ここでは、レトロウイルスを媒介としたGata4、Tbx5、Mef2cのポリシストロニックコンストラクトによる送達を使用したiCMの生成のためのプロトコルについて説明します。このプロトコルは、効率と品質が向上した比較的均質な再プログラムされた細胞集団をもたらし、iCMリプログラミングの将来の研究に価値があります。
方法論記事
ここでは、レトロウイルスを媒介としたGata4、Tbx5、Mef2cのポリシストロニックコンストラクトによる送達を使用したiCMの生成のためのプロトコルについて説明します。このプロトコルは、効率と品質が向上した比較的均質な再プログラムされた細胞集団をもたらし、iCMリプログラミングの将来の研究に価値があります。
誘導された心筋細胞へ心臓線維芽細胞(CFS)の直接変換(ICMS)は、心臓病の治療のための代替戦略を提供することにより、再生医療のための大きな可能性を保持しています。この変換は、GATA4(G)、MEF2C(M)及びTBX5(T)として定義された要素の強制発現によって達成されています。伝統的には、ICMSは、これらの個々の因子を発現するウイルスの混合により生成されます。しかし、効率性を再プログラミングすることは比較的低く、 インビトロ G、M、T-形質導入線維芽細胞のほとんどは、それが困難な再プログラミングのメカニズムを研究すること、完全に再プログラムさになりません。我々は最近、G、Mの化学量論は、Tは、効率的なICMの再プログラミングのために重要であることを示しています。 M、我々のポリシストロンMGTベクトル(以下、MGTと呼ばれる)有意に増加した再プログラミング効率を使用することによって達成GとTの低レベルの相対的な高レベルのG、M、Tの最適な化学量論およびインビトロでの改善されたICMの品質。ここでは、心臓線維芽細胞からMGT構築物ICMSを生成するために使用される方法の詳細な説明を提供します。心臓線維芽細胞の単離、再プログラミングおよび再プログラミングのプロセスの評価のためのウイルスの生成はまた、ICMSの効率的かつ再現可能な生成のためのプラットフォームを提供するために含まれます。
心血管疾患は依然として世界中で主要な死因であり、年間1730万人が死亡しています1。心筋梗塞(MI)や進行性心不全による心筋細胞の喪失は、罹患率と死亡率の主な原因です2。再生能力が限られているため、成体の哺乳類の心臓は通常、損傷後のポンプ機能障害と心不全に苦しんでいます3-6。そのため、心疾患の治療や疾患モデリングのために、in vivoおよびin vitroで心筋細胞を効率的に(再)生成することは、取り組むべき重要な課題です。
最近の直接リプログラミングの開発は、多能性状態を経ることなく、細胞を一つの分化した表現型から別の表現型に直接再プログラムするもので、再生医療のための有望な代替アプローチを提供します。哺乳類の心臓には豊富な心臓線維芽細胞(CF)が含まれており、これは心臓の細胞の約半分を占め、損傷時に大量に増殖します7-9。したがって、CFの膨大なプールは、機能的なCMに直接再プログラムすることができれば、再生治療のための新しいCMの内因性供給源として機能する可能性があります。Gata4(G)、Mef2c(M)、Tbx5(T)などの転写因子の組み合わせは、マイクロRNAまたは低分子の有無にかかわらず、線維芽細胞をiCMにリプログラミングできることが示されています10-26。重要なことに、この変換はインビボでも誘発することができ、その結果、梗塞性心臓16,27-29における心機能の改善および瘢痕サイズの縮小をもたらす。これらの研究は、直接的な心臓リプログラミングが、負傷した心臓を治癒する潜在的な方法である可能性があることを示しています。しかし、iCMのリプログラミングの効率の低さは、さらなるメカニズム研究の大きなハードルとなっています。さらに、心臓のリプログラミングの再現性は、この技術の別の物議を醸す問題です11,30,31。
ごく最近、私たちは単一のmRNAに同一の2A配列を持つすべての可能なスプライシング順序でG,M,Tをコードするポリシストロニックコンストラクトの完全なセットを生成しました。これらのポリシストロン構造体は、さまざまなG、M、およびTタンパク質の発現レベルをもたらし、これにより、リプログラミング効率が大幅に異なりました25。MGTと名付けられた最も効率的なコンストラクトは、比較的高いMef2cと低いGata4およびTbx5の発現を示し、リプログラミング効率を有意に改善し、CMマーカーの発現、堅牢なカルシウム振動、および自発的な拍動25を備えた大量のiCMを産生した。さらに、MGTポリシストロニックコンストラクトを使用することにより、私たちの研究では、複数のベクターの使用を回避し、G、M、Tの均一な発現比で細胞を生成し、心臓リプログラミング研究のための改善されたプラットフォームを提供しました。実験の再現性を高めるために、ここでは、線維芽細胞の単離方法、レトロウイルス担持MGTカセットの作製方法、iCMの生成方法、およびリプログラミング効率の評価方法について詳しく説明します。
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
ここで説明するプロトコルは、新生児マウスを使用しています。動物のケアと実験は、ノースカロライナ大学チャペルヒルでの実験動物医学(DLAM)の部門によって確立されたガイドラインに従って行われています。
バッファとメディアの作製
新生児マウスの心臓線維芽細胞の2世代
ICMの再プログラミングのためのレトロウイルスの3世代
注:無菌条件下でBSL2生物学的安全キャビネットで次の手順を実行します。トランスフェクションされた細胞、ピペットチップおよびチューブの適切な処分は、環境と健康の危険のリスクを回避することをお勧めします。
心臓線維芽細胞の再プログラミング4.
初期化の効率の5免疫細胞化学的解析
初期化の効率の6 FACS分析
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
再プログラミングステップは、MGTの導入後、細胞を再プログラミングにおけるGFP発現は、形質導入した細胞の3ピューロマイシン選択が3日目から始まり、PMX-puroの場合、最初の2週間の間、維持され、早ければ一日として検出することができた。 図1の模式によって要約されています-MGT構築物が使用されます。 14日目に10日目では、cTnTのとαActininなどの心臓マーカーの発現が開始線維芽細胞が心筋細胞に向かって再プログラミングを受けていることを示し、両方のICC( 図2B、ステップ5)およびFACS( 図2A、ステップ6)によって検出される可能性があります運命。

図1:各時点での直接の心臓再プロ...
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
このプロトコルを使用するときに成功したICMの世代のために、全体的な効率に影響を与えるいくつかの重要な要因があります。特に繊維芽細胞を開始する条件及びレトロウイルスをコードするMGTの品質が大幅に再プログラミングの効率に影響を与えることができます。
それは可能な限り新鮮で健康的な線維芽細胞を生成することが重要です。外植片が皿上にプレーティングした後に外植片培養法では、線維芽細胞は、7日前に使用することができます。酵素消化法のために、線維芽細胞は、初期の単離の次の日として使用することができます。凍結や再プログラミングのための線維芽細胞を継代することはお勧めできません。線維芽細胞のこれらの追加の治療は大幅に初期化の効率が低下します。播種密度は、再プログラミングの効率に影響を与える別の重要な要因です。細胞がまばらに播種する場合、それらは、不規則な細胞形態を有すると大きなサイズの不健康になる傾向があります。めったに共同ませんULDこれらの細胞は、ICMSに変換されます。細胞があまりにも密に播種された場合、ウイルス感染のMOI(感染多重度)が低下します。感染していない線維芽細胞の過剰増殖が大...
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
著者らは開示するものは何もない。
UNC Flow Cytometry CoreおよびUNC Microscopy Coreからの専門的な技術支援に感謝します。Qian研究室とLiu研究室の皆さんには、原稿に対する有益な議論と批評をいただき、感謝いたします。この研究は、NIH/NHLBI R00 HL109079 Liu博士への助成金、および米国心臓協会 (AHA) Scientist Development Grant 13SDG17060010 およびEllison Medical Foundation (EMF) New Scholar Grant AG-NS-1064-13 to Dr. Qian の支援を受けました。
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 抗心筋トロポニン T | Thermo Scientific | MS-295-PO | 1:200 (FACS用) 1:400 (ICC |
| 用) 抗GFP | Life Technologies | A11122 | 1:500 (FACSとICCの両方 |
| 抗aActinin | Sigma-Aldrich | A7811 | 1:500(FACSとICCの両方 |
| 抗コネキシン43 | Sigma-Aldrich | C6219 | 1:500 (1:500)ICC |
| anit-Mef2c | Abcam | ab64644 | 1:1,000 ICC用 |
| anti-Gata4 | Santa Cruz Biotechnology | sc-1237 | 1:200 for ICC |
| anti-Tbx5 | Santa Cruz Biotechnology | sc-17866 | 1:200 for ICC |
| Alexa Fluor 488–共役ロバ抗ウサギIgG | Jackson ImmunoResearch Inc | 711-545-152 | 1:500 FACSとICCの両方 |
| Alexa Fluor 647–共役ロバ抗マウスIgG | Jackson ImmunoResearch Inc | 715-605-150 | 1:500 FACSとICCの両方 |
| 細胞内染色のためのCytofix/Cytopermキット | BD Biosciences | 554722 | |
| Rhod-3 Calcium Imaging Kit | Life Technologies | R10145 | |
| Thy1.2マイクロビーズ | Miltenyi Biotec | 130-049-101 | |
| DAPI | 付きVectashieldソリューションベクターラボ | H-1500 | |
| FBS | Sigma-Aldrich | F-2442 | |
| トリプシン-EDTA (0.05%) | Corning | 25-052 | |
| PRMI1640 medium | Life Technologies | 11875-093 | |
| B27 supplement | Life Technologies | 17504-044 | |
| IMDM | Life Technologies | 12440-053 | |
| Opti-MEM低血清 ミディア | ライフテクノロジー | 31985-070 | |
| M199 ミディアム | ライフテクノロジー | ズ 10-060 | |
| DMEM、高グルコース | ライフテクノロジー | ズ 10-013 | |
| ペニシリン-ストレプトマイシン | コーニング | 30-002 | |
| 非必須アミノ酸 | ライフテクノロジー | ズ 11130-050 | |
| リポフェクタミン 2000 | ライフテクノロジー | ズ 11668500 | |
| ブラストサイジン | ライフテクノロジー | ズ A11139-03 | |
| ピューロマイシン | ライフテクノロジー | ズ A11138-03 | |
| コラゲナーゼ II | ワージントン | LS004176 | |
| ポリブレン | ミリポア | TR-1003-G | |
| トリトン X-100 | フィッシャー | BP151-100 | |
| CaCl2 | Sigma-Aldrich | C7902 | |
| HEPES | Sigma-Aldrich | H4034 | |
| NaCl | Sigma-Aldrich | BP358-212 | |
| KCl | Sigma-Aldrich | PX1405 | |
| Na2HPO4 | Sigma-Aldrich | S7907 | |
| グルコース | Sigma-Aldrich | G6152 | |
| ウシ血清アルブミン | フィ | ッシャー9048-46-8 | |
| パラホルムアルデヒド | EMS | 15714 | |
| レトロウイルス沈殿液ALSTEM | VC-200 | ||
| 0.4%トリパンブルー溶液 | Sigma-Aldrich | T8154 | |
| ラチン | Sigma-Aldrich | G1393 | |
| CaCl2 および MgCl2 (D-PBS, 1x) | Sigma-Aldrich | D8537 | |
| HBSS (Hanks Balanced Salt Solution) | Corning | 21022 | |
| LS カラム | Miltenyi Biotec | 130-042-401 | |
| 0.45 μm 酢酸セルロースフィルター | Thermo Scientific | 190-2545 | |
| 24ウェルプレート | Corning | 3524 | |
| 10 cm 組織培養ディッシュ | Thermo Scientific | 172958 | |
| 60 mm センターウェル培養ディッシュ | Corning | 3260 | |
| 96 Well Clear V-Bottom 2 ml ポリプロピレン ディープ ウェル プレート | Denville Scientific | P9639 | |
| ポリスチレン丸底チューブ セル ストレーナー キャップ付き | BD Biosciences | 352235 | |
| 遠心分離機 | Eppendorf | 5810R | |
| Vortexer MINI | VWR | 58816-121 | |
| EVOS FL Auto Cell Imaging System | Life Technologies | AMAFD1000 | |
| MACS MultiStand | Miltenyi Biotec | 130-042-303 | |
| MidiMACS Separator | Miltenyi Biotec | 130-042-302 | |
| 丸型ガラスカバースリップ | Electron Microscopy Sciences | 72195-15 |
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
このJoVE記事のテキストまたは図の再利用許可をリクエスト
許可をリクエスト