenitrici simili a mesoangioblasti derivate da iPSC: IDEM) possono essere stabilite da iPSC generati da pazienti affetti da diverse forme di distrofia muscolare. Gli IDEM specifici del paziente possono essere corretti geneticamente con diversestrategie (ad esempio vettori lentivirali, cromosomi artificiali umani) e potenziati nel loro potenziale di differenziazione miogenica dopo l'iperespressione del regolatore di miogenesi MyoD. Questo potenziale miogenico viene quindi valutato in vitro con specifici saggi di differenziazione e analizzato per immunofluorescenza. Il potenziale rigenerativo degli IDEM viene ulteriormente valutato in vivo, su trapiantointramuscolare e intra-arterioso in due modelli rappresentativi di topo che mostrano rigenerazione muscolare acuta e cronica. Il contributo degli IDEM al muscolo scheletrico ospite è quindi confermato da diversi test funzionali nei topi trapiantati. In particolare, il miglioramento della capacità motoria degli animali viene studiato con prove sul tapis roulant. L'innesto e la differenziazione cellulare vengono quindi valutati da una serie di test istologici e immunofluorescenza sui muscoli trapiantati. Nel complesso, questo documento descrive i saggi e gli strumenti attualmente utilizzati per valutare la capacità di differenziazione degli IDEM, concentrandosi sui metodi di trapianto e sulle successive misure di risultato per analizzare l'efficacia del trapianto cellulare.

I risultati rappresentativi riportati seguono i principali saggi in vitro/in vivo descritti nel flusso di lavoro nella figura 1. 48 ore dopo la somministrazione di 4OH-tamoxifene I nuclei mioD-positivi sono identificabili all'interno degli IDEM trasdotti MyoD-ER incoltura (Figura 2A). Le celle si fondono e si differenziano quindi in miotubi multinucleati (Figura 2B). Se trapiantati per via intramuscolare in un modello murino di lesione muscolare acuta, gli IDEM ...

I progenitori miogenici derivati da cellule staminali pluripotenti indotte (iPSC) sono promettenti candidati per le strategie di terapia cellulare per il trattamento delle distrofie muscolari. Questo protocollo descrive i trapianti e le misurazioni funzionali necessarie per valutare l'innesto e la differenziazione dei mesoangioblasti derivati dall'iPSC (un tipo di progenitori muscolari) nei modelli di topo di rigenerazione muscolare acuta e cronica.

Trapianto di progenitori miogenici pluripotenti derivati da cellule staminali indotte simili a mesoangioblasti nei modelli di topo di rigenerazione muscolare

Patient-derived iPSCs could be an invaluable source of cells for future autologous cell therapy protocols. iPSC-derived myogenic stem/progenitor cells ...

L'obiettivo generale di questa procedura è valutare il potenziale miogenico di progenitori muscolari derivati da cellule staminali pluripotenti indotte in modelli murini di rigenerazione muscolare acuta e cronica. Questo viene raggiunto innanzitutto valutando il potenziale miogenico delle cellule in vitro. Il secondo passaggio consiste nel trapiantare le cellule mediante iniezione intramuscolare.In alternativa, le cellule vengono iniettate nell'arteria femorale mediante una procedura microchirurgica. L'ultimo passaggio consiste nella valutazione del miglioramento funzionale del fenotipo distrofico negli animali trattati. Infine, saggi di immunofluorescenza e di istologia vengono utilizzati per dimostrare l'attecchimento e il contributo funzionale delle cellule donatrici ai muscoli dell'ospite.Questo metodo può contribuire a rispondere a domande fondamentali nel campo della rigenerazione del muscolo scheletrico, ad esempio nello studio di approcci basati sulla terapia cellulare. Le implicazioni di questa tecnica si estendono alla terapia delle distrofie muscolari, poiché potrebbero aprire la strada a strategie di terapia cellulare autologa che utilizzano progenitori derivati da cellule IPS. Sebbene questo metodo possa fornire informazioni sulle terapie basate su cellule staminali, può essere applicato anche ad altri sistemi, come il rilascio di molecole per via intramuscolare o intra-arteriosa, e successiva analisi dell'effetto sulla funzione e sulla morfologia muscolare.L'idea per questo metodo è nata quando abbiamo capito che la coltura di IPSL poteva fornire un approccio per superare alcune limitazioni delle cellule staminali adulte, come la disponibilità da biopsie tissutali e il loro potenziale di espansione. Iniziare generando una linea cellulare stabile di cellule transdotte con un vettore inducibile al tamoxifene che sovraesprime il regolatore della miogenesi MyoD. Dopo aver ricoperto con gel di matrice al 1% e aver lavato con mezzo di coltura, seminare le cellule transdotte in una piastra e incubare a 37 gradi Celsius in mezzo di crescita. Le cellule dovrebbero raggiungere la confluenza in uno o due giorni.Quando sono pronte, aggiungere un micromolare di idrossi tamoxifene nel mezzo di crescita. Dopo 24 ore, sostituire il mezzo di crescita con il mezzo di differenziamento, integrato con un micromolare di idrossi tamoxifene.Esaminare le colture giornalmente per la formazione di tubuli miotubulari e sostituire metà del mezzo con mezzo di differenziazione fresco ogni due giorni quando le colture sono pronte. Vengono utilizzate in saggi di trapianto.Qui vengono utilizzati topi distrofici e immunodeficienti per determinare il grado di attecchimento in seguito a trapianto intramuscolare. Trattare preventivamente gli animali con un'iniezione di tamoxifene 24 ore prima del trapianto. Le cellule devono inoltre essere trattate preventivamente con tamoxifene aggiunto al mezzo di crescita la notte precedente.Il giorno del trapianto, staccare le cellule mediante tripsina, contare e centrifugare, quindi lavare le cellule una volta in PBS prima della risospensione, sospendendole in PBS privo di calcio e magnesio a una concentrazione di tendenza alle sei cellule per 30 microlitri. Dopo aver anestetizzato l'animale e sanificato la cute, localizzare il muscolo tibiale anteriore. Identificare il punto di inserzione del tendine prossimale ed inserire l'ago.Posizionare la punta a due millimetri al di sotto di questo punto. Inserire cinque millimetri dell'ago con un'inclinazione di 15 gradi rispetto alla tibia ed iniettare lentamente la sospensione cellulare mentre si ritrae l'ago. Svuotare la siringa mantenendo due millimetri dell'ago ancora all'interno del muscolo.Prestare attenzione durante la rimozione dell'ago dal muscolo per evitare di versare la sospensione cellulare attraverso il percorso lasciato dall'ago. Seguendo le stesse procedure, le iniezioni gastroanemiche vengono eseguite a due millimetri sopra la giunzione miotendinea del tendine di Achille e del quadricipite. Le iniezioni femminili vengono effettuate a due millimetri sopra il tendine distale per il trapianto intra-arterioso.Pretendere gli animali e le cellule con tamoxifene come dimostrato in precedenza. Quando si è pronti per il trapianto, le cellule vengono preparate come precedentemente dimostrato, con l'eccezione che vengono filtrate prima della centrifugazione. Ri-sospendere il pellet in PBS privo di calcio e magnesio e aggiungere il 10% di colorante patent blue per permettere la visualizzazione della distribuzione della sospensione cellulare.Risospendere delicatamente le cellule nella siringa ed eliminare tutte le bolle d'aria prima dell'iniezione; dopo l'anestesia, rasare e disinfettare l'area come mostrato, praticare un'incisione di cinque-sette millimetri e localizzare il fascio femorale. Rimuovere con delicatezza la fascia connettivale che ricopre il fascio mediante pinzetta. Successivamente, separare con attenzione la vena femorale e il nervo dall'arteria introducendo delicatamente la punta della pinzetta tra di essi e allargando progressivamente l'apertura.La vena femorale è fragile. Fare attenzione a non schiacciarla durante il distacco dall'arteria femorale. Una volta separata, sollevare l'arteria con una punta della pinza e clampare l'arteria con l'altra punta.Con un ago da 30 G, perforare l'arteria e iniettare 50 microlitri della sospensione cellulare a valle della zona clampata a una velocità di infusione di circa cinque microlitri al secondo. Rimuovere lentamente l'ago e la pinza dall'arteria per ripristinare il flusso sanguigno all'arto. Applicare pressione con garza sterile per evitare sanguinamento e/o cauterizzare se necessario.Il colorante blu patent permette il riconoscimento immediato di un'iniezione correttamente eseguita; se iniettato correttamente, l'intero arto diventerà rapidamente di colore blu chiaro, suturare la ferita e monitorare gli animali fino al loro recupero. Somministrare analgesia per tre giorni e ispezionare la ferita. I cambiamenti giornalieri nella capacità motoria dei topi trattati vengono valutati mediante il test sul tapis roulant. Le misurazioni di base iniziano circa un mese prima del trattamento e vengono utilizzate per valutare il miglioramento di ciascun animale sottoposto a test.Il primo passo consiste nell'abituare gli animali all'esercizio prima del test. A tale scopo, impostare il tapis roulant a una velocità di sei metri al minuto per 10 minuti. Ripetere questa procedura ogni due giorni per una settimana.Dopo che si sono abituati al dispositivo, impostare l'inclinazione a 10 gradi e posizionare gli animali nelle corsie del tapis roulant. Accendere il tapis roulant con una velocità iniziale di sei metri al minuto. Dare una leggera spinta a qualsiasi animale che non sia disposto ad iniziare l'esercizio.Successivamente, avviare il cronometro e aumentare la velocità di due metri al minuto ogni due minuti non appena un animale si ferma nell'area di riposo per più di cinque secondi. Senza tentare di riattivare il tapis roulant, toccarlo delicatamente con un bastoncino per stimolare la ripresa dell'esercizio. Un topo è considerato affaticato quando si ferma nell'area di riposo per più di cinque secondi senza tentare di riattivare il tapis roulant.Dopo una serie di tre stimoli meccanici consecutivi, uno ogni cinque secondi, registrare la prestazione di ciascun animale e ripetere le misurazioni settimanalmente o ogni 10 giorni per almeno tre volte, a partire da due settimane dopo il trapianto cellulare. Ripetere la stessa procedura nei topi trattati dopo il test.Utilizzare confronti con il valore basale per valutare i cambiamenti nelle prestazioni. 48 ore dopo l'amministrazione di quattro idrossi tamoxifene, nuclei positivi per myo de sono identificabili all'interno degli elementi trasdotti da myo DER in coltura. Come mostrato qui.Dopo una settimana, le cellule si fondono e si differenziano in tubuli miotubulari multinucleati. Quando trapiantati per via intramuscolare in un modello speculare di lesione muscolare acuta, gli elementi contribuiscono alla rigenerazione del tessuto evidenziata dal tapis roulant. Il test di tolleranza all'esercizio mostra un miglioramento della capacità motoria nei topi trattati dopo il trapianto.Le analisi ex vivo dei muscoli trapiantati mostrano aree positive per GFP che rappresentano l'estensione della colonizzazione delle IMS nel tessuto ospite, dimostrando così che le cellule donatrici si integrano nel muscolo distrofico. In modo importante, le cellule trapiantate sono in grado di differenziarsi in vivo formando nuove fibre miocellulare scheletriche. Questo esempio mostra l'espressione della alfa sarcoglicana da parte delle IMS corrette geneticamente in topi skid beige null per la alfa sarcoglicana.La colorazione tricromica di Masson ha rivelato una riduzione della quantità di tessuto fibrotico nel muscolo trattato. Successivamente a questa procedura, metodi come il test FreeWheel, il saggio con Evan Blue Diop e la meccanica della fibra singola o del muscolo intero possono essere eseguiti per rispondere ad ulteriori domande riguardo al miglioramento della capacità motoria volontaria, della fragilità delle fibre e della forza specifica. Dopo aver visto questo video, si dovrebbe avere una buona comprensione di come valutare l'abilità di differenziazione muscolare, il potenziale di innesto e l'efficacia funzionale dei progenitori miogenici derivati da cellule IPS mediante saggi in vitro, in vivo ed ex vivo.

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Trapianto di progenitori miogenici pluripotenti derivati da cellule staminali indotte simili a mesoangioblasti nei modelli di topo di rigenerazione muscolare (Video) | JoVE Journal

Trapianto di progenitori miogenici pluripotenti derivati da cellule staminali indotte simili a mesoangioblasti nei modelli di topo di rigenerazione muscolare

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