方法論記事

体外ヒト間葉系幹細胞の心筋細胞のような細胞への分化

DOI:

10.3791/55757

2017年8月9日

* These authors contributed equally

この記事について

サマリー

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

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

要約

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

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。

概要

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

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41,44in 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。

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。

プロトコル

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

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

  1. 培養FTM HUCPVC、用語HUCPVC(以前に確立され、それぞれにn≥3つの独立したライン)42およびα最小必須培地(MEM)中の市販のBMSCに10%のウシ胎児血清(FBS)と1%のペニシリン/ストレプトマイシン(P / S)カクテルを補給。Dulbecco's Modified Eagle Medium: 10% FBS and 1% P/S.
    を含有する栄養混合物 F-12 (DMEM-F12) でのラット初代心筋細胞と MSC-心筋細胞共培養 注:0.2μmフィルターを使用して培地を滅菌します。調製した培地溶液は、4°Cで最大3週間保存してください。
  2. 加湿インキュベーター(相対湿度95%、37°C、CO25%)で細胞培養を維持し、位相差顕微鏡で測定する70〜80%のコンフルエント度で継代します。使用する組織培養ディッシュのサイズに適した量の培地を使用してください(例:10cmディッシュに10 mL、6ウェル組織培養プレートにウェルあたり2 mL)。これらの培養条件は、プロトコルの期間中使用します。
  3. 継代またはMSC-心筋細胞共培養確立のために、解離酵素溶液(6ウェルプレートに2 mL/well)を使用してMSC単分子膜を解離し、37°Cで4分間インキュベー
  4. トします。
  5. 解離した細胞を15 mLチューブに移し、400 x gで5分間遠心分離します。
  6. 細胞ペレットを乱さずに上清を吸引し、自動セルカウンターを使用してカウントに適した1 mLの培養培地に細胞を再懸濁します。次のプロトコルセクションで説明されているように、セルをシードします。

2. 初代ラット心筋細胞-MSC共培養液の調製

  1. 一次心筋細胞を単離するための心臓組織を採取します。
    1. ラットの子犬(生後5〜6日)をCO2窒息を使用して安楽死させます。CO2チャンバーを20%のガス置換に設定します(流量= 0.2 xチャンバー容積/分)。ピンチ反射がないことで出口を確認します。
    2. 滅菌された器具(鉗子や湾曲したハサミなど)を使用して、主要な血管が接続されている心房を切除します41。氷上で1%P/S(PBS-P/S)を含む滅菌PBSを含む50mLチューブに心臓を移します。
    3. 心室を半分に切り、10 cmの皿に10 mLのPBS-P / Sを氷の上に置いて血液を洗い流します。湾曲したハサミを使用して、心室壁を小片(直径= 2〜3 mm)に切ります。
    4. 血清学的ピペットを使用して10〜12匹の動物から心臓片を50mLチューブに移し、それらを落ち着かせます。
    5. ハートピースを取り外すことなく、できるだけ多くのPBS-P / Sを取り外します。新しいPBS-P / Sを10mL追加します。
  2. 心臓組織を消化して心筋細胞を分離します。
    1. ハートのピースが落ち着くのを待ちます。PBS-P/SをPBS中の0.15%トリプシン10mLと交換し、37°Cで10分間振とうします。
    2. 上清を捨てます。ステップ2.2.1で説明した消化をさらに3回繰り返しますが、上清を10 mLの100% FBSが入った50 mLの収集チューブにデカントします。
  3. 細胞を遠心分離(400 x g、5分)し、上清を吸引します。10% FBSと1% P/Sを含むDMEM-F12に細胞を再懸濁し、6ウェルプレート(1 x 105細胞/cm2、ウェルあたり2 mLの培地)に播種します。
  4. 1時間後、非接着細胞を含む培地を50mLチューブに移し、付着した細胞を廃棄します。懸濁液中の細胞をカウントし、新しい6ウェルプレート(1 x 105細胞/cm2、ウェルあたり10% FBSと1% P/Sを含む2 mLのDMEM-F12)に再播種します。
  5. ブロモデオキシウリジン(BrdU).
    で細胞増殖を阻害します。 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が提供されていることを確認し、使用前に安全データシートを参照してください。
    1. 細胞が付着したら、6ウェルプレートの培地を、10% FBS、1% P/S(ウェルあたり2 mLの培地)、および5 μM BrdUを含むDMEM-F12と交換します。16時間(37°C、5%CO2)インキュベートします。
    2. BrdU含有培地を取り出し、10%FBSと1%P/Sを含むDMEM-F12(ウェルあたり2mLの培地)と交換します。
  6. 染色済みMSCを調製します。
    1. MSC培養物が10cm皿中で70〜80%のコンフルエントになったら、培地を取り出し、3mLの細胞解離溶液を加えます。皿を37°Cおよび5%CO2で5分間インキュベー
    2. トします。
    3. 解離した細胞を15 mLチューブに移し、400 x gで5分間遠心分離します。
    4. 細胞ペレットを乱さずに上清を吸引し、10% FBSおよび1% P/Sを含むDMEM-F12 mLに細胞を再懸濁して、自動セルカウンターを使用してカウントします。
    5. 細胞を1 x 106 MSC/mLの濃度に希釈し、10%のFBSと1%のP / Sを含むDMEM-F12
    6. を溶解します。
    7. MSCを、1.5 mL遠心チューブ内の生存可能な転写不能な蛍光色素(5 μM、30分、37°C、5% CO2)と1時間インキュベー
    8. トします。
    9. チューブを400 x gで5分間遠心分離し、上清を吸引し、ペレットを10% FBSおよび1% P/Sを含むDMEM-F12に再懸濁して、細胞濃度1 x 106 MSC/mLにします。これを合計3回繰り返します。
  7. MSCを心筋細胞に移し(ステップ2.5.2)、6ウェルプレートのウェルあたり10×104細胞の濃度で移します。

3. 集合体共培養の準備

  1. 10% FBSおよび1% P/Sを添加したα-MEM中のMSCs(2 x 104細胞/mL培地、継代#≤ 6)の単一細胞懸濁液を調製します(ステップ2.6を参照).
    注:細胞の継代については、プロトコルのセクション1を参照してください。または、ステップ2.6に従ってMSCを事前に染色します。
  2. 10 cm組織培養皿(1蓋あたり最大50滴)の蓋の内面に25 μL滴の細胞懸濁液(500細胞)を配置することにより、凝集体形成を開始します。PBS-P/S を含む底面の対応物に蓋を置き、37 °C および 5% CO2.
    でインキュベートします。 注:液滴の蒸発を避けるために、5〜7 mLのPBS-P / Sを吊り下げ液滴の下の培養皿に入れます。
  3. 実体顕微鏡を使用して、3日後の液滴中の凝集体形成を観察します。50滴中40滴以上に形成された凝集体が含まれている場合は、1mLマイクロピペットを使用して蓋から滴を収集し、凝集体を直接初代ラット心筋細胞単層(ステップ2.1-2.7で調製、10滴/ウェル)に移します。骨材の完全性を保つために、激しいピペッティングは避けてください。
  4. 凝集体共培養物をインキュベーターで最大2週間保持し、培地の全容量(10%FBSと1ウェルあたり1%P/Sを含む2 mLのDMEM-F12)を72時間ごとに交換します。
    1. フィーダーセル層に付着した凝集体を明視野顕微鏡で毎日観察します。観察されたら、収縮する骨材を記録します。
  5. 分析用の骨材を準備します。
    1. 培地を取り出し、6ウェル組織培養皿のウェルあたり2 mLのPBSを加えます。PBSを取り出し、ウェルごとに2 mLの解離溶液を加えます。37°Cおよび5%CO2で3分間インキュベートします。
    2. 400 x gで5分間遠心分離し、細胞ペレットを得ます。後続のステップ(ステップ4.1、5.1、および6.1を参照)で説明しているアプリケーション用に指定されているように、培地に再懸濁し、70μmのセルストレーナを通過します。

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)

  1. 細胞懸濁液(3% FBSを含むPBSの200 μLに1 x 105細胞)を蛍光色素標識(FITCまたはAPC)一次抗体(FCの場合はCD49f、Cx43、TRA-1-85、HLA-A、HLA-G、SILPA、FACSの場合はTRA-1-85、1:40)と4°Cで30分間インキュベートし、光から保護します。
  2. 遠心分離(400 x g、5分)し、1 mLのPBS(FC用3% FBS)またはPBSと0.5% FBS製(FACS)に再懸濁します
    注:MSCのFCは、Hongらによって最適化されました41.
  3. 細胞を暗所で4°Cに維持し、FC(少なくとも1 x 104イベント)またはFACSで分析する準備が整います。説明されているようにセルを並べ替えます41。6ウェルプレート(1 x 104細胞/ウェル、10% FBSと1% P/Sを含む2 mLのDMEM-F12)でTRA-1-85ハイポジティブソーティング細胞を1時間以内で再プレートします
    注:TRA-1-85ヒト細胞表面抗原のゲーティング戦略については、補足図を参照してください。

5. 免疫細胞化学(ICC)と顕微鏡

  1. 共培養(ステップ3.5.2)またはFACS(セクション4)から得られた細胞懸濁液をチャンバースライド(1 x 104細胞/ウェル、10%FBSおよび1%P/S/ウェルを含む2 mLのDMEM-F12/ウェル)に再播種します。細胞を組織培養インキュベーターで一晩接着させます(条件についてはセクション1を参照)。
  2. 3 mLの4%パラホルムアルデヒド(PFA)をPBS中で室温で15分間使用して細胞を固定します。1%ウシ血清アルブミン(BSA;PBS-BSA)を5分間洗濯
    注意:PFAを取り扱う際は、適切な個人用保護具を着用してください。
  3. 3 mLのPBS-BSAに0.1% Triton X-100で細胞を透過処理します。細胞内抗原(アルファサルコメアアクチニン(aSarc)およびCx43)については室温で10分間、核内抗原(Mef2cおよびヒト核抗原(HuNu))については25分間インキュベートします。1回の洗浄につき、PBS-BSAを3mLで5分間3回洗浄します。
  4. 5% 正常ヤギ血清(NGS)と 1% BSA を含む 3 mL の PBS で、室温で 15 分間、非特異的抗体反応に対してサンプルをブロックします。1回の洗浄につき、PBS-BSAを3mLで5分間3回洗浄します。
  5. 1:200に希釈したPBS-BSAの3 mLで1:200に希釈した一次抗体(Mef2c、aSarc、Cx43、HuNu)で細胞をインキュベートし、4°Cで一晩インキュベートします。
  6. 1
  7. 回の洗浄につき、3 mLのPBS-BSAを5分間3回洗浄し、室温で二次抗体と30分間インキュベートします。1回の洗浄につき、PBS-BSAを3mLで5分間3回洗浄します。
  8. 染色した標本を3 mLの封入剤で保存します。
  9. 蛍光顕微鏡を使用して画像を取得します。10倍対物レンズ(NA = 0.3)と20倍対物レンズ(NA = 0.45)を使用して、低倍率イメージングを行います。使用する二次抗体には、GFP(例 = 470/22 nm、em = 525/50 nm)およびRFP(例 = 531/40 nm、em = 593/40 nm)には蛍光フィルターキューブと波長を使用します(材料および装置表を参照)。
  10. イメージングソフトウェアを使用して画像を定量化します(推奨ソフトウェアについては、材料および機器の表を参照してください)。蛍光強度の読み取り値を二次コントロール取得に正規化します。

6. RNA単離と定量的RT-PCR

  1. 未分化MSC培養物またはカラムベースのRNA単離法を用いて共培養物から選別したMSCからRNAサンプルを調製します。1サンプルあたり0.7 mLの細胞溶解バッファー(RNA単離キットに付属)に1 x 104〜1 x 106細胞を調製します。
  2. 100 μL RT反応あたり最大2 μgのRNAからcDNAを調製します。
  3. 1反応あたり10 ngのcDNAを使用してqPCRを実施します(40サイクル、60°Cのアニーリング/拡張温度)。
    1. ヒトMY6HおよびcTnTのプライマーを、1反応あたり500 nMの濃度および1-100 ngのcDNAで使用します(材料および装置の表を参照)。GAPDH、ACTB、および HPRT を内部ハウスキーピング・ノーマライザーとして使用します。市販のヒト人工多能性幹細胞由来心筋細胞をポジティブコントロールとして用いる
      注:未分化のMSC由来cDNAサンプルと比較した発現の倍率変化を表現します。

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。

結果

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

HUCPVCは、BMSCと比較して高い凝集形成ポテンシャルとCD49f発現レベルを示します。

hMSC(すなわちFTM HUCPVC、用語HUCPVC、BMSC)の分化を誘導するために、未分化MSCの単一細胞懸濁液またはMSC含有吊り下げ液(表1)をラットの初代心筋細胞単層に移し、それぞれ直接共培養または凝集共培養を確立しました。3つの異なるMSCタイプは、直接共培養で同様の存在量と外観を示しました(図1A)。凝集体共培養(表1)で吊り下げ液滴を心臓細胞に移してから2〜3日後、FTMおよびタームHUCPVCは、BMSCで見られるもの(180μm±30μm±240μm±40μm)と比較して、より大きな凝集体(それぞれ310μm30μmおよび2...

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。

ディスカッション

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

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...

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。

開示事項

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

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。

謝辞

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

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。

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。

材料

この記事で使用された材料の一覧
名前会社カタログ番号コメント
0.25% トリプシン/EDTAGibco25200056細胞解離用
Alpha-MEMGibco12571071HUCPVC および BMSC 培養培地用。
PE標識抗ヒト/マウスCD49f抗体Biolegend313612
APC標識ヒトCx43/GJA1抗体R&のインテグリンマーカーD SystemsFAB7737A用Connexin 43マーカー
Genway Biotech Inc.GWB-66FBD2FC
FITC標識抗HLA-G [MEM-G/9]抗体Abcamab7904
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-RadMCA2518FFC
APC標識ヒトTRA-1-85/CD147抗体R&DシステムFAB3195AFC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 SystemsFAB3195FFCおよびFACSのヒト細胞マーカー
抗コネキシン43/GJA1抗体Abcamab11370Cx43.ICC
ヤギ抗ウサギ IgG (H+L) 交差吸収二次抗体、Alexa Fluor 555Life TechnologiesA-21428ICC
抗肉体αアクチニン [EA-53] 抗体Abcamab9465aSARC 用。ICC
Goat anti-mouse IgM heavy chain cross-absorbed secondary antibody, Alexa Fluor 555Life TechnologiesA-21426For ICC
Mef2C (D80C1) XP rabbit antibodyNew England BioLabs Ltd.5030SICCロ
バ抗ウサギIgG(H + L)二次抗体、Alexa Fluor 488Life TechnologiesA-21206ICC
抗核(HuNu)(クローン235-1)抗体EMDミリポアMAB1281ICC
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AxygenMCT-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-2501BMSC、
ウシ血清アルブミン、シグマ-アルドリッチA7030-100GBSA。ICC
BrdUEMD MilliporeMAB3424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 IIBDUHN SickKids FC施設。フローサイトメトリー用。
cDNA EcoDry PremixClontech/Takara639570For preparation of cDNA for qPCR
CellTracker Green CMFDA DyeLife TechnologiesC7025細胞質の蛍光イメージング
Countess automated cell counterInvitrogen Inc.C10227細胞計数用
DMEM-F12Sigma-AldrichD6421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Gibco10010023D-PBS, Ca2+, Mg2+
EVOSLife Technologies自社製蛍光顕微鏡
FACSCaliburBD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SH3039603FBS.細胞培養培地の成分。
IDT Prime Time qPCR probesIntegrated Data Technologies FAMfluorophorehttp://www.idtdna.com/pages/products/gene-expression/primetime-qpcr-assays-and-primers
Lab Vision PermaFluor 水性封入剤ThermoScientificTA-030-FMICC
LSR II UHN SickKids FC施設。フローサイトメトリー用。
MoFlo AstriosBeckman CoulterUHN 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5425SNGS。ICC
Nunc Lab-Tek IIチャンバーカバーガラス、8ウェルThermo Scientific Nunc155409ICC
OmniPur Triton X-100 界面活性剤EMD Millipore9410-OPICC
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15710ICCの細胞固定用。
ペニシリン/ストレプトマイシンGibco15140122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 μmolCTnT_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 ConfocalZeissSickKids Imaging Facility
ReproCardiohiPS細胞由来心筋細胞ReproCellRCD001NqPCR用ポジティブコントロール
RNeasyミニキットQiagen74106qPCR用RNAを単離
Rotor-Gene SYBRグリーンPCRキットQiagen204074マスターミックスによるqPCR用
RPMI 1640GibcoA1049101MSC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4444556qPCR 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 Gibco272500108細胞解離用
VolocityPerkin-ElmerVolocity 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-AldrichD8537PBS. 1X, 塩化カルシウムおよび塩化マグネシウムなし
鉗子Almedic7727-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 Falcon352070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 Falcon352096一般組織培養手順用
6 ウェルプレートThermo Scientific NuncCA73520-906組織培養用
10 cm 組織培養皿Corning25382-428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-100EMD Millipore9410-1L透過化溶液に使用
Cx43局在の可視化に使用される染色
FC FC FITC標識HLA-A2抗体の免疫原性マーカー FC の心臓マーカー ズ BD の溶液を準備するには BD のブロッキング溶液に使用 のサンプル調製用 ズ ICC Hoechst 33342 Thermo Fisher Scientific H1399 の

参考文献

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Badano, L. P., et al. Prevalence, clinical characteristics, quality of life, and prognosis of patients with congestive heart failure and isolated left ventricular diastolic dysfunction. J Am Soc Echocardiogr. 17 (3), 253-261 (2004).
  2. Leri, A., Kajstura, J., Anversa, P. Cardiac stem cells and mechanisms of myocardial regeneration. Physiol Rev. 85 (4), 1373-1416 (2005).
  3. Orlic, D., et al. Mobilized bone marrow cells repair the infarcted heart, improving function and survival. Proc Natl Acad Sci U S A. 98 (18), 10344-10349 (2001).
  4. Schuster, M. D., et al. Myocardial neovascularization by bone marrow angioblasts results in cardiomyocyte regeneration. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 287 (2), 525-532 (2004).
  5. Zandstra, P. W., et al. Scalable production of embryonic stem cell-derived cardiomyocytes. Tissue Eng. 9 (4), 767-778 (2003).
  6. Boheler, K. R., et al. Differentiation of pluripotent embryonic stem cells into cardiomyocytes. Circ Res. 91 (3), 189-201 (2002).
  7. Kattman, S. J., et al. Stage-specific optimization of activin/nodal and BMP signaling promotes cardiac differentiation of mouse and human pluripotent stem cell lines. Cell Stem Cell. 8 (2), 228-240 (2011).
  8. Dixon, J. E., Dick, E., Rajamohan, D., Shakesheff, K. M., Denning, C. Directed differentiation of human embryonic stem cells to interrogate the cardiac gene regulatory network. Mol Ther. 19 (9), 1695-1703 (2011).
  9. Stennard, F. A., et al. Cardiac T-box factor Tbx20 directly interacts with Nkx2-5, GATA4, and GATA5 in regulation of gene expression in the developing heart. Dev Biol. 262 (2), 206-224 (2003).
  10. Dubois, N. C., et al. SIRPA is a specific cell-surface marker for isolating cardiomyocytes derived from human pluripotent stem cells. Nat Biotechnol. 29 (11), 1011-1018 (2011).
  11. Panteghini, M. Present issues in the determination of troponins and other markers of cardiac damage. Clin Biochem. 33 (3), 161-166 (2000).
  12. Burridge, P. W., et al. Improved human embryonic stem cell embryoid body homogeneity and cardiomyocyte differentiation from a novel V-96 plate aggregation system highlights interline variability. Stem Cells. 25 (4), 929-938 (2007).
  13. Ovchinnikov, D. A., et al. Isolation of contractile cardiomyocytes from human pluripotent stem-cell-derived cardiomyogenic cultures using a human NCX1-EGFP reporter. Stem Cells Dev. 24 (1), 11-20 (2015).
  14. Moscoso, I., et al. Differentiation "in vitro" of primary and immortalized porcine mesenchymal stem cells into cardiomyocytes for cell transplantation. Transplant Proc. 37 (1), 481-482 (2005).
  15. Ramkisoensing, A. A., et al. Gap junctional coupling with cardiomyocytes is necessary but not sufficient for cardiomyogenic differentiation of cocultured human mesenchymal stem cells. Stem Cells. 30 (6), 1236-1245 (2012).
  16. van Kempen, M., et al. Expression of the electrophysiological system during murine embryonic stem cell cardiac differentiation. Cell Physiol Biochem. 13 (5), 263-270 (2003).
  17. Mummery, C. L., et al. Differentiation of human embryonic stem cells and induced pluripotent stem cells to cardiomyocytes: a methods overview. Circ Res. 111 (3), 344-358 (2012).
  18. Puceat, M. Protocols for cardiac differentiation of embryonic stem cells. Methods. 45 (2), 168-171 (2008).
  19. Naito, H., et al. Optimizing engineered heart tissue for therapeutic applications as surrogate heart muscle. Circulation. 114, 1 Suppl 72-78 (2006).
  20. Zimmermann, W. H., et al. Heart muscle engineering: an update on cardiac muscle replacement therapy. Cardiovasc Res. 71 (3), 419-429 (2006).
  21. Hulot, J. S., et al. Considerations for pre-clinical models and clinical trials of pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes. Stem Cell Res Ther. 5 (1), 1(2014).
  22. Wakitani, S., Saito, T., Caplan, A. I. Myogenic cells derived from rat bone marrow mesenchymal stem cells exposed to 5-azacytidine. Muscle Nerve. 18 (12), 1417-1426 (1995).
  23. Caplan, A. I. Adult Mesenchymal Stem Cells: When, Where, and How. Stem Cells Int. 2015, 628767(2015).
  24. Burchfield, J. S., Dimmeler, S. Role of paracrine factors in stem and progenitor cell mediated cardiac repair and tissue fibrosis. Fibrogenesis Tissue Repair. 1 (1), 4(2008).
  25. Hsiao, S. T., et al. Comparative analysis of paracrine factor expression in human adult mesenchymal stem cells derived from bone marrow, adipose, and dermal tissue. Stem Cells Dev. 21 (12), 2189-2203 (2012).
  26. Tomita, S., et al. Autologous transplantation of bone marrow cells improves damaged heart function. Circulation. 100, 19 Suppl 247-256 (1999).
  27. Skerjanc, I. S. Cardiac and skeletal muscle development in P19 embryonal carcinoma cells. Trends Cardiovasc Med. 9 (5), 139-143 (1999).
  28. Hou, J., et al. Combination of BMP-2 and 5-AZA is advantageous in rat bone marrow-derived mesenchymal stem cells differentiation into cardiomyocytes. Cell Biol Int. 37 (12), 1291-1299 (2013).
  29. Yoon, J., et al. Differentiation, engraftment and functional effects of pre-treated mesenchymal stem cells in a rat myocardial infarct model. Acta Cardiol. 60 (3), 277-284 (2005).
  30. Xing, Y., Lv, A., Wang, L., Yan, X. The combination of angiotensin II and 5-azacytidine promotes cardiomyocyte differentiation of rat bone marrow mesenchymal stem cells. Mol Cell Biochem. 360 (1-2), 279-287 (2012).
  31. Yuan, Y., et al. Differentiation of mesenchymal stem cells into cardio myogenic cells under the induction of myocardial cell lysate. Zhonghua Xin Xue Guan Bing Za Zhi. 33 (2), 170-173 (2005).
  32. Toma, C., Pittenger, M. F., Cahill, K. S., Byrne, B. J., Kessler, P. D. Human mesenchymal stem cells differentiate to a cardiomyocyte phenotype in the adult murine heart. Circulation. 105 (1), 93-98 (2002).
  33. Yannarelli, G., et al. Donor mesenchymal stromal cells (MSCs) undergo variable cardiac reprogramming in vivo and predominantly co-express cardiac and stromal determinants after experimental acute myocardial infarction. Stem Cell Rev. 10 (2), 304-315 (2014).
  34. Rangappa, S., Entwistle, J. W., Wechsler, A. S., Kresh, J. Y. Cardiomyocyte-mediated contact programs human mesenchymal stem cells to express cardiogenic phenotype. J Thorac Cardiovasc Surg. 126 (1), 124-132 (2003).
  35. Bakogiannis, C., et al. Circulating endothelial progenitor cells as biomarkers for prediction of cardiovascular outcomes. Curr Med Chem. 19 (16), 2597-2604 (2012).
  36. Deb, A., et al. Bone marrow-derived cardiomyocytes are present in adult human heart: A study of gender-mismatched bone marrow transplantation patients. Circulation. 107 (9), 1247-1249 (2003).
  37. Laflamme, M. A., Myerson, D., Saffitz, J. E., Murry, C. E. Evidence for cardiomyocyte repopulation by extracardiac progenitors in transplanted human hearts. Circ Res. 90 (6), 634-640 (2002).
  38. Quaini, F., et al. Chimerism of the transplanted heart. N Engl J Med. 346 (1), 5-15 (2002).
  39. Alvarez-Dolado, M., et al. Fusion of bone-marrow-derived cells with Purkinje neurons, cardiomyocytes and hepatocytes. Nature. 425 (6961), 968-973 (2003).
  40. Nygren, J. M., et al. Bone marrow-derived hematopoietic cells generate cardiomyocytes at a low frequency through cell fusion, but not transdifferentiation. Nat Med. 10 (5), 494-501 (2004).
  41. Hong, S. H., et al. Ontogeny of human umbilical cord perivascular cells: molecular and fate potential changes during gestation. Stem Cells Dev. 22 (17), 2425-2439 (2013).
  42. Sarugaser, R., Ennis, J., Stanford, W. L., Davies, J. E. Isolation, propagation, and characterization of human umbilical cord perivascular cells (HUCPVCs). Methods Mol Biol. 482, 269-279 (2009).
  43. Sarugaser, R., Lickorish, D., Baksh, D., Hosseini, M. M., Davies, J. E. Human umbilical cord perivascular (HUCPV) cells: a source of mesenchymal progenitors. Stem Cells. 23 (2), 220-229 (2005).
  44. Kadivar, M., et al. In vitro cardiomyogenic potential of human umbilical vein-derived mesenchymal stem cells. Biochem Biophys Res Commun. 340 (2), 639-647 (2006).
  45. Baksh, D., Yao, R., Tuan, R. S. Comparison of proliferative and multilineage differentiation potential of human mesenchymal stem cells derived from umbilical cord and bone marrow. Stem Cells. 25 (6), 1384-1392 (2007).
  46. Wu, K. H., et al. Cardiac potential of stem cells from whole human umbilical cord tissue. J Cell Biochem. 107 (5), 926-932 (2009).
  47. Yannarelli, G., et al. Human umbilical cord perivascular cells exhibit enhanced cardiomyocyte reprogramming and cardiac function after experimental acute myocardial infarction. Cell Transplant. 22 (9), 1651-1666 (2013).
  48. Kilkenny, C., Browne, W. J., Cuthill, I. C., Emerson, M., Altman, D. G. Improving bioscience research reporting: The ARRIVE guidelines for reporting animal research. J Pharmacol Pharmacother. 1 (2), 94-99 (2010).
  49. Yu, K. R., et al. CD49f enhances multipotency and maintains stemness through the direct regulation of OCT4 and SOX2. Stem Cells. 30 (5), 876-887 (2012).
  50. Lee, R. H., et al. The CD34-like protein PODXL and alpha6-integrin (CD49f) identify early progenitor MSCs with increased clonogenicity and migration to infarcted heart in mice. Blood. 113 (4), 816-826 (2009).
  51. Szaraz, P., et al. In Vitro Differentiation of First Trimester Human Umbilical Cord Perivascular Cells into Contracting Cardiomyocyte-Like Cells. Stem Cells Int. 2016, 7513252(2016).
  52. Bauwens, C., Yin, T., Dang, S., Peerani, R., Zandstra, P. W. Development of a perfusion fed bioreactor for embryonic stem cell-derived cardiomyocyte generation: oxygen-mediated enhancement of cardiomyocyte output. Biotechnol Bioeng. 90 (4), 452-461 (2005).
  53. Jing, D., Parikh, A., Tzanakakis, E. S. Cardiac cell generation from encapsulated embryonic stem cells in static and scalable culture systems. Cell Transplant. 19 (11), 1397-1412 (2010).
  54. Hare, J. M., et al. Comparison of allogeneic vs autologous bone marrow-derived mesenchymal stem cells delivered by transendocardial injection in patients with ischemic cardiomyopathy: the POSEIDON randomized trial. JAMA. 308 (22), 2369-2379 (2012).
  55. Huang, X. P., et al. Differentiation of allogeneic mesenchymal stem cells induces immunogenicity and limits their long-term benefits for myocardial repair. Circulation. 122 (23), 2419-2429 (2010).
  56. Hare, J. M., et al. A randomized, double-blind, placebo-controlled, dose-escalation study of intravenous adult human mesenchymal stem cells (prochymal) after acute myocardial infarction. J Am Coll Cardiol. 54 (24), 2277-2286 (2009).

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。

再版と許可

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

タグ

HUCPVC

関連記事