ここでは、ヒトの多能性幹細胞株が再現性と効率の高い人工組織を生成するのに適した最適化されたレチナルオルガノイド誘導システムについて説明します。
方法論記事
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ここでは、ヒトの多能性幹細胞株が再現性と効率の高い人工組織を生成するのに適した最適化されたレチナルオルガノイド誘導システムについて説明します。
レチンバル性疾患は、効果的な治療を伴わない不可逆的失明の主な原因である。多能性幹細胞は、あらゆるタイプのレチナル細胞(ミニレチナル組織)に分化する可能性を秘めており、これらの疾患を有する患者に対して大きな約束をし、疾患モデリングや薬物スクリーニングにおいて多くの機会を得ています。しかし、hPSCからレチナル細胞への誘導プロセスは複雑で時間がかかります。ここでは、多様なヒト多能性幹細胞に適した、高い再現性と効率を持つレチナル組織を生成するための最適化されたレチナル誘導プロトコルについて述べます。このプロトコルは、レチノイン酸を添加することなく実行され、これは錐体の光受容体の濃縮に利益をもたらします。このプロトコルの利点は、レチン誘導の効率と再現性を大幅に向上させるEBサイズとめっき密度の定量化です。この方法では、すべての主要なレチン細胞が順次現れ、レチンの主な段階を再現します。疾患のモデル化や細胞治療などの下流のアプリケーションを容易にします。
網膜変性疾患(RD)は、加齢黄斑変性症(AMD)および網膜色素変性症(RP)などの、光受容体細胞の機能不全および死を特徴とし、典型的には、効果的な治療法なしに不可逆的な視力喪失を導く1。これらの疾患の根底にあるメカニズムは、ヒト疾患モデル2の不足のために部分的にはほとんど知られていない。過去数十年にわたり、幹細胞技術を通じて再生医療において大きな進歩が遂げられています。私たち自身を含む多くの研究者は、ヒト胚性幹細胞(hESC)およびヒト人工多能性幹細胞(hiPSC)を含むヒト多能性幹細胞(hPSC)が、様々な分化アプローチ3、4、5、7、8、9、10を介してあらゆるタイプのレチナル細胞に分化できることを示している。11、疾患のモデリングと細胞療法12、13、14に大きな可能性を提供する。
しかし、hPSCからレチナル細胞への誘導プロセスは非常に複雑で時間がかかり、再現性が低いため、経験豊富で高いスキルを持つ研究者が必要です。複雑で動的な誘導プロセスの間、多くの要因が、15、16、17の組織の収率に影響を与えます。また、異なる誘導方法は、しばしば、サンプル収集とデータ解釈を混乱させる可能性のある、レチンマーカーのタイミングと堅牢な発現でかなり異なる。したがって、ステップバイステップのガイダンスを持つhPSCからのレチナル分化の簡単なプロトコルが必要になります。
ここでは、18,19,20,21の研究に基づき、hPSCから豊富な円錐型感光体を有するレチナルオガノイド(R)を生成するための最適化されたレチナル誘導プロトコルが記載されており、レチノイン酸(RA)のサプリメントを必要としない。このプロトコルは、神経のレティナとRPEを生成するマルチステップ法の記述に焦点を当てています。EB形成は、早期誘導段階の必須部分です。EBsのサイズとめっき密度の両方が定量的に最適化され、これは科学的に、レチン組織の収量を高め、反復性を促進します。誘導の第2部では、光学小胞(OV)は、懸濁液培養におけるアドヒアランス培養およびROV形態において自己組織化する。この部分のタイムコースと効率は、異なるhPSCラインで大きく異なります。Rの細胞の成熟と指定は、主に誘導の中間段階と後期段階で起こります。RAを添加することなく、豊かなコーンとロッドの両方を持つ成熟した感光体を作り出すことができます。
このプロトコルの目的は、経験の浅い研究者が繰り返すために各ステップを定量的に記述し、詳細に記述することです。さまざまなhPSCラインは、このプロトコルにより、錐が豊富なレチナル組織の堅牢な収率と高い再現性を持つROsにうまく誘導されています。このプロトコルを用いたHPSCs由来のROsは 、生体内でのレチナル開発の主なステップを再現し、疾患モデリング、薬物スクリーニング、細胞治療などの下流のアプリケーションを容易にする長期的な生存を可能にします。
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1. hPSCの文化と拡大
2. hPSCからのレチナル分化
注: コロニーが約 80% 合流に達すると (図 1B)、図 1Aでスキーマ化されたプロトコルに従って、レチナルオノイドに分化するように導くことができます。hPSCが高品質で良好な収率を持つことを保証するために、IFCまたはQPCRを使用してOCT4またはNANOGなどの分子マーカーを用いて、多能性を定期的に評価します。分化された細胞がセル全体の5%以上を占める場合は、HPSCを廃棄する必要があります。メーカーの指示に従ってマイコプラズマ検出キットでマイコプラズマ汚染がないか確認します。マイコプラズマはhPSCの分化能力を変えることができるので、マイコプラズマを含まないhPSCのみを使用してください。
3. レティナルの発達と成熟
注: このプロトコルでは、血清は、長期的な文化のために、ROsの成長と成熟を維持するために必要とされます。
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このプロトコルのレチナル誘導プロセスは、ヒト胎児の胎児の発育を模倣する。レチナリの分化を開始するために、hPSCを小さな塊に解き分け、懸濁液中で培養して、EBの形成を誘導した。D1では、均一な細胞凝集体またはEBが形成される(図1C)。培養培地は徐々にNIMに移行した。D5では、ECMコーティングされた文化料理にEBをメッキしました。細胞は徐々にエブから移行します(図1D)。D10から、眼球は付着性のEBsの周辺ゾーンで自己組織化した。D16では、誘導媒体をRDMに置き換えた。その後、NRドメインが徐々に形成され、皿から突き出て、RPE細胞に囲まれた自己形成OV様構造が形成された(図1E)。D28-D35の間に、隣接するRPEと共にOVは鋭い針で持ち上げられ、懸濁液で培養された。懸濁培養条件下では、一方の側に多かれ少なかれRPE球を付けた神経性レチナ(NR)を含むR(NR)を含む自己形成し、FBSが培...
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この多段階のレチナル誘導プロトコルでは、hPSCを、レチナル運命を得るためにステップバイステップで導かれ、かつ、積層NRおよびRPEを含むレチナルオルガノイドに自己組織化した。分化の間、hPSCは、EF、OV、RPEから、レチナルラミネート、レチナル細胞、アマクライン細胞、双極細胞、ロッド、円錐光受容体、および円膜のグリア細胞および時間的空間細胞および時間的空間細胞におけるヒトの腎細胞の発達のすべての主要なステップを要約した。 レチンの発達の再現は、疾患のモデル化などの下流のアプリケーションに利益をもたらすだろう。
hPSC3,4,5,6,
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Xiufeng Zhongは、ヒト多能性幹細胞からのレチナル細胞の生成に関連する特許発明者である。
この研究は、中国の国家キーR&Dプログラム(2016YFC1101103、 2017YFA0104101)、広州科学技術プロジェクト基金(201803010078)、広東省科学技術プロジェクト(2017B020230003)、中国自然科学財団(81570874、81970842)、孫文大学(PT1001010)の100人の人材プログラム、および主要研究所の基礎研究基金
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| (&マイナス;)-ブレビスタチン | シグマ | B0560-5mg | ROCK-inhibitor |
| 1 ml tips | Kirgen | KG1313 | 1 ml |
| 10 ml ピペット | Sorfa | 3141001 | Pipette |
| 100 mm 組織培養 | BIOFIL | TCD000100 | 100 mm ペトリ皿 |
| 100 mm 組織培養 | Falcon | 353003 | 100 mm ペトリ皿 |
| 15 ml 遠心分離管 | BIOFIL | CFT011150 | 遠心分離管 |
| 35 mm 組織培養皿 | ファルコン | 353001 | 35 mm ペトリ皿 |
| 5 ml ピペット | Sorfa | 313000 | ピペット |
| 50 ml 遠心分離管 | BIOFIL | CFT011500 | 遠心分離管 |
| 6 ウェル 組織培養プレート | Costar | 3516 | 培養プレート |
| アンチ AP2α抗体 | DSHB | 3b5 | 一次抗体 抗体 |
| ANTIBIOTIC ANTIMYCOTIC 100X | Gibco | 15240062 | Antibiotic-Antimycotic |
| Anti-ISL1 Antibody | Boster | BM4446 | Primary 抗体 |
| 抗Ki67抗体 | アブカム | ab15580 | プライマリー 抗体 |
| 抗L/M オプシン抗体 | Dr. jeremy | / | Primaryからの贈り物 抗体 |
| 抗PAX6抗体 | DSHB | pax6 | Primary 抗体 |
| Anti-rabbit 555 | Invitrogen | A31572 | Donkey anti-Rabbit IgG (H+L) Secondary Antibody, Alexa Fluor 555 |
| Anti-Recoverin Antibody | Millipore | ab5585 | Primary 抗体 |
| 抗ロドプシン抗体 | Abcam | ab5417 | Primary 抗体 |
| Anti-sheep 555 | Invitrogen | A21436 | Donkey Anti-Sheep IgG (H+L) Secondary Antibody, Alexa Fluor 555 |
| Anti-SOX9 Antibody | Abclonal | A19710 | Primary 抗体 |
| 抗VSX2抗体 | Millipore | ab9016 | Primary 抗体 |
| B-27 サプリメント W/O VIT A (50X) | Gibco | 12587010 | Supplement |
| Cryotube vial | Thermo scientific-NUNC | 375418 | 1.8 ml |
| DAPI | 同人堂 | D532 | 4',6-ジアミディノ-2-フェニルリンドール 二塩酸塩; 複数の供給者 |
| ジメチルスルホキシド(DMSO) Hybri-max | Sigma | D2650-100ML | |
| DMEM | Gibco | C11995500BT | Medium |
| DMEM /F12 | Gibco | C11330500BT | Medium |
| EDTA | Invitrogen | 15575-020 | 0.5 M PH 8.0 |
| FBS | NATOCOR | SFBE | Serum |
| Filter | Millipore | SLGP033RB | 0.22μm、滅菌 Millex フィルター |
| GlutaMax、100X | Gibco | 35050061 | L-アラニル-L-グルタミン |
| Heparin | Sigma | H3149 | 2 mg/ml in PBS to use |
| Matrigel、100x | Corning | 354277 | Extracellular matrix (ECM) |
| MEM Non-Essential Amino Acids Solution (100X) | Gibco | 11140050 | MEM NEAA |
| mTeSR1 | STEM CELL | 85850 | hPSCs 維持培地 (MM) |
| N2 サプリメント | Gibco | 17502048 | Supplement |
| リン酸緩衝生理食塩水 (PBS) 緩衝液 | GNM | GNM10010 | ±0.1 0.1M |
| タウリン | シグマ | T0625 | サプリメント |
| 超低付着培養皿 100mmシャーレ、低アタッチメント | コーニング | CLS3262-20EA | シャー |
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