不死化多能性耳前駆細胞(iMOP)細胞と耳分化を維持するための現在のプロトコルが説明されています。 感覚上皮ニューロンと螺旋神経節ニューロン(SGN)への分化を示す培養条件と分子マーカーが強調表示されています。
方法論記事
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不死化多能性耳前駆細胞(iMOP)細胞と耳分化を維持するための現在のプロトコルが説明されています。 感覚上皮ニューロンと螺旋神経節ニューロン(SGN)への分化を示す培養条件と分子マーカーが強調表示されています。
細胞置換療法のためのヒト人工多能性幹細胞(iPS細胞)または胚性幹細胞))の使用は大きな期待を秘めています。低収率や分化細胞の不均一な集団など、いくつかの制限が幹細胞治療の進行を妨げています。内耳細胞置換療法のための多数の機能有毛細胞およびらせん神経節ニューロン(SGN)の効率的な分化を促進するために、運命制限不死化多能性耳前駆細胞(iMOP)細胞株を作製しました。単一iMOP細胞の解離培養から始めて、塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)の離脱による細胞周期の終了と分化を促進するプロトコールが記載されました。bFGF離脱後の増殖細胞の有意な減少は、EdU細胞増殖アッセイを用いて確認されました。増殖の減少に伴って、分化が成功すると、分子マーカーの発現と形態学的変化がもたらされました。iMOP由来耳球におけるCdkn1b(p27KIP)およびCdh1(E-カドヘリン)の免疫染色を内耳感覚上皮への分化の指標として用い、Cdkn1bおよびTubb3(ニューロンβ-チューブリン)の免疫染色を用いてiMOP由来ニューロンを同定した。iMOP細胞の使用は、内耳神経感覚前駆細胞による細胞運命決定を理解するための重要なツールを提供し、多数のiPS細胞またはESC由来の有毛細胞およびSGNを生成するためのプロトコルの開発に役立ちます。これらの方法は、補充療法のための耳細胞を生成するための取り組みを加速させます。
内耳の器官、蝸牛、卵形嚢、球形嚢、および3つの半規管は、聴覚とバランスをとる能力を媒介します。蝸牛内では、有毛細胞が音を電気信号に変換し、それが螺旋神経節ニューロン(SGN)に中継されます。 SGNは活動電位を発射して、聴覚回路を通じて神経信号を伝播します。遺伝子変異、耳毒性薬、大きな音への曝露は、有毛細胞とSGNの死に寄与し、難聴を引き起こします1-4。 これらのセルは一度失われると、置き換えられません。iPS細胞とESCを使用して新生有毛細胞またはSGNを生成することは、内耳細胞置換療法に大きな期待が寄せられています5-8。多能性幹細胞と内耳由来の祖先細胞は、成熟のさまざまな段階で有毛細胞とSGNに分化できることが、目まぐるしく進歩しています。哺乳類胚性幹細胞(ESC)および人工多能性幹細胞(iPSC)は、機能的な有毛細胞およびSGNを生成するために使用できます9-11。哺乳類の内耳に由来する幹細胞および前駆細胞も、in vivo細胞対応物12-16の特性を持つ有毛細胞およびニューロンを形成することが示されている。
失われた有毛細胞とSGNを置き換えるためにiPS細胞またはESC由来の耳前駆細胞を使用するには、効率的な分化が必要です。内耳における接ぎ木された茎由来前駆細胞の不適切な分化または継続的な増殖は、内耳機能を悪化させ、内耳における奇形腫形成などの腫瘍形成リスクをもたらす可能性がある17。培養条件を開発し、耳前駆細胞の分化を理解することが明らかに必要です。これらの方法を開発する際の1つの戦略は、内耳の発達中に神経感覚前駆細胞によって行われた細胞運命の決定を再現することです。増殖を防ぎ、耳前駆細胞を有毛細胞またはSGNに誘導するプロトコルは、補充療法の安全性と有効性を向上させるのに役立ちます。
発達中、内耳は菱形5と6の間の制限領域で表面外胚葉が肥厚し、耳のプラコードとなることから始まります。耳プラコードが陥入して耳カップを形成すると、耳カップの前部領域にある細胞の集合体が、内耳の有毛細胞とニューロンの前駆体を含む神経感覚コンピテントドメイン(NSD)を生じさせる18。 内耳を発達させるマウス、ニワトリ、ゼブラフィッシュの運命マッピング研究は、感覚有毛細胞、周囲の支持細胞、および耳ニューロン19-22を生じさせる神経感覚前駆細胞の複数の集団を示唆しています。高移動度基転写因子Sox2は、感覚細胞の仕様に関与しており、内耳前駆細胞のマーカーとして使用されている23,24。 内耳のSox2発現レベルを低下させる低型変異は、蝸牛の有毛細胞、支持細胞、およびSGNの喪失をもたらす25,26。
細胞運命決定を受けている耳前駆細胞を研究するために、Sox2発現蝸牛前駆細胞由来の不死化多能性耳前駆細胞(iMOP)細胞株が以前に確立されました。iMOP細胞はもともと胚のE12.5-13.5蝸牛に由来し、c-Mycレトロウイルスに感染していました27.iMOP細胞は、耳球として知られるコロニー形成細胞として継続的に増殖し、有毛細胞、支持細胞、およびSGNに分化する能力を持っています27。iMOP細胞が異なる耳系譜に分化する能力を理解することで、これらの知見をiPS細胞またはESC由来の有毛細胞およびSGNを効率的に生成するための応用が可能になります。in vitro細胞培養による耳細胞の作製における重要な課題は、細胞が分化しているかどうかを判断するのに役立つ分化マーカーを持つことです。Cdkn1b(p27KIP)は、内耳の発達における分化の初期マーカーとして広く使用されてきましたが、iMOP細胞におけるCdkn1bの発現とそれが分化にどのように関連しているかについては対処されていません。 本研究では、現在の培養条件と、Cdkn1bの発現がiMOP分化の他のマーカーとどのように相関しているかについて説明します。
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1. IMOP細胞における自己再生を維持
2.凍結融解IMOP細胞
3.感覚上皮にIMOP細胞を分化
4.アッセイするEDU設立
5. IMOP由来ニューロンの区別
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IMOP細胞におけるbFGFの撤退下げます増殖
iMOP細胞の増殖能を減少させ、iMOP細胞の分化を開始するには、bFGFを培地から取り出しました。成長因子の離脱が増殖を減少させることを確認するために、EDUの取り込みを増殖アッセイとして使用しました。 (bFGFを含まない)iMOP培地(bFGFを含有)と感覚上皮培地で培養otospheresと共に培養otospheresからEDUを組み入れた細胞の割合を比較しました。 Otosphere培養物を回収し、固定し、ヌクレオチドアナログEDUでパルスしました。株式会社EDUヌクレオチドは、蛍光のAlexaFluor 488アジがクリック化学を用いて標識しました。 bFGFの不在下で増殖させたotospheresからの細胞は、bFGF( 図1A-F)を用いて培養細胞にEDUの相対的な取り込みの減少を示しました。サイズOなどotosphe...
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IMOP培養のモニタリング
自己再生を維持し、新規iMOP細胞株の分化を促進するためのプロトコルが記載されており、付加的なめっきフォーマット(表1)に含まれています。日常的拡大とiMOP細胞の分化に役立ついくつかの重要なステップが記載されています。多能性幹細胞培養と同様に、iMOP細胞は、理論的に無限の寿命を有します。細胞株が適切に維持されることを保証するために、iMOP培養物を定期的に細胞の生存、自己複製と分化能のために監視されます。解離後の細胞の生存率を決定するために、我々は、トリパンブルー染色を使用しています。一般的には、細胞の70%以上が解離した後に生存しています。 iMOP細胞内で自己複製を監視するには、C-MycおよびSox2の抗体を用いて免疫染色することは行われています。増殖培養条件の下では、iMOP細胞は〜18時間の倍加時間を持っています。行うか、自己再生マーカーの発現の変化時間をubling変更された自己複製の可能性の指標です。 iMOP細胞、感覚上皮細胞または...
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著者らは開示するものは何もない。
この作業は、ダンカン&ナンシー・マクミラン教授育成講座寄付基金(K.Y.K.)、ブッシュ生物医学研究助成金(K.Y.K.)、ラトガース大学教員開発助成金(K.Y.K.)によって部分的に支援されました。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| CoolCell LX アルコールフリー細胞凍結容器 | BioCision | BCS-405 | |
| 極低温バイアル (2 ml) | コーニング | 430654 | |
| 1.5 厚さガラスカバースリップ (丸型 12 mm) | 電子顕微鏡科学 | 72230-01 | |
| DMEM/F12 | ライフテクノロジー | ズ 11320-082 | |
| ニューロベース ミディアムライフ | テクノロジー | ズ 21103 | |
| リン酸緩衝生理食塩水 (PBS) pH 7.4 | ライフテクノロジー | ズ 10010-023 | |
| ハンクスバランス塩溶液(HBSS) | Life Technologies | 14025-092 | |
| B27サプリメント(50X)無血清 | Life Technologies | 17504-044 | 1 mlアリコートとして保存 |
| L-グルタミン(200 mM) | Life Technologies | 25030-081 | mlアリコートとして保存 |
| Natural Mouse Laminin | Life Technologies | 23017-015 | 1 mg/mLアリコートとして保存 |
| Click-iT EdU Alexa Fluor 488 | ライフ | テクノロジーC10337 | |
| Synth-A-凍結凍結保存メディア | ライフテクノロジー | ズA12542-01 | |
| Prolong Gold Antifade Mountant | Life Technologies | 47743-736 | 10 mg / ml 100 & micro;l aliquots |
| Moxi Z Mini 自動セルカウンター | Orflo | MXZ001 | |
| Moxi Z カセット Type S | オルフロー | MXC002 | |
| 組換えマウス線維芽細胞成長因子、塩基性 (bFGF) | Peprotech | 450-33 | H20 の 0.1% BSA に再懸濁し、20 mg/ml アリコートとして保存 |
| Poly-D-Lysine | Sigma | P7886 | 1X PBS に再懸濁し、10 mg/ml 100 µl アリコート |
| カルベニシリン、二ナトリウム塩 | サーモフィッシャーサイエンティフィック | BP2648-1 | 10 mM Hepes pH 7.4 に再懸濁し、100 mg/ml アリコートとして保存 |
| 5 ml ピペット個別包装ペーパーバック (200/ケース) | サーモフィッシャーサイエンティフィック | 1367811D | |
| 10 ml ピペット個別包装ペーパーバック (200/ケース) | サーモフィッシャーサイエンティフィック | 1367811E | |
| 組織培養処理バイオライト 24ウェルプレート | サーモフィッシャーサイエンティフィック | 130188 | |
| 組織培養処理バイオライト 6ウェルプレート | サーモフィッシャーサイエンティフィック | 130184 | |
| 組織培養処理済み6cmディッシュ | サーモフィッシャーサイエンティフィック | 130181 | |
| EMD Millipore Millex 滅菌シリンジ PVDF フィルター 細孔サイズ: 0.22 μm | サーモフィッシャーサイエンティフィック | SLGV033RS | |
| TipOne フィルターピペットチップ 0.1 - 10 μl 細長いフィルターチップ | USA Scientific | 1120-3810 | |
| TipOne フィルターピペットチップ 1 - 20 μl フィルターチップ | USA Scientific | 1120-1810 | |
| TipOne フィルターピペットチップ 1 - 200 μl フィルターチップ | USA Scientific | 1120-8810 | |
| TipOne フィルターピペットチップ 101 - 1000 μl フィルターチップ | USA Scientific | 1126-7810 | |
| 15 ml コニカルチューブ 滅菌 25 チューブ (500 チューブ) 20 袋 USA | サイエンティフィ | 1475-0511 | |
| 50 ml コニカルチューブ 滅菌 25 チューブ (500 チューブ)USA | Scientific | 1500-1211 |
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