여기에 설명된 프로토콜은 최소 전사 인자 세트의 과발현을 통해 마우스 배아 섬유아세포에서 혈액 프로그램의 유도를 자세히 설명합니다. 이 기술은 조혈, 혈액 질환 및 조혈 줄기 세포 이식에 대한 향후 연구를 위한 플랫폼을 제공하기 위해 인간 시스템으로 변환될 수 있습니다.
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방법 논문
여기에 설명된 프로토콜은 최소 전사 인자 세트의 과발현을 통해 마우스 배아 섬유아세포에서 혈액 프로그램의 유도를 자세히 설명합니다. 이 기술은 조혈, 혈액 질환 및 조혈 줄기 세포 이식에 대한 향후 연구를 위한 플랫폼을 제공하기 위해 인간 시스템으로 변환될 수 있습니다.
이 프로토콜은 전사 인자(TF)의 과발현을 통해 마우스 배아 섬유아세포(MEF)에서 혈액 프로그램의 유도를 자세히 설명합니다. 먼저 인간 CD34-tTA/TetO-H2BGFP(34/H2BGFP) 이중 형질전환 마우스의 MEF를 사용하여 리포터 스크린을 설계했습니다. 이 마우스의 CD34+ 세포는 GFP로 H2B 히스톤을 라벨링하고 독시사이클린(DOX)이 첨가되면 라벨링을 중단합니다. MEFS를 후보 TF로 형질전환한 다음 조혈 세포 또는 내피 세포 운명의 획득을 나타내는 GFP+ 세포의 출현을 관찰했습니다. 18개의 후보 TF로 시작하여 조합 제거 과정을 통해 가장 높은 비율의 GFP+ 세포를 유도할 수 있는 최소한의 요인 세트를 얻었습니다. 우리는 Gata2, Gfi1b 및 cFos가 필요하고 Etv6의 추가가 최적의 유도를 제공한다는 것을 발견했습니다. 재프로그래밍 과정 중 서로 다른 시점에서 수행된 일련의 유전자 발현 분석은 이러한 세포가 내피에서 조혈 전이(EHT)를 거친 전구 세포를 통과하는 것으로 나타났습니다. 이와 같이, 이 재프로그래밍 프로세스는 "접시 내에서" 발달 조혈을 모방하여 체외에서 조혈을 연구하고 이 사양의 기초가 되는 메커니즘을 식별할 수 있는 플랫폼을 제공합니다. 이 방법론은 또한 혈액 질환의 치료 및 연구에서 여러 응용 분야를 위한 환자 특이적 조혈 줄기 세포(HSC)의 대체 공급원을 생성하기를 희망하여 이 작업을 인간 시스템에 번역하기 위한 프레임워크를 제공합니다.
조혈는 조혈 줄기 세포 (조혈 모세포)가 같은 대동맥 - 생식소 - Mesonephros로 배아 조혈 사이트와 태반 1,2의 다양한 존재 hemogenic 내피 세포를 싹 복잡한 발달 과정이다. 체외에서 배양 조혈 모세포에 대한 무능력이 과정의 깊이 분석뿐만 아니라 이러한 연구의 임상 응용 프로그램을 방지 할 수 있습니다. 이 제한을 회피하기 위해, 기존의 연구는 유도하기 위해 시도 조혈 모세포 드 노보 중 재 프로그래밍 미디어 4,5를 사용하는 다 능성 줄기 세포 (PSC를) 3, 또는 체세포에서 유도 소성 감독 분화의 차별화를 통해. 이 연구는, 그러나, 임상 적으로 안전 engraftable 세포를 생성하거나 결정적인 발달 조혈의 연구를 허용하지 않습니다 "접시를."
체세포 섬유 아세포의 페이지에서 야마나카 연구팀에 의해 설립 된 신규 작업을 유도 생성하는 다 능성 줄기 세포 (iPSCs)전사 인자 (TF) 프로그래밍 세포 운명 6,7에 기반 과발현 전략을위한 프레임 워크를 rovides. 이 작품은 쉽게 얻을 체세포의 TF의 재 프로그래밍을 통해 선택의 세포 유형을 생성하기 위해 여러 분야의 연구자를 묻는 메시지가있다. 여기에 설명 된 프로그래밍 전략 목표는 마우스 체세포 시험 관내에서 인간 조혈을 연구하기 위해 환자 별 섬유 아세포를 재 프로그램 할 수있는 인간의 시스템에 이들 결과를 변환하는 목표와 TF 기반 프로그래밍 방법을 사용하여 세포로부터 hemogenic 처리를 유도하는 것이다 질병 모델 약물 테스트에 대한 환자 - 특정 혈액 제제를 생성하고, 줄기 세포 이식.
이러한 마우스 시스템의 적절한 프로그래밍을 위해 첫 번째 단계는 CD34 발현 내피 전구 세포 및 조혈의 공지 된 마커에 대한 판독 역임 리포터 라인을 개발 하였다. 이렇게하려면 huCD34-TTA와 TETO-H2BGFP 유전자 변형 마우스 라인 g을 사용 하였다enerate 이중 형질 전환 마우스 배아 섬유 아 세포 (MEFs에)는, 이제 CD34 발기인 (8)의 활성화에 따라 녹색 형광 34 / H2BGFP를 나타낸다. 이는 조혈 명세서 및 개발하는 동안 다른 지점에서 요구되는 공지의 TF의 다양한 스크리닝시켰다. PMX retrovial 벡터 18과 TF를 시작으로 34 / H2BGFP MEFs에는 AFT024 기질 세포를 HSC는지지의 모든 요소 배양과 형질 도입 된, (34 / H2BGFP 마우스를 설명 문학 마이닝 및 이전에서 조혈 모세포를 유지 GFP 라벨의 프로파일 링을 통해 결정). 기자의 활성화를위한 TF가 최적의 설정이 확인 될 때까지 34 / H2BGFP 활성화의 검출 후, TF가이 연속적으로 재 프로그래밍 칵테일에서 제거되었습니다. 이 초기 화면 후에 인자하여 TFS의 발현을 제어 할 수 있도록하는 유도 DOX pFUW 벡터 시스템으로 옮겼다. 이 두 DOX 제어 시스템 (34 / H2BGFP 세포와 pFUW 유도 벡터)에서 MEFs에 호환되지 않는 때문에야생형 C57BL / 6 마우스가 필요했다. hemogenesis 진행하고 multilineage 클론 원성 전구 세포를 만들 수 있도록 적절한 미세 환경을 제공하는 것도 필요했다.
조혈 줄기 및 전구 세포로 (HSPCs)에 체세포를 재 프로그래밍을 시도하는 현재의 연구는 성공 9-11의 다양한 수준을 만났다. 현재까지, 마우스 및 장기 자기 갱신 다시 채우기 능력이 인간의 이식 가능한 HSPCs 모두의 발생과 TF들의 동일한 세트를 사용하여 달성되어 있지 않다. 이 프로토콜에서는 재현 된 MEFs에서 hemogenesis을 유도하는 미리 설정된 전략에 대한 상세한 설명을 제공한다. 우리는 TF가 (Gata2, Gfi1b, cFos를, 그리고 Etv6)의 최소한의 도입을 보여 발달 조혈 및 조혈 프로그래밍의 임상 응용 프로그램이 더 (12)를 연구 할 수있는 플랫폼을 제공 체외에서 복잡한 개발 프로그램을 선동 할 수있다.
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윤리 문 : 마우스 세포주가 시내 산에서 의학의 아이칸 학교의 동물 관리 지침에 따라 유도하고, 호스트 기관 준수 수행해야합니다.
C57BL / 6 마우스 1. 마우스 배아 섬유 아세포 (MEF) 분리
2. 바이러스 성 생산
3. MEF 재 프로그래밍
메틸 셀룰로오스 4. 태반 집계 및 콜로니 형성 단위 (CFU) 분석 실험
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조혈 다양한 배아 사이트에서 시작 복잡한 발달 과정이다. Hemogenic 내피 세포는이 사이트에있는 세포는 23 신진를 통해 조혈 모세포에 상승을 제공합니다. 이 과정은 현재 HSPC 확장 생체 또는 새로이 생성하여 역시 든 시험관 내에서 이들 세포를 수득하는 방법을 필요로 배양에서 조혈 모세포 또는 조혈 전구체를 배치하여 재생할 수 없다. 이 프로토콜은 MEFs에에 TF 과발현을 통해 이들 세포를 얻기 위해 시도하는 우리의 새로운 기술을 보여줍니다.
도 1은 전체 프로그래밍 과정을 나타낸다. MEF 생성 및 확장 한 후, 세포 Gata2, Gfi1b, cFos를, Etv6와 FUW - M2rtTA로 형질 도입된다. 젤라틴 코팅 된 플레이트에 DOX에 확장 노출...
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쉽게 달성 체세포에서 HSPCs 새로이 생성하는 것은 잠재적으로 시험관 내에서 조혈 및 기회를 연구 인간 시스템에이 기술을 적용하는 독특한 방법을 제공한다. 이 번역은 접시에 인간의 혈액 질환을 연구뿐만 아니라 새로운 치료제 또는 HSC 이식 수많은 장애를 치료 할 수있는 기회를 대상으로 약물 테스트 플랫폼과 유전자를 제공하기 위해 새로운 도구를 생성합니다. 필드에서, 최근의 연구는 프로그래밍 프로세스의 여러 가지 기능의 중요성을 보여주는 드 노보 HSPCs을 생성하는 능력을 확장하고있다. 다음은 시작 세포 인구 및 TF 칵테일의 선택뿐만 아니라 방법으로 배양 조건 (공동 문화의 틈새 시장) 및 보충 (사이토 카인, 작은 분자 등)을 크게 24-26를 재 프로그램의 효율성에 영향을 미칠를 포함한다. 여러 연구를 통해 이동하지 않고 인간 시스템 프로그래밍 기술을 적용이러한 과정에서 다 능성 중간, 27,28 바람직하지 않은 단계.
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저자는 공개할 이해 상충이 없습니다.
이 작업은 K.M. 및 I.R.L. (1RO1HL119404)에 대한 NHLBI 보조금의 지원을 받았습니다. Carlos-Filipe Pereira는 Revson Senior Biomedical Fellowship을 수상했습니다. 자재 및 프로토콜에 대한 지원을 제공한 Mount Sinai hESC/iPSC Shared Resource Facility와 S. D'Souza에 감사드립니다. 우리는 또한 Mount Sinai 유세포 분석, 유전체학 및 마우스 시설에 감사드립니다.
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| DMEM | Invitrogen | 11965-092 | |
| 0.45 &뮤; M 필터 | Corning | 430625 | |
| Amicon 울트라 원심 필터 | Millipore | UFC900324 | |
| Penicillin/Streptomycin | Invitrogen | 15140-122 | |
| L-Glutamine | Invitrogen | 25030-081 | |
| FBS | Gemini's Benchmark | 100-106 | |
| PBS | Life Technologies | 14190-144 | |
| 18G 바늘 | BD | 305195 | |
| 20G 바늘 | BD | 305175 | |
| 25G 바늘 | BD | 305125 | |
| 콜라겐 분해 효소 유형 I | 시그마 | C0130-100MG | |
| TrypLE Express | Invitrogen | 12605-010 | |
| 골수요법 배지 | 줄기 세포 기술 | M5300 | |
| SCF | R & D 체계 | 455-MC | |
| Flt3L | 연구 & D 시스템 | 427-FL | |
| IL-3 | R & D 시스템 | 403-ML | |
| IL-6 | R & D 시스템 | 406-ML | |
| TPO | R & D 시스템 | 488-TO | |
| 독시사이클린 | 시그마 | D9891-1G | |
| 폴리브레네 (헥사디메트린 브로마이드) | 시그마 | AL-118 | |
| 듀라포어 0.65 μ M 멤브레인 필터 | Millipore | DVPP14250 | |
| 메틸셀룰로오스 배지 | 줄기세포 기술 | Methocult M3434 | |
| 하이드로코르티손 | 줄기세포 기술 | 07904 | |
| C57BL/6 마우스 | 잭슨 연구소 | 000664 | |
| 젤라틴 | 시그마 | G-1890 100g | |
| pFUW-tetO | 애드진 | 플라스미드 #20321 | |
| Gata2 | Origene | MR226728 | |
| Gfi1b | Origene | MR204861 | |
| cFos | 애드진 | 플라스미드 #19259 | |
| Etv6 | Origene | MR207053 | |
| psPAX2 | 애드진 | 플라스미드 #12260 | |
| pMD2.G | 애드진 | 플라스미드 #12259 | |
| CaCl2 | Sigma | C5670-100g | |
| FUW-M2rtTA | 애드젠 | 플라스미드 #20342 | |
| 35 mm x 10 mm 배양 접시 | Thermo Scientific | 171099 |
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