多能性幹細胞から心筋細胞をin vitroで生成することで、基礎科学と臨床応用のための大量の心臓組織へのアクセスが可能になります。 このプロトコルでは、心房化因子Grem2を使用して、得られる心筋細胞の数を増やし、心房表現型を持つ心筋細胞を生成します。
多能性幹細胞から心筋細胞をin vitroで生成することで、基礎科学と臨床応用のための大量の心臓組織へのアクセスが可能になります。 このプロトコルでは、心房化因子Grem2を使用して、得られる心筋細胞の数を増やし、心房表現型を持つ心筋細胞を生成します。
多能性幹細胞からの心筋細胞の集団を生成するためのプロトコルが開発されてきたが、これらは一般に、混合表現型の細胞をもたらします。特定の筋細胞のサブタイプを含む研究を追求することに興味の研究者は、より多くの有向分化アプローチが必要。 Grem2、 インビボでの心房室形成するために必要な分泌BMPアンタゴニストによるマウス胚性幹(ES)細胞を処理することによって、心房表現型を有する心臓細胞の多数を生成することができます。操作MYH6-のDsRed-のNuc多能性幹細胞株の使用は、識別、選択、および心筋細胞の精製を可能にします。このプロトコルでは胚様体は、ハンギングドロップ法を用いて、MYH6-たDsRed-のNuc細胞から生成され、分化4日目(D4)まで懸濁状態に維持しました。 D4セルでGrem2で処理され、ゼラチンコーティングしたプレート上にプレーティング。 D8-D10大型契約エリア間の培養で観察し、拡大を続けるとメートルされていますD14を通してature。分子は、組織学的およびelectrophysiogical分析はGrem2処理細胞における細胞は、心房心筋細胞の生物学および様々な薬理学的薬剤に対するそれらの応答を研究するためのin vitroモデルを提供心房のような特徴を獲得示しています。
多能性幹細胞は、特にヒト1-5に、基礎研究および前臨床研究のための組織にアクセスすることは困難での宿主から細胞を生成し、研究するための強力なツールです。発達シグナル伝達経路の適切な調節は、所望の表現型の運命への多能性幹細胞の分化を指示することができます。多くのプロトコルは、多能性幹細胞から心筋6-14(CMS)を生成するために開発されています。これらのプロトコルは、一般的にTFGβスーパーファミリー(アクチビン、BMP、およびTGFβ)およびWnt外因性の成長因子および/ または小分子10,12-15の時限添加による経路の調節を伴います。これらのプロトコルは、一般のCMとなる細胞の割合を増加させるのに有効であるが、心房、心室、及び結節/伝導系の系統を示す細胞の混合集団を生成し、特異性を欠きます。特定の心臓を研究するために、より導か分化アプロサブタイプACHが必要です。
Gremlin2(ダンと短いためケルベロスまたはPRDCに関連Grem2、とも呼ばれるタンパク質)は、ゼブラフィッシュ16で心臓発生時に適切な心臓分化および心房室形成するために必要な分泌BMPアンタゴニストです。ただ、中胚葉マーカーT-ブラキュリと1のようなケルベロスのピーク発現させた後、分化4日目にGrem2との差別化胚性幹細胞を処理する、のCMの歩留まりを向上させ、主に心房系統14の細胞のプールを生成します。
組換えGrem2は分化細胞を治療するために使用され、標準的なタンパク質生産技術17を用いて作製することができるか、または商業的に購入することができます。これは、水溶液中で高度に可溶性であり、所望の時点で培養物に外因的に添加されてもよいです。
分化マーカーの代表的な発現を定量するためにRT-定量PCRを使用して追跡することができます心臓血管前駆細胞、心臓前駆体、および確定のCM。免疫蛍光法は、心臓の細胞型の空間的な分布を特定し、可視化するために使用することができます。
CMを同定および単離するためのレポーター系を使用する場合、純粋な集団を必要とするアプリケーションは、より容易に行われます。この目的のために、我々はαMHC-DsRedNucはマウスCGR8 ES細胞株14内に構築し導入しています。 CGR8細胞が拡大および分化アッセイ18を容易に 、フィーダー細胞なしで成長し、多能性のままです。 ES細胞株は、遺伝子プロモーター(MHCまたはMYH6α)心臓特異的アルファミオシン重鎖の下で核局在化シグナルとDsRedの蛍光タンパク質をコードする配列が含まれています。これらの細胞を用いて、CMは容易に特定し、定量化、細胞選別、電気生理学、薬物スクリーニング、および心房分化のメカニズムを研究するため、単離することができます。
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細胞培養培地、ソリューション、および試薬の調製。
ゼラチンの調製は、10cmの組織培養皿をコーティングしました
ゼラチンの調製6ウェル組織培養プレートをコーティング
4.胚性幹細胞培養
胚様体の5準備
注:遠心分離以外のすべてのステップは、無菌の組織培養フード内で行っています。
Grem2とEBの6めっきと治療
RT-qPCRのANALY 7.細胞解離妹
8.電気生理学的解析
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分化前に、多能性幹細胞は、コンパクトかつ自発的分化の自由であるべきです。 図1(a)に示す細胞が単数化およびプロトコルセクション5.1で説明したように液滴を掛けるために使用される準備ができています。 図1(b)に示す細胞が自然に分化していると懸滴の調製のために使用すべきではありません。
パネルは、図2に含ま分化2日目品質のEBでのショー正常に形成されたEBは、一般的に、図2に示すように最善内に均等に間隔をあけ、よく丸い吊り下がる形成している。分化2日目では、EBを球状の手配などの肉眼で見えるはずですハンギングドロップ( 図2)の先端に幹細胞を分化させます。プロトコルセクション5.3で説明するように、これらのEBは、ウォッシュダウンの準備ができています。
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このプロトコルは、日常的に心房系統の特徴であるのCMの割合が高いと文化を生成します。任意の分化プロトコルと同様に、分化に先立ったmESCの品質は、特に注意を与えられるべきです。たmESCは、日常的に適切な形態( 図1A)を監視する必要があります。前EBの形成に発生した自発的な分化が厳しく心臓の効率を制限すると( 図1B)を継代する前に削除する必要があります。 EBサイズも心臓に影響を与えます。 200とEBあたり1,000〜出発細胞数は、テストされているとEBあたり500個の細胞は、日常のCMの最高の数字を生成します。前日EB形成に継代された細胞はまた、より効率的に差別化する傾向があります。
「ハンギングドロップ」法は、このプロトコル25にEBSを生成するために使用されます。心臓分化ヘクタールのために使用したEBを作製するための他の方法26-29を報告されまし。 「ハンギングドロップ」の方法は、簡単で安価、容易に共通の細胞培養装置・材料と任意の実験室で採用され、細胞培養...
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この原稿の著者には、競合する金銭的利益はありません。
この作品は、NIHでサポートされていた「循環器病のメカニズムにプログラム:調査研修」HL083958とHL100398(AKH)と2T32HL007411-33を付与(JB)。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| GMEM | ライフテクノロジー | ズ11710 | |
| FBS | ライフテクノロジー | ズ10082 | |
| Glutamax | Life Technologies | 35050 | |
| LIF | EMDミリポア | ESG1107 | |
| ß-メルカプトエタノール | シグマ | M3148 | |
| IMDM | シグマ | I3390 | |
| 非必須アミノ酸 | Σ | M7145 | |
| 10 cm 組織培養プレート | Sarstedt | 83.3902 | |
| 10 cm 細菌性ペトリ皿 | VWR | 25384-342 | |
| 6 cm 細菌性ペトリ皿 | VWR | 25384-092 | |
| 6 ウェル組織培養プレート | Sarstedt | 83.3920 | |
| Gremlin 2 組換えタンパク質 | R&アンプ;D Systems | 2069-PR-050 | |
| 滅菌フィルターユニット | サーモフィッシャー | 09-741-02 | |
| ゼラチン (豚の皮から) | Sigma | G1890 | |
| 10X PBS, Sterile | Sigma | P5493 | |
| BSA | シグマ | 5470 | |
| 0.05%トリプシンEDTA解決 | Life Technologies | 25300054 | |
| DPBS、カルシウム、マグネシウムなし | Life Technologies | 14200 |
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