ここでは、機能、契約、心筋細胞のような細胞を生成するために若いヒト間葉系幹細胞源の心臓微分の潜在性を効率的に活用する方法を提案するの in vitro 。
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方法論記事
* These authors contributed equally
ここでは、機能、契約、心筋細胞のような細胞を生成するために若いヒト間葉系幹細胞源の心臓微分の潜在性を効率的に活用する方法を提案するの in vitro 。
心筋梗塞とその後虚血性連鎖結果心筋細胞、うっ血性心不全、世界の死亡率の一流の原因につながるの広汎な損失。間葉系幹細胞 (Msc) は、現在、侵襲的な技術を交換する細胞ベースの治療に有望なオプションです。MSCs は、心筋細胞の種類を含む、間葉系の系統に区別できるが、完全な機能的な細胞分化がまだ達成されていません。以前の差別化の方法は、薬理学的エージェントまたは成長の要因に基づいていた。しかし、もっと生理学的に関連する戦略には MSCs cardiomyogenic 変換を受けることも可能です。心筋細胞のような収縮細胞を生産する心筋細胞の送り装置の層に MSC 骨材を用いた微分法を紹介します。
ひと臍帯血管周囲細胞 (HUCPVCs) がより大きい微分よりも潜在的なを持っている示されている一般的骨髄 MSCs (BMSCs) など、MSC の種類を調査しました。ひきつづいて若いソースとして古いソースと比較して妊娠 (FTM) の HUCPVCs の cardiomyogenic の可能性を検討した.FTM の HUCPVCs プロパティを保持、子宮内immunoprivileged 培養 MSCs の小説、豊かな源である生体外で。HUCPVCs この分化プロトコル、FTM の用語を使用して (すなわち、心筋増強物の要因 2 C、心筋トロポニン T、心筋ミオシンの重鎖、信号規定する蛋白質の α とコネキシン 43) 心筋細胞マーカーの発現の増加によって示されるように、BMSCs と比較して大幅に増加した cardiomyogenic 分化を達成しました。彼らはまた彼らの低い HLA A 式と高い HLA G 式で実証としての有意に低い免疫原性を維持しました。分化の集計ベースを適用すると、FTM HUCPVCs は、潜在的なと心臓フィーダー層を共培養後 1 週間以内のセルのクラスターを契約、そう最初の MSC 型になって生成された高められた形成を示した。
我々 の結果はこの差別化戦略 FTM HUCPVCs などの若い MSCs の cardiomyogenic の可能性を効果的に活用することができることを実証してから、その再生効果で体内を向上させる潜在的な戦略ができるその体外前分化を示唆しています。
うっ血性心不全 (CHF) は、罹患率と死亡率の世界の一流の原因として保持します。スイスフランは、心筋細胞の大規模な損失と心筋梗塞 (MI)1の病理の結果として瘢痕組織の細胞の開発を多く発生します。中心部は部分的に自己更新器官が、豊かさと多くの場合受傷後適切に回復するが不十分となった高齢者の患者の機能で常駐幹・前駆細胞プール大幅組織再生を実行するための責任が減少します。従って、健康なドナー細胞の損傷を受けた心筋への移植を含む実験的治療法の開発に大きな関心があります。ドナー細胞だけでなく、組織の構造を復元、また影響を受けた心筋の機能回復を達成するために不可欠です。
ネイティブの心は心臓組織に常駐を採用し、受傷後の内因性骨髄由来幹細胞修復2,3,4。再生細胞ホストとドナー由来もありますは、適切な表現と効率的にかつ安全に失われた細胞を置換する機能と共に、改造の心筋の微小環境で関数を取得する能力を持っています。In vitro分化の方法は、高効率、幹細胞を用いた心筋細胞生産5,6を達成するために広く使用されています。心臓系統マーカーの発現プロファイルを使用して、心臓系統7に向かって幹細胞分化のプロセスを定義します。初期分化マーカー、NKX2.5、心筋増強因子 2 C など (Mef2c) および GATA48,9、cardiomyogenic プロセスの開始を示すことができます。差別化の有効性を評価するために一般的に使用される成熟心筋細胞マーカーが信号調節タンパク質 α (SIRPA)10, 心筋トロポニン T (cTnT)11、重鎖心筋ミオシン (MYH6)8,12,13, とコネキシン 43 (cx 43)14,,1516。胚性幹細胞 (Esc) と多能性幹細胞 (Psc) を使用してメソッドは徹底的に最適し、誘導要因、酸素および栄養素のグラデーションの詳細とアクション5,6,7,17,18の正確なタイミングについて説明しました。それにもかかわらず、ESC と PSC ベースの技術はまだ次善の電気生理学的および免疫学的機能19,20と共に複数の倫理と安全性懸念を提示します。多くの場合これらの細胞移植ホストは、immunorejection を体験し、永久的な免疫抑制を必要とします。これは、主に主要組織適合性の複雑な (MHC) 分子ホストとドナーおよび結果 T 細胞応答21までの不一致によるものです。ながら個々 の MHC クラス I 可能な解決策は、マッチング、やすく実習が拒絶反応の懸念を克服するために immunoprivileged では普遍的に細胞ソースが必要があります。
特に、BMSCs、臨床では、MSCs 用代替細胞ソースとして 1995年22で彼らの初期の説明から歯周組織再生用検討しました。MSCs は、ほぼすべての血管柄付き組織23で見つけることができる居住者の再生細胞であると考えられています。目的のソースからの分離、MSCs 文化で容易に拡張することができます、広範な傍分泌能力を持っている、しばしば immunoprivileged または免疫調節特性24,25を持っています。その安全性と有効性既に示されているいくつかの臨床研究で特に心筋再生3,26。
多くの MSC 差別化戦略は、変数効率 5-アザシチジン22や DMSO27、および成長のような Bmp5,7,28,29またはアンジオテンシン II30、形態形成の要因などの薬理学的エージェントを利用します。これらの戦略は、素朴な再生細胞はホーミングまたは傷害のサイトに配信されている後に発生する可能性が障害物に基づいていないただし、体内。もっと生理学的に関連する戦略は、一方が難しく定義し操作、組織微小環境自体からの信号を通して MSC 分化を誘起することを前提に基づいています。以前の研究は心臓セル lysates31または心室心筋32,33, への曝露が示されているまたは直接プライマリ心筋細胞の in vitro15,34, との接触が MSCs で心臓マーカーの発現を高めることができます。他の人は一部、BMSCs と心筋細胞39,40の融合生成初期の心筋が MSCs35,36,37,38, 心臓傷害の治療後特発性心筋を実証しています。私たちの知る限り、ヒト MSCs (hMSCs) の組織の任意のソースから機能、自発的に引き締まる心筋細胞がまだ報告されていません。
現在のコンセンサスは、MSCs のすべてが血管周囲細胞23から発生することです。周皮細胞プロパティを持つ若い MSCs は、ひと臍帯組織41,42,43の血管領域から分離できます。BMSCs と比較して HUCPVCs は、潜在的な増加の分化と他のいくつかの再生の利点、両方生体外で41,44とin vivo45,46,47を所有しています。特に、妊婦の胎児のインターフェイス ソース、HUCPVCs MSCs の大人の情報源と比較して有意に低い免疫原性があります。我々 の研究に焦点を当てて評価と FTM HUCPVCs、調査、MSCs の最年少のソースの前臨床応用増殖性と高い multilineage を増加するいると我々 は以前に、分化能力、cardiomyogenic 系統41を含みます。
ここでは、MSCs。 集計の完了 cardiomyogenic 差別化を達成するために誘導の力より良い条件モデル生体内で2D 付着性文化と比較して 3 D 環境を提供するように、粒の形成と心筋細胞の主要な送り装置の層を組み合わせたプロトコルを提案する.心臓フィーダー層を利用した MSCs の究極移植サイトの代表である環境を提供します。集合体を形成し、彼らの免疫特権を維持しながらアダルト BMSCs に比べて心臓表現型に到達する能力が高いを前または出生後のへその緒から分離された MSCs の若いソースにことを示します。心臓系統マーカー遺伝子の誘導発現細胞内急昇格以外 (すなわち、 cTnT および MYH6) および細胞表面蛋白質 (すなわちSIRPA と配列とコネキシン 43) 心筋細胞の特定、紹介は FTM HUCPVCs の微分の潜在性ことができますこの方法で活かされることや心筋細胞のような細胞を自発的に契約に上昇を与えることができます。
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動物を含むすべての研究は、ARRIVEガイドラインに従って実施および報告されました48。すべての研究は、機関研究倫理委員会の承認を得て実施されました(REB番号454-2011、サニーブルック研究所;REB 29889、トロント大学、トロント、カナダ)。すべての動物の処置は、University Health Network(カナダ、トロント)の動物管理委員会によって承認され、すべての動物は、実験動物の世話と使用に関するガイド、第8版(国立衛生研究所、2011年)に準拠して人道的なケアを受けました。
1. 組織培養
2. 初代ラット心筋細胞-MSC共培養液の調製
3. 集合体共培養の準備
4. フローサイトメトリー(FC)および蛍光活性化セルソーティング(FACS)
5. 免疫細胞化学(ICC)と顕微鏡
6. RNA単離と定量的RT-PCR
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HUCPVCsは、BMSCsと比較して、より高い凝集形成能およびCD49f発現レベルを示す:
hMSC(すなわちFTM HUCPVC、term HUCPVC、およびBMSC)の分化を誘導するため、未分化MSCの単一細胞懸濁液またはMSCを含むハンギングドロップ(Table 1)を、ラット一次心筋細胞単層上にそれぞれ移して、直接共培養または凝集共培養を構築した。3種類の異なるMSCは、直接共培養において同様の量と外見を示した(Figure 1A)。凝集共培養においてハンギングドロップを心筋細胞上に移してから2〜3日後(Table 1)、FTM HUCPVCおよびterm HUCPVCは、BMSC(180 µm ± 30 µm;
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幹細胞の心筋分化は、MSC のソースから心筋細胞のような細胞の生成に使用されているいくつかの異なる戦略と 2 年以上にわたって開発を進めています。これらの戦略の多くはただし、効率的ではありません、使用条件、環境移植細胞の出会い、生体内の代表的なよくないです。
既存のメソッドとは対照的は、ここで提示されたプロトコルはプライマリ心臓フィーダー層と MSC 形成の組み合わせを利用しています。主な心臓フィーダー層と同様に、hMSCs が移植時にさらされている、差別化環境を提供します。凝集体は、酸素と栄養のグラデーションを分化系列決定を開始する誘導効果を持つことができる環境を生成します。低酸素向き前処理を用いた PSC と ESC に基づく心臓差別化戦略と会合体形成幹細胞5,52,53この誘導効果を設けてください。さらに、3 D 構造より提供される細胞間の接続の体内に似て...
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博士クリフォード ・ l ・ Librach は、特許の共同保有者:最初の学期臍帯組織由来細胞の分離とファージのメソッドカナダ、オーストラリアで。
著者らは次のスタッフ メンバーに感謝し、彼らの貢献のための人員を研究: マシュー Librach、レイラ ・ Maghen、ターニャ A. Baretto、Shlomit Kenigsberg Andrée ゴーティエ ・ フィッシャー。この作品は、オンタリオ州研究基金 - 研究の卓越性 (ORF 日時、ラウンド #7) と作成プログラム株式会社によって支えられました。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 0.25% トリプシン/EDTA | Gibco | 25200056 | 細胞解離用 |
| Alpha-MEM | Gibco | 12571071 | HUCPVC および BMSC 培養培地用。 |
| PE標識抗ヒト/マウスCD49f抗体 | Biolegend | 313612 | |
| APC標識ヒトCx43/GJA1抗体 | R&のインテグリンマーカーD Systems | FAB7737A | 用Connexin 43マーカー |
| Genway Biotech Inc. | GWB-66FBD2 | FC | |
| FITC標識抗HLA-G [MEM-G/9]抗体 | Abcam | ab7904 | |
| FITC標識マウス抗ヒトSIRPA/CD172a抗体 | AbDの免疫原性マーカー Serotec/Bio-Rad | MCA2518F | FC |
| APC標識ヒトTRA-1-85/CD147抗体 | R&Dシステム | FAB3195A | FCおよびFACS FITC |
| 標識ヒトTRA-1-85/CD147抗体 | R&用ヒト細胞マーカーD Systems | FAB3195F | FCおよびFACSのヒト細胞マーカー |
| 抗コネキシン43/GJA1抗体 | Abcam | ab11370 | Cx43.ICC |
| ヤギ抗ウサギ IgG (H+L) 交差吸収二次抗体、Alexa Fluor 555 | Life Technologies | A-21428 | ICC |
| 抗肉体αアクチニン [EA-53] 抗体 | Abcam | ab9465 | aSARC 用。ICC |
| Goat anti-mouse IgM heavy chain cross-absorbed secondary antibody, Alexa Fluor 555 | Life Technologies | A-21426 | For ICC |
| Mef2C (D80C1) XP rabbit antibody | New England BioLabs Ltd. | 5030S | ICCロ |
| バ抗ウサギIgG(H + L)二次抗体、Alexa Fluor 488 | Life Technologies | A-21206 | ICC |
| 抗核(HuNu)(クローン235-1)抗体 | EMDミリポア | MAB1281 | ICC |
| MZ9.5 実体顕微鏡 | ライカ | イメージング凝集体用。 | |
| 1.5 ml 遠心分離機用マイクロチューブ | Axygen | MCT-150-C | 蛍光色素によるMSCの染色用。 |
| ImageJ | オープンソースの画像処理ソフトウェア。 | ||
| アリアII | UHN SickKids FC施設。細胞の選別用。 | ||
| 骨髄中皮間質間質細胞 | ロンザ | PT-2501 | BMSC、 |
| ウシ血清アルブミン | 、シグマ-アルドリッチ | A7030-100G | BSA。ICC |
| BrdU | EMD Millipore | MAB3424 | 注意:BrdUは強力な催奇形性物質であり、変異原性が疑われます。適切なトレーニングを確認し、使用前にSDSを参照してください。 |
| Canto II | BD | UHN SickKids FC施設。フローサイトメトリー用。 | |
| cDNA EcoDry Premix | Clontech/Takara | 639570 | For preparation of cDNA for qPCR |
| CellTracker Green CMFDA Dye | Life Technologies | C7025 | 細胞質の蛍光イメージング |
| Countess automated cell counter | Invitrogen Inc. | C10227 | 細胞計数用 |
| DMEM-F12 | Sigma-Aldrich | D6421 | ラット初代心筋細胞培養液用。 |
| ダルベッコのリン酸緩衝生理食塩水 | Gibco | 10010023 | D-PBS, Ca2+, Mg2+ |
| EVOS | Life Technologies | 自社製蛍光顕微鏡 | |
| FACSCalibur | BD | 社内.フローサイトメトリー用。 | |
| ウシ胎児血清(ハイクロン) | GEヘルスケア | SH3039603 | FBS.細胞培養培地の成分。 |
| IDT Prime Time qPCR probes | Integrated Data Technologies FAM | fluorophore | http://www.idtdna.com/pages/products/gene-expression/primetime-qpcr-assays-and-primers |
| Lab Vision PermaFluor 水性封入剤 | ThermoScientific | TA-030-FM | ICC |
| LSR II | UHN SickKids FC施設。フローサイトメトリー用。 | ||
| MoFlo Astrios | Beckman Coulter | UHN SickKids FC施設。細胞の選別用。 | |
| 正常なヤギ血清 | 細胞シグナル伝達技術 | 5425S | NGS。ICC |
| Nunc Lab-Tek IIチャンバーカバーガラス、8ウェル | Thermo Scientific Nunc | 155409 | ICC |
| OmniPur Triton X-100 界面活性剤 | EMD Millipore | 9410-OP | ICC |
| パラホルムアルデヒド、16%溶液、EMグレード | 電子顕微鏡科学 | 15710 | ICCの細胞固定用。 |
| ペニシリン/ストレプトマイシン | Gibco | 15140122 | 細胞培養培地の成分。 |
| プライマー | Sigma | カスタムスタンダード DNA オリゴ、脱塩、0.2 μmol | CTnT_F: GGC AGC GGA AGA GGA TGC TGA A; CTnT_R: GAG GCA CCA AGT TGG GCA TGA ACG A; MYH6 F: GCA AAG TAC TGG ATG ACA CGC T; MYH6 R: GTC ATT GCT GAA ACC GAG AAT G Quorum |
| Spinning Disk Confocal | Zeiss | SickKids Imaging Facility | |
| ReproCardiohiPS細胞由来心筋細胞 | ReproCell | RCD001N | qPCR用ポジティブコントロール |
| RNeasyミニキット | Qiagen | 74106 | qPCR用RNAを単離 |
| Rotor-Gene SYBRグリーンPCRキット | Qiagen | 204074 | マスターミックスによるqPCR用 |
| RPMI 1640 | Gibco | A1049101 | MSC用、単球共培養培地。 |
| TaqMan qPCR プライマーアッセイ | サーモフィッシャーサイエンティフィック | 4444556 | qPCR トリ |
| パンブルー | ライフテクノロジー | T10282 | 生存率とカウントのための細胞の染色 |
| トリプ | シン Gibco | 272500108 | 細胞解離用 |
| Volocity | Perkin-Elmer | Volocity 6.3 | イメージングソフトウェア |
| 0.2 μmポアフィルター | サーモフィッシャーサイエンティフィック | 566-0020 | 組織培養培地の滅菌用 |
| HERAcell 150i CO2 インキュベーター | サーモフィッシャーサイエンティフィック | 51026410 | 細胞のインキュベーション用 |
| ダルベッコのリン酸緩衝生理食塩水 | Sigma-Aldrich | D8537 | PBS. 1X, 塩化カルシウムおよび塩化マグネシウムなし |
| 鉗子 | Almedic | 7727-A10-704 | ネズミの心臓を手渡すため。同様の鉗子を使用できます。 |
| はさみ | ファインサイエンスツール | 14059-11 | ネズミの心臓をミンチにするため。湾曲したハサミをお勧めします。 |
| 50 mL チューブ | BD Falcon | 352070 | 心筋細胞採取および一般組織培養手順中の収集用 |
| 15 mL チューブ | BD Falcon | 352096 | 一般組織培養手順用 |
| 6 ウェルプレート | Thermo Scientific Nunc | CA73520-906 | 組織培養用 |
| 10 cm 組織培養皿 | Corning | 25382-428 | 凝集体形成用 |
| Axiovert 40C 顕微鏡 | ツァイス | 組織培養とプロトコルの残りの部分を通じた明視野イメージング用 | |
| 70 μm細胞ストレーナー | フィッシャーブランド | 22363548 | フローサイトメトリーまたはソーティングの前に単一細胞懸濁液を確保するため |
| Triton X-100 | EMD Millipore | 9410-1L | 透過化溶液に使用 |
| Cx43局在の可視化に使用される染色 |
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