Name: 칼슘 취급 특성화를 위한 심실 유사 HiPSC 유래 심근세포 및 고품질 세포 제제 의 생성 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-01-17T12:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 6 s
Description: 배우세요 iPSC 유래 심근세포 생성 및 칼슘 취급 특성화 기술을 이용한 고품질 세포 제제 방법. 이 기술은 심장 질환 모델링과 약물 스크리닝에 활용됩니다.

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이 연구는 AHA 과학자 개발 보조금 17SDG33700093 (F.S.)에 의해 지원되었다; 마운트 시나이 KL2 임상 및 중개 연구 경력 개발 KL2TR001435 (F.S.); NIH R00 HL116645 및 AHA 18TPA34170460 (C.K.).

이 연구에서 성인 쥐 심근세포를 이용한 실험은 시나이 산의 아이칸 의과 대학의 승인된 기관 동물 관리 및 사용 위원회(IACUC) 프로토콜로 진행되었습니다. 성인 쥐 심근세포는 앞서설명한 바와같이 랑엔도르프 계 법에 의해 스프라그 다울리 쥐 하트로부터 분리되었다.
1. 미디어 준비
<ol><li>hiPSC 미디어를 준비합니다.<ol>
<li>보충제와 기저 매질을 실온(RT)으로 평형화합니다. 보충 완전히 해동 되어 있는지 확인. 0.22 μm 진공 구동 필터를 사용하여 기저 배지의 400 mL및 100 mL의 보충제 및 필터를 혼합합니다. 사용하기 전에 4 °C에서 보관하고 RT에 평형화하십시오.</li>
	</ol>
</li>
	<li>RPMI + B27을 준비합니다.<ol>
<li>B27 보충 및 기초 매체를 평형 (RPMI 1640) RT. 보충 완전히 해동 되어 있는지 확인. 0.22 μm 진공 구동 필터를 사용하여 기저 배지의 490 mL과 50x 보충제의 10 mL를 혼합하고 필터를 혼합합니다. 사용하기 전에 4 °C에서 보관하고 RT에 평형화하십시오.</li>
	</ol>
</li>
	<li>RPMI + B27 (-) 인슐린을 준비하십시오.<ol>
<li>B27 (-) 인슐린 보충 및 기저 매체 (RPMI 1640) RT. 보충 완전히 해동 되어 있는지 확인. 0.22 μm 진공 구동 필터를 사용하여 기저 배지의 490 mL과 50x 보충제의 10 mL를 혼합하고 필터를 혼합합니다. 사용하기 전에 4 °C에서 보관하고 RT에 평형화하십시오.</li>
	</ol>
</li>
	<li>선택 매체 (RPMI (-) 포도당 + B27 + 젖산염)을 준비합니다.<ol>
<li>B27 보충 및 기저 매체를 평형 (RPMI 1640 (-) 포도 당) RT. 보충 완전히 해동 되어 있는지 확인. 기저 배지 490 mL과 50x 보충제의 10 mL을 혼합하고 멸균수로 구성된 4 mMM 젖산 나트륨을 추가하고 0.22 μm 진공 구동 필터를 사용하여 필터를 추가합니다. 사용하기 전에 4 °C에서 보관하고 RT에 평형화하십시오.</li>
	</ol>
</li>
	<li>RPMI 20을 준비합니다.<ol>
<li>기저 배지(RPMI 1640)를 RT. 혼합 태아 소 혈청(FBS) (최종 농도 20%) 및 RPMI를 평형화한다. 0.22 μm 진공 구동 필터를 사용하여 필터를 사용하여 4 °C에 보관하십시오. 사용하기 전에 RT에 평형화하십시오.</li>
	</ol>
</li>
	<li>hiPSC 매체에 단백질 키나아제(ROCK) 억제제(2 μM 최종 농도)를 함유하는 로-관련 코일 코일을 첨가하여 패싱 매질을 준비한다.</li>
	<li>GSK-3 억제제, CHIR 99021을 RPMI+ B27(-) 인슐린 매체(10 μM 최종)에 첨가하여 D0 용지를 준비한다.</li>
	<li>RPMI + B27 (-) 인슐린 매체를 IWR-1 (5 μM 최종)과 혼합하여 D3 및 D4 매체를 준비한다. 참고: D1 및 D5 매체는 RPMI+ B27(-) 인슐린으로 구성된다. D7 매체는 RPMI + B27로 구성된다.</li>
	<li>차단 버퍼 (2% 소 혈청 알부민 [BSA], 2% FBS, 인산염 완충 식염수 [PBS]에서 0.05% NP-40을 준비하십시오: 50 mL 원추형 튜브에 BSA 1 g, FBS 1 mL, PBS 49 mL, NP-40 의 250 μL을 추가합니다. 완전히 녹을 때까지 섞으세요.</li>
</ol>2. 인간 배아 줄기 세포 (hESC) 자격 매트릭스 코팅 플레이트 및 커버슬립의 준비
참고: 멸균 된 조직 배양 후드 에서 모든 단계를 수행하십시오.
<ol><li>4 °C에서 얼음에 하룻밤 hESC 자격을 갖춘 매트릭스 스톡 솔루션을 해동. 재고에 따라 다를 수 있으므로 적절한 aliquot 볼륨을 확인하려면 제품 사양 시트를 참조하십시오. 1.5 mL 미세 원심 분리튜브에서 -20 °C에서 이러한 알리쿼트에 저장합니다.</li>
	<li>코팅 플레이트 또는 유리 커버립에 매트릭스를 사용하기 위해, 먼저 30 분 동안 4 °C에서 hESC 정규화 매트릭스의 aliquot를 해동.</li>
	<li>Aliquot 24 차가운 덜베코의 변형 된 독수리 배지 (DMEM) : 영양 혼합물 F-12 (DMEM / F : 12) 배지를 50 mL 원추형 튜브에 넣습니다.</li>
	<li>차가운 DMEM/F:12 용지를 2mL 유리 파이펫과 혼합하여 파이펫 표면을 식힙니다.</li>
	<li>동일한 파이펫을 사용하여 약 500-700 μL의 콜드 DMEM/F:12를 차지하며 미세원심지 튜브 자체 내에서 hESC 인증 매트릭스 aliquot와 혼합합니다.</li>
	<li>제대로 혼합되면, 차가운 DMEM / F : 12를 포함하는 50mL 원추형 튜브에 용액을 전송하고 다시 혼합.</li>
	<li>표준 6 웰 플레이트의 경우, 각 우물에 이 혼합물의 1 mL을 추가하십시오. 우물이 완전히 덮여 있는지 확인하십시오. 적어도 30 분 동안 조직 배양 후드 아래에 RT에 접시를 둡니다. 원하는 경우, 도금 직후 4°C에서 최대 1주간 보관하고 사용 하기 전에 30분 동안 RT에 평형화하십시오.</li>
	<li>플레이트를 사용하려면 매트릭스를 흡인하고 적절한 매체로 교체하십시오. 즉시 사용하십시오.</li>
	<li>유리 커버슬립을 멸균 환경(예: 멸균 조직 배양 후드 내부)에 보관합니다.</li>
	<li>코팅하기 전에 70% 에탄올로 각 커버슬립을 닦으소. 커버슬립이 마르면 멸균 된 6 웰 플레이트의 우물 안에 놓습니다.</li>
	<li>hESC 인증 매트릭스 용액의 250-300 μL을 가지고 조심스럽게 유리 커버 슬립의 중앙에 직접 분배하십시오. 사용 전에 적어도 30 분 동안 조직 배양 후드 아래에 RT에 덮개 입술을 둡니다.</li>
</ol>3. 소분자의 준비
참고: 달리 명시되지 않는 한 DMSO의 모든 소분자 및 Wnt 변조기를 재구성합니다.
<ol><li>IWR-1 및 CHIR 99021 각각 25 μL의 10 mM aliquots를 준비하고 -20 °C에서 보관하십시오.</li>
	<li>티아조비빈(ROCK 억제제)의 각각 50 μL의 10 mM aliquots를 재구성하고 -20°C에서 저장한다.</li>
</ol>4. iPSCs의 유지 보수 및 통과
참고: 멸균 조직 배양 후드 아래에서 다음 단계를 모두 수행합니다.
<ol><li>표준 6 웰 플레이트에서 iPSC를 유지하고 멸균 조건하에서 모든 단계를 수행하십시오. 잘 당 hiPSC 매체의 2 mL로 세포를 유지합니다. 격일로 미디어를 변경합니다. 세포를 37 °C, 6 % O2,5 % CO2에서유지하십시오. 그들은 사이 있을 때 세포를 통과 70-80% confluent.</li>
	<li>CA 없이 PBS를 평형2+ 및 Mg2+ RT에.</li>
	<li>통과 프로세스를 시작하려면 통과해야 하는 웰에 Ca2+ 및 Mg2+가 없는 PBS 1mL를 추가합니다. 7-10 분 동안 RT에서 배양. PBS 처리가 단층의 완전한 해리귀가 발생하지 않았는지 확인하기 위하여 현미경 의 밑에 세포를 검사하십시오.</li>
	<li>PBS를 제거하고 1mL의 패시징 용지로 교체합니다. 셀 리프터를 사용하여 웰 표면에서 세포를 부드럽게 긁어 내고 들어 올립니다.</li>
	<li>멸균 2 mL 유리 파이펫을 사용하여 세포를 기계적으로 해리시다. 현미경으로 관찰될 때 세포가 작은 콜로니로 고르게 해리될 때까지 반복합니다.</li>
	<li>세포가 충분히 해리되면 5 mL의 패서딩 미디어를 추가하여 셀을 1:6으로 분할합니다. 기본 분할 비율에 맞게 추가할 패시징 미디어의 양을 조정합니다.</li>
	<li>hESC 정규화 매트릭스 코팅 플레이트에서 hESC 정규화 매트릭스를 흡인하고 웰당 1 mL의 패싱 매체로 교체합니다. 잘 당 해리 세포의 1 mL를 추가합니다.</li>
</ol>5. 심근 세포 분화
<ol><li>잘 확립된 hiPSC 라인(20개 이상의 구절)을 사용하고 심장 분화를 시작하기 전에 균일한 형태를 나타낸다.</li>
	<li>iPSC가 약 70-80% 동률인지 확인합니다.</li>
	<li>Ca2+ 및 Mg2+없이 PBS에서 세포를 1x 세척하십시오.</li>
	<li>웰당 2 mL의 D0 매질(단계 1.7)을 추가하고 세포를 인큐베이터로 다시 옮니다.</li>
	<li>24 시간 후, 48 시간 동안 웰 당 3 mL의 D1 미디어로 교체하십시오.</li>
	<li>3일째에는 미디어를 웰당 2mL의 D3 용지로 교체합니다. 4일째에 D4 미디어를 반복합니다.</li>
	<li>5일째에는 미디어를 웰당 3mL의 D5 용지로 교체합니다.</li>
	<li>7일째에, 매질3 mL의 D7 용지를 웰당 3 mL로 교체하고 37°C, 5%CO2및 정상O2 농도로 인큐베이터로 옮김을 전달한다. 2일마다 D7(RPMI + B27) 미디어를 교체합니다.</li>
</ol>6. 선택 절차 및 iPSC-CM 해리
<ol><li>Ca2+ 과도 측정 또는 기능 분석을 수행하기 10일 전에 RPMI + B27 용지를 웰당 3 mL의 선택 매체로 48시간 동안 교체하십시오.</li>
	<li>다른 48 시간 동안 3 mL의 선택 매체로 미디어를 교체하십시오.</li>
	<li>24 시간 동안 잘 당 RPMI + B27 미디어의 2 mL로 미디어를 교체합니다.</li>
	<li>단2에 기재된 바와 같이 코트 표준 6 웰 플레이트.</li>
	<li>각 우물에 EDTA가 있는 멸균 0.25% 트립신 1 mL를 추가합니다. 플레이트를 37°C에서 5분 동안 배양합니다.</li>
	<li>1,000 μL 파이펫을 사용하여 현미경으로 관찰할 때 단일 세포를 볼 수 있도록 세포를 기계적으로 해리시면 됩니다.</li>
	<li>세포를 멸균 된 15 mL 원점 튜브로 옮기고 웰 당 RPMI 20 매질 2 mL을 추가하십시오. 800 x g에서5 분 동안 원심 분리기 .</li>
	<li>상판을 흡인하고 RPMI + B27 매질에서 세포를 다시 중단한다. 플레이트에서 hESC 정규화 매트릭스를 흡인하고 RPMI + B27 용지 1 mL로 교체하십시오.</li>
	<li>1,000 mL 파이펫 팁을 사용하여 용액이 균일하게 나타날 때까지 세포 펠렛을 기계적으로 해리시면 됩니다.</li>
	<li>각 우물에 대략 500,000개의 세포를 전송합니다. 24 시간 동안 인큐베이터로 옮김을 옮김으로 옮김하십시오.</li>
	<li>48시간 동안 웰당 3mL의 선택 용지로 미디어를 교체합니다.</li>
	<li>미디어를 웰당 3mL의 RPMI + B27로 교체하십시오. D7 용지(RPMI + B2)에서 세포를 기능 분석을 위해 준비될 때까지 2일마다 매 번 미디어를 변경합니다.</li>
</ol>7. 유세포 세포 측정을 위한 iPSC-CM의 준비
<ol><li>세포가 원하는 나이에 있고 신진 대사 선택을 겪으면 (섹션 6), Ca2 + 및 Mg2 +없이 PBS로 세포를 씻으십시오.</li>
	<li>트립신 1mL를 0.25% 추가하고 37°C에서 5-7분 동안 배양합니다.</li>
	<li>P1000 팁으로 혼합물을 5-10x피펫하여 세포를 특이화하고, RPMI 20의 2 mL을 함유하는 15 mL 튜브로 이송한다.</li>
	<li>600 x g에서 5 분 동안 세포를 돌이꿉다.</li>
	<li>100 μL의 고정 용액 (4 % PFA)을 세포 펠릿에 추가하십시오. 연속적이고 부드러운 소용돌이로 용액을 떨어 뜨리고 15 분 동안 얼음에 놓습니다.</li>
	<li>PBS의 1.5 mL를 추가합니다. 원심 분리에 의해 세포를 수집하고 상월체를 흡인합니다.</li>
	<li>모든 실험에 대해 고정/투과 조건당 하나의 얼룩지지 않은 제어를 포함합니다.</li>
	<li>RT에서 30분 동안 차단 용액 500 μL(PBS에서 2% FBS/2% BSA, 0.1% NP-40)으로 세포를 다시 중단합니다.</li>
	<li>차단 용액을 제거하지 않고 1차 항체 MLC2V/MLC2A(5 mg/mL)를 추가하고 RT에서 45분 동안 배양합니다.</li>
	<li>블로킹 버퍼로 씻으시다. 원심 분리 및 흡인 용액으로 세포를 수집합니다.</li>
	<li>이차 항체 알렉사 플루어 555/488(1:750)을 RT에서 45분 동안 또는 4°C에서 하룻밤 동안 차단 완충액에 희석하였다.</li>
	<li>PBS의 1.5 mL를 추가합니다. 원심 분리 및 흡인 용액으로 세포를 수집합니다.</li>
	<li>PBS의 250-300 μL에서 세포를 다시 중단. P1000 파이펫을 사용하여 셀을 분해합니다.</li>
	<li>35 μm 나일론 메쉬 셀 스트레이너 캡으로 둥근 바닥 튜브를 준비합니다. 50 μL의 PBS로 세포 스트레이너를 미리 적시고 튜브를 얼음 위에 놓습니다.</li>
	<li>분해 된 세포로 용액을 세포 스트레이너 캡이있는 둥근 하단 튜브로 옮니다. 셀 용액이 자연스럽게 배수되도록 하거나 필요에 따라 평평한 표면에 튜브 바닥을 탭하여 튜브에 세포의 완전한 배수 및 수집을 보장하십시오. 가능한 한 빨리 튜브를 얼음 위에 다시 놓아 두십시오.</li>
	<li>250 μL의 PBS로 세포 스트레이너를 헹구어 잔류 세포를 회복하십시오.</li>
	<li>유세포 분석이 될 때까지 얼음 에 튜브를 유지하고 알루미늄 호일로 덮습니다.</li>
</ol>8. 유리 커버슬립에 심근세포 도금
참고: 멸균 환경에서 모든 단계를 수행합니다.
<ol><li>단계 2.10 및 2.11에 설명된 대로 유리 커버슬립을 준비합니다.</li>
	<li>iPSC-CM이 선택되고 원하는 연령이 되면 6.5-6.7 단계를 수행하여 iPSC-CM을 해리합니다.</li>
	<li>상판을 흡인하고 250 μL 당 약 300,000 개의 세포를 갖도록 충분한 양의 RPMI 20 미디어에서 세포를 재중단시.</li>
	<li>2 mL 유리 파이펫을 사용하여 용액이 균일하게 나타날 때까지 세포 펠렛을 기계적으로 해리시면 됩니다.</li>
	<li>커버슬립에서 hESC 정규화된 매트릭스를 흡기합니다.</li>
	<li>1000 μL 파이펫을 사용하여 15 mL 원엽 튜브에서 용액의 250 μL을 혼합하고 당깁니다.</li>
	<li>용액의 250 μL을 유리 커버슬립에 천천히 분배하고 hESC 인증 매트릭스 코팅이 존재하는 영역에만 추가하도록 세심한 주의를 기울입니다.</li>
	<li>인큐베이터에 조심스럽게 옮기고 밤새 방치하고, 세포를 흔들거나 퍼뜨리지 않도록주의하십시오. 다음날 아침, 커버슬립으로 D7(RPMI + B27) 용지 2mL를 부드럽게 추가합니다. 24 시간 후 와 그 후 2 일마다 미디어를 변경합니다.</li>
</ol>9. 세포 고정
<ol><li>Ca2+ 및 Mg2+가 있는 적절한 양의 PBS가 4°C에 균형을 이루는지 확인합니다.</li>
	<li>CA2+ 및 Mg2+로 PBS에서 희석된 4% 파라포름데히드(PFA) 용액을 준비하고 4°C까지 평형화합니다.</li>
	<li>iPSC-CM이 적절한 나이에 도달하면, 신진 대사 선택 (섹션 6)을 겪고, 커버 립 (섹션 8)에 도금 된 후, Ca2 + 및 Mg2 +로 차가운 PBS 1 mL로 세포를 3 x 씻어 내십시오.</li>
	<li>차가운 4% PFA 1 mL을 추가하고 15 분 동안 후드 아래에 RT에 세포를 둡니다.</li>
	<li>차가운 PBS로 세포를 씻어 과잉 PFA를 제거합니다.</li>
	<li>Ca2+ 및 Mg2+로 2 mL의 PBS를 추가하고 4 °C에서 보관하십시오.</li>
</ol>10. 면역형광 염색
<ol><li>고정 된 셀에서 PBS를 제거하고 차단 버퍼의 1 mL을 추가합니다. RT에서 1 시간 동안 배양하십시오.</li>
	<li>차단 버퍼를 제거하고 차단 버퍼에 희석 된 기본 항체 (5 mg / mL)를 추가하십시오. 4 °C에서 밤새 배양.</li>
	<li>각각 5분 동안 CA2+와 Mg2+로 PBS에서 3x를 씻으십시오.</li>
	<li>블로킹 버퍼에서 희석된 이차 항체를 1:1,000추가합니다.</li>
	<li>알루미늄 호일로 접시를 덮어 빛으로부터 보호하고 RT에서 45 분 동안 배양하십시오.</li>
	<li>CA2+ 및 Mg2+5 분 각각 PBS에서 3 x를 씻으십시오.</li>
	<li>세포를 완전히 커버하고 RT에서 10 분 동안 배양하기에 충분한 양의 DAPI 작업 솔루션을 추가하십시오.</li>
	<li>CA2+ 및 Mg2+로 PBS로 샘플을 철저히 세척하여 과도한 DAPI를 제거합니다.</li>
	<li>새 유리 슬라이드를 가지고 중간에 장착 매체를 한 방울 추가합니다. 드롭퍼를 사용하여 마운팅 미디어를 균등하게 분산시려면 셀이 슬라이드에 아래를 향하게 하여 덮개 를 놓습니다. 참고: 빛으로부터 보호되는 경우 30일 동안 셀을 보관할 수 있습니다.</li>
</ol>11. 세포 내 Ca 의 평가2+ 과도
<ol><li>iPSC-C가 생후 3개월 이상이되면, 대사 선택(섹션 6)을 거쳤고, 커버립에 도금되고, 2 μL의 Fura-2, AM(최종 농도: 1 μM)으로 치료하고 37°C에서 10분 동안 배양합니다. 참고: Fura-2는 빛에 민감합니다. 어둠 속에서 모든 로딩 절차와 실험을 수행합니다.</li>
	<li>칼슘 및 수축성 획득 및 분석 시스템을 준비합니다.<ol>
<li>아크 램프가 시작되도록 시스템에 전원을 공급합니다(그림1B).</li>
		<li>시스템에 챔버를 놓고 도 1C에도시된 바와 같이 펌프로부터 적절한 입구 및 출구와 전선을 자극기에서 챔버로 연결한다.</li>
		<li>37°C의 Tyrode 용액으로 유체 인라인 히터를 통과하는 관류 튜브를 채웁니다.</li>
		<li>카메라와 조리개 치수를 조정하여 배경 영역을 최소화합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>iPSC-CM이 있는 유리 커버슬립을 챔버에 장착하고 고정합니다.</li>
	<li>Tyrode 용액 500 μL을 체결된 유리 커버 슬립 바로 위에 넣고 Tyrode 용액으로 챔버(1.5 mL/min)를 정독하기 시작합니다.</li>
	<li>전기 자극기 (10 V, 4 ms)를 사용하여 1 Hz 필드 자극을 가진 페이스 iPSC-CM.</li>
	<li>세포가 Fura-2 염료를 세척하고 환경에 적응하고 형광 염료를 씻어 내기 위해 적어도 3-5 분 동안 자극을 가진 챔버에서 iPSC-CM을 인큐베이팅.</li>
	<li>보기 창을 유리 커버슬립의 왼쪽 위쪽 영역으로 조정합니다.</li>
	<li>녹화를 시작합니다.</li>
	<li>5-10 피크의 일관된 스트림을 수집한 후 일시 중지를 클릭하여 녹화를 일시적으로 중지합니다.</li>
	<li>보기 창의 초점이나 치수가 변경되지 않도록 하고 현미경의 스테이지를 인접 영역으로 이동하여 반대쪽 끝으로 이동하고 녹화를 다시 시작합니다.</li>
	<li>11.9 단계와 11.10 단계를 반복하여 커버 슬립을 가로 질러 스캔한 다음 처음에는 왼쪽으로 이동한 다음 지그재그 방식으로 아래쪽으로 이동하여 전체 커버 슬립 영역을 덮습니다. 이는 커버슬립당 80-100개의 측정으로 구성됩니다. 참고: 보조 요인으로 인해 Ca2+ 과도가 감소하기 때문에 총 측정 시간을 10분으로 제한합니다.</li>
	<li>Ca2+ 과도 전환이 획득되면 제조업체의 지침에 따라 형광 추적 분석 소프트웨어로 데이터를 분석합니다.</li>
</ol>

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</ol>

저자는 공개 할 것이 없다.

인간 iPSC-C를 실험 모델로 사용하기 위한 중요한 단계는 다음과 같습니다: 1) 일관된 성능과 재현 가능한 결과를 보장할 수 있는 고품질 심근세포(CM)를 생성합니다. 2) 세포가 적어도 90 일 동안 배양에서 성숙하여 표현형을 적절하게 평가할 수 있도록 하는 단계; 3) 전기 생리학 연구를 수행, 예를 들어 칼슘(Ca2+) 과도 측정, 인간의 iPSC-CM의 생리학적 으로 관련된 기능적 특성을 제공하기 위해. 우리는 고품질의 심실 과 같은 iPSC-CS를 생성하는 단층 기반 의 분화 방법을 개발했습니다. 우리의 방법은 몇 가지 중요한 요인에 의존하고 기존 프로토콜14,18의변형이다 . 다른 프로토콜과 는 달리, 이것은 iPSCs 유지보수뿐만 아니라 MS로의 분화의 첫 주 동안 낮은 산소 조건 (5%O2)을사용합니다. 저산소 조건은 또한 i...

인간 유도 만능 줄기 세포 유래 심근세포(iPSC-CM)는 시험관내1, 2,3,4,5,6,7, 8에서다양한 심장 질환을 모델링하는 매력적인 인간 기반 플랫폼이다. 더욱이, iPSC-CM은 신규 또는 기존 약물에 대한 환자 반응의 예측, 히트 화합물을 스크리브하고, 새로운 맞춤형 약물을 개발하는 데 사용될 수있다 9,10. 그러나 상당한 진전이 있음에도 불구하고 iPSC-CM11을사용할 때 몇 가지 제한 사항과 과제를 고려해야 합니다. 따라서, 심장 분화 프로토콜을 개선하고, iPSC-CM의 효율및 성숙을 향상시키고, 특정 심근세포 아류형(심실, 심방 및 결절)을 생성하는 방법은 이미 이러한 장애물을 극복하기 위한 수많은 배양 전략으로 이어졌으며12,13,14,15.
이러한 프로토콜의 견고성에도 불구하고 iPSC-CM의 사용에 대한 주요 관심사는 동일한 성능과 재현 가능한 결과를 보장할 수 있는 고품질 심근세포를 얻기 위한 길고 복잡한 절차의 재현성입니다. 재현성은 세포주를 다른 유전적 배경과 비교할 때뿐만 아니라 동일한 세포주의 세포주 및 분자 비교를 반복할 때도 중요합니다. iPSCs 밀도의 잘-투-웰 차이와 같은 세포 가변성은 심장 분화에 영향을 미칩니까, 낮은 수율 및 가난한 품질의 심근세포를 생성할 수 있습니다. 이러한 셀은 여전히 CM의 순수한 모집단을 필요로 하지 않는 실험을 수행하는 데 사용될 수 있습니다(예:Ca2+ 과도 측정을 수행할 때). 실제로, 전기 생리학적 분석을 수행할 때, 비MC는 자발적으로나 전기 자극하에서도 이길 수 없으므로 분석에서 제외하기가 쉽습니다. 그러나, 가난한 품질 때문에, iPSC-CM은 그들의 유전 메이크업 때문이 아닌 변경된 전기 생리학적 특성(예를 들면, 불규칙한Ca2+ 과도, 낮은Ca2+ 진폭)을 보여줄 수 있습니다. 따라서 특히 iPSC-CM을 사용하여 심장 질환을 모델링할 때, 품질이 떨어지는 CM의 결과를 질병 표현형과 혼동하지 않는 것이 중요합니다. 전기 생리학 연구를 진행하기 전에 신중한 스크리닝 및 배제 과정이 필요합니다.
이 방법은 고순도 및 고품질 심근 세포생성및 칼슘 및 수축성 획득 및 분석 시스템을 사용하여Ca2+ 과도 측정을 수행하여 그 기능을 평가하기 위해 최적화된 프로토콜을 포함합니다. 이 기술은 간단하면서도 강력한 방법으로 고효율과 저효율 iPSC-CM 제제를 구별하고 인간 iPSC-CM의 생리학적 특성을 보다 생리적으로 관련시화합니다.

<table><tbody><tr><td>안티 액틴, &alpha; - 평활근 항체, 마우스 단클론</td><td>시그마 Aldrich</td><td>A5228</td><td></td></tr><tr><td>Alexa Fluor 488 염소 안티 마우스</td><td>Invitrogen</td><td>A11001</td><td></td></tr><tr><td>Alexa Fluor 555 염소 안티 토끼</td><td>Invitrogen</td><td>A21428</td><td></td></tr><tr><td>B27 보충제</td><td>Gibco</td><td>17504-044</td><td></td></tr><tr><td>B27 (-) 인슐린 보충제</td><td>Gibco</td><td>A18956-01</td><td></td></tr><tr><td>CHIR-99021</td><td>Selleckchem</td><td>S2924</td><td></td></tr><tr><td>DAPI 핵 염색</td><td>ThermoFisher</td><td>D1306</td><td></td></tr><tr><td>DMEM/F12 (1:1) (1X) + L-글루타민 + 15mM Hepes</td><td>Gibco</td><td>11330-032</td><td></td></tr><tr><td>양단 세포 리프터, 플랫 블레이드 및 J-Hook</td><td>Celltreat</td><td>229306</td><td></td></tr><tr><td>Falcon 멀티웰 조직 배양 플레이트, 6웰</td><td>코닝</td><td>353046</td><td></td></tr><tr><td>유체 인라인 히터</td><td>라이브 셀 기기</td><td>IL-H-10</td><td></td></tr>, <tr><td>Fura-2, AM</td><td>Invitrogen</td><td>F1221</td><td></td></tr><tr><td>hESC 인증 매트릭스</td><td>Corning</td><td>354277</td><td>Matrigel 매트릭스</td></tr><tr><td>hPSC 배지</td><td>Gibco</td><td>A33493-01</td><td>StemFlex 기초 배지</td></tr><tr><td>IWR-1</td><td>Sigma Aldrich</td><td>I0161</td><td></td></tr><tr><td>라이브 셀 이미징 챔버</td><td>라이브 셀 기기</td><td>EC-B25</td><td></td></tr><tr><td>MLC-2A, 단클론 마우스 항체</td><td>시냅스 시스템</td><td>311011</td><td></td></tr><tr><td>Myocyte 칼슘 및 수축 시스템</td><td>Ionoptix</td><td>ISW-400</td><td></td></tr><tr><td>Myosin Light Chain 2 항체, 토끼 다클론(MLC2V)</td><td>Proteintech</td><td>10906-1-AP</td><td></td></tr><tr><td>PES 멤브레인이 있는 Nalgene Rapid Flow 멸균 일회용 필터 장치</td><td>ThermoFisher</td><td>124-0045</td><td></td></tr><tr><td>PBS, 칼슘 및 마그네슘 포함</td><td>Corning</td><td>21-030-CV</td><td></td></tr><tr><td>PBS, 칼슘 및 마그네슘 제외</td><td>Corning</td><td>21-031-CV</td><td></td></tr><tr><td>프리미엄 유리 커버 슬립,</td><td>Lab Scientific</td><td>7807</td><td></td></tr><tr><td>RPMI 매체, 1640 (-) D-포도당 (1X)</td><td>Gibco</td><td>11879-020</td><td></td></tr><tr><td>RPMI 매체 1640 (1X)</td><td>Gibco</td><td>11875-093</td><td></td></tr><tr><td>나트륨 L-젖산염</td><td>시그마 Aldrich</td><td>L7022</td><td></td></tr><tr><td>StemFlex 보충제</td><td>Gibco</td><td>A33492-01</td><td></td></tr><tr><td>Thiazovivin</td><td>Tocris</td><td>3845</td><td></td></tr><tr><td>Trypsin-EDTA (0.25%)</td><td>ThermoFisher</td><td>25200056</td><td></td></tr><tr><td>Tyrode의 솔루션</td><td>Boston Bioproducts</td><td>BSS-355w</td><td>pH 7.2로 조정. 1.2mM 염화칼슘 추가</td></tr></tbody></table>

칼슘 취급 특성화를 위한 심실 유사 hipsc 유래 심근세포 및 고품질 세포 제제 의 생성

Generation of Ventricular-Like HiPSC-Derived Cardiomyocytes and High-Quality Cell Preparations for Calcium Handling Characterization

인간 유도 만능 줄기 세포 유래 심근세포(iPSC-CM)는칼슘(Ca2+)취급 및 신호 전달 경로뿐만 아니라 고처리량 약물 스크리닝 및 독성 분석의 기초 과학을 연구하기 위한 귀중한 인간 소스를 제공합니다. 본 명세서에서, 우리는 상이한 세포주 전반에 걸쳐 분자 및 기능적 특성을 일관되게 재현할 수 있는 고품질 iPSC-CM을 생성하는 데 사용되는 방법론에 대한 상세한 설명을 제공한다. 또한Ca2+ 처리 특성의 평가를 통해 기능적 특성화를 안정적으로 평가하는 방법에 대해 설명합니다. 낮은 산소(O2)조건, 젖산 선택, 그리고 배양에서 장기간 시간은 고순도 및 고품질 심실 과 같은 심근 세포를 생성합니다. 고립 된 성인 쥐 심근 세포 (ARCMs)와 유사하게, 3 개월 된 iPSC-CMS는 더 높은 Ca2 + 진폭, Ca2 + 재섭취 (부패 - 타우)의 빠른 속도 및 30 iPSC-CS에 비해 β-아드레날린 자극에 대한 긍정적 인 감수성 반응을 나타낸다. 이 전략은 기술적으로 간단하고 비용 효율적이며 재현 가능합니다. 이 제품은 심장 질환을 모델링하고 Ca2+ 취급 단백질을 대상으로 하는 대규모 약물 스크리닝을 위한 견고한 플랫폼을 제공합니다.

그림1A에 기술된 프로토콜은 배양 시간적 시간으로 심실/성인과 같은 표현형을 획득하는 고도로 순수한 심근세포를 생성했다. 심방 및 심실 미오신 조절 광계 2에 대한 면역형광 염색에 의해 평가된 바와 같이 2 개의 이소폼(MLC2A 및 MLC2V) 이 프로토콜에 의해 생성된 대부분의 세포는 심장 분화 유도 후 30일째에 MLC2A 양성이었으며, MLC2V는 동일한 시점에서 훨씬 낮은 양으로 발현되었다(그림2). 배양 시간이 증가함에 따라(60일 및 90일째), MLC2 이소폼(MLC2A to MLC2V)의 완전한 전환이 관찰되었다(도2A,하단 패널). MLC2A 및 MLC2V 양성 세포를 정량화하기 위해 유세포 분석이 수행되었습니다. 면역형광 결과에 따라, 유세포분석 데이터는 MLC...

여기서 우리는 견고한 인간 유도 만능 줄기 세포 유래 심근세포를 일관되게 생성하고 그 기능을 특성화하는 방법을 설명하고 검증한다. 이러한 기술은 신호 경로에 대한 기계적 통찰력을 개발하고, 대규모 약물 스크리닝을 위한 플랫폼을 제공하고, 심장 질환을 안정적으로 모델링하는 데 도움이 될 수 있습니다.

칼슘 취급 특성화를 위한 심실 유사 HiPSC 유래 심근세포 및 고품질 세포 제제 의 생성

Human induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes (iPSC-CMs) provide a valuable human source for studying the basic science of calcium (Ca2+) ...

재현성은 줄기 세포 유래 심근세포를 유도할 때 주요 관심사입니다. 이러한 방법을 사용하여 고순도 및 고품질 심근세포는 기능 연구에서 사용하기 위해 iPS에서 생성될 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 iPSC 유래 심근세포의 정제되고 고품질의 제제를 얻기 위한 간단하고 신뢰할 수 있고 비용 효율적이며 매우 강력한 방법입니다.세포 패혈을 위해, PBS를 통과 배지의 1 밀리리터로 대체하기 전에 7-10 분 동안 칼슘과 마그네슘없이 PBS의 1 밀리리터로 세포를 헹구는 다. 셀 리프터를 사용하여 우물 바닥에서 세포를 부드럽게 긁어 내고 멸균 2 밀리리터 유리 파이펫을 사용하여 분리 된 세포를 기계적으로 해리시합니다. 세포가 현미경의 밑에 보이는 대로 작은 클러스터로 들어 올릴 때 1 6 비율로 세포를 분할하는 통과 매체를 추가합니다.다음으로, 인간 배아 줄기 세포자격을 갖춘 6개의 우물 플레이트에서 흡인한다. 그런 다음 통과 배지의 1 밀리리터와 각 우물에 해리 된 세포의 1 밀리리터를 추가하고 심장 분화를 시작하기 전에 70 ~ 80 %의 합류에 도달 할 때까지 세포가 성장하게하십시오. iPSC-CM을 해리하기 최소 30분 전에 개별 유리 커버 전표를 70%에탄올로 닦고 커버 슬립을 멸균 6웰 플레이트의 개별 우물에 놓습니다.커버 슬립이 건조되면, 인간 배아 줄기 세포의 250~300마이크로리터를 각 커버 슬립의 중앙에 직접 추가하고, 조직 배양 후드에 6개의 웰 플레이트를 놓는다. 대사적으로 선택된 iPSC-CM을 해리하기 위해 멸균 0.25%의 트립신을 각각 35°C에서 5분 동안 배양할 수 있도록 EDTA를 각각 양호하게 추가하고, 1000 마이크로리터 파이펫을 사용하여 단일 셀 서스펜션이 달성될 때까지 세포를 기계적으로 해리시한다. 멸균 15 밀리리터 원컬 튜브에 세포를 당기고, 잘 당 RPMI 20 배지의 두 밀리리터로 각각 잘 씻어.그런 다음 튜브에 세체를 추가하고 원심 분리에 의해 세포를 펠릿합니다. 세포 농도의 250 마이크로리터 당 5 세포에 3 배 10을 달성하기 위해 충분한 양의 매체에서 세포를 다시 중단합니다. 1000 밀리리터 파이펫 팁을 사용하여 용액이 균질한 것처럼 보일 때까지 세포를 해리합니다.그런 다음 세포의 250 마이크로리터를 1000 마이크로리터 파이펫 팁으로 흡인시키고, 용액의 전체 부피를 하나의 인간 배아 줄기 세포에 천천히 분배하여 자격을 갖춘 매트릭스 코드 커버 슬립을 한다. 모든 세포가 시드되면 하룻밤 동안 플레이트를 세포 배양 인큐베이터에 조심스럽게 넣습니다. 다음 날 아침 마다 D7 배지 2밀리리터를 부드럽게 추가합니다.선택된 iPSC-CM이 적어도 3개월 에 도달하면 37°C에서 10분 동안 후라-2 AM의 2개의 마이크로리터로 세포를 치료하고 칼슘 분석 시스템에 전력을 공급한다. ArcLamp을 시작하고 펌프에서 적절한 입구및 콘센트 및 자극기에서 챔버에 전자 와이어에 튜브를 연결합니다. 챔버를 시스템에 배치합니다.37섭씨 37도로 유동적인 힌감 히터를 통과하는 ProFusion 튜브를 채우고 카메라를 조정하고 조리개 치수를 조정하여 배경 영역을 최소화합니다. iPSC-CM으로 시드된 유리 커버 슬립을 챔버에 고정하고 500마이크로리터의 타이로드 용액을 커버 슬립 위에 직접 넣습니다. Tyrode의 용액을 분당 1.5 밀리리터로 조정하기 시작하고 전기 자극기를 사용하여 3~5분 동안 4밀리초마다 10볼트의 헤르츠 필드 자극으로 iPC-CM을 조정합니다.모든 염료가 챔버 밖으로 세척되면 표지 슬립의 왼쪽 위 부위로 보기 창을 조정하고 녹음을 시작합니다. 5~10개의 피크의 일관된 스트림을 수집한 후 일시 중지를 클릭하여 일시적으로 레코딩을 중지하고 현미경 스테이지를 커버 슬립의 반대쪽 끝에 대한 인접 영역으로 이동한 후 레코딩을 재개한다. 전체 커버 슬립을 10분 동안 동일한 방식으로 스캔한 후 제조업체의 지시에 따라 적절한 플로레시세스 추적 분석 소프트웨어로 데이터를 분석합니다.이 프로토콜은 시간이 지남에 따라 배양에서 심실, 성인과 같은 표현형을 획득하는 매우 순수한 심근세포를 생성합니다. 심방 및 심실 MLC2 등색에 대한 면역 형광 염색에 의해 평가된 바와 같이, 이 프로토콜에 의해 생성된 세포의 대부분은 심방 MLC2 이소형 양성이어서 30일째에 심장 분화의 유도 후 양성이다. 심실 MLC2 동소형은 동시에 많은 숫자로 표현됩니다.배양 시간이 증가함에 따라 MLC2 등소로의 완전한 전환이 관찰됩니다. 이들 데이터는 또한 세포를 발현하는 심방 및 심실 MLC2 마커의 백분율의 흐름 세포 측정 정량화에 의해 확인되었다. 칼슘 진폭은 성인 쥐 CM에 대해 관찰된 것과 유사한 90일째에 iPSC-CM에서 현저하게 증가합니다.비 심장 세포를 오염시키는 것은 분화 도중 인간 iPSC-CM의 기능적인 성숙에 영향을 미칠 수 있다는 것을 주의하는 것이 중요합니다. 또한 iPSC-CM에서 칼슘 과도를 기록할 때 세포가 섭씨 37도에서 적어도 200초 동안 일정한 자극으로 안정화되도록 하고, 재현 가능한 결과를 보장하기 위해 기록을 특정 시간 창으로 제한할 필요가 있다. iPSCs가 동질적인 형태를 나타내고 세포가 심장 분화를 시작하기 전에 70 ~80%의 합류로 성장할 수 있도록 하는 것을 기억하십시오.미성숙 iPS 유래 심근세포의 순수한 품질은 실제 표현형을 반영하지 않는 변경된 기능적 특성을 나타낼 수 있지만 병은 표현형으로 잘못 해석될 수 있습니다. 따라서 순수하고 고품질의 심근세포를 얻는 것은 일관되고 재현 가능한 결과를 제공하는 것이 중요합니다.

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만능 줄기 세포는 배아 또는 유도 된 pluripotent 줄기 (IPS의) 세포 중 하나는 심근을 포함한 인간의 차별화 된 세포의 중요한 소스를 구성합니다. 여기, 우리는 배아 체 기반 프로토콜을 통해 기능적 인간의 심근을 얻기 위해 그들을 사용하는 방법을 보여주는, IPS 세포의 심장 유도에 초점을 맞출 것이다.

인간의 Cardiomyocytes의 생성 : 피더없는 인간 유도 만능 줄기 세포에서 분화 프로토콜

심장 질환의 세포 기준으로 현재의 지식은 주로 동물 모델에 대한 연구에 의존한다. 여기에서 우리는 기술과 인간의 심실의 심근의 작은 수술 샘플에서 하나의 실행 가능한 심근을 얻기 위해 새로운 방법을 확인합니다. 인간 심실 근세포은 전기 생리학 연구와 약물 검사를 위해 사용될 수있다.

신선한 수술 샘플에서 분리 및 인간의 심실 심근 기능 특성

쥐 심장에서 다른 심장 세포 유형의 분리를 위해 몇 가지 프로토콜이 개발 및 기술되었습니다. 여기에는 실험 준비 비용을 줄이기 위해 단일 준비에서 고품질 주요 심장 세포 유형 (cardiomyocytes, endothelial cell, fibroblast)을 분리 할 수있는 최적화 된 프로토콜이 설명되어 있습니다.

성인 쥐 심장에서 고품질 Cardiomyocytes, 내피 세포 및 섬유 아세포의 동시 격리

여기 우리는 특히 심 실 같은 유도 만능 줄기 세포 유래 cardiomyocytes에에서 광학 이미지 활동 전위, 하는 방법을 제시. 메서드를 사용 하면 전압에 민감한 형광 단백질의 발기인 기반 식을 기반으로 합니다.

하위 형식 관련 광학 활동 전위 녹음 인간의 유도 만능 줄기 세포 유래 심 실 Cardiomyocytes

마우스 모델을 사용하면 부정맥 발생의 주요 메커니즘을 연구 할 수 있습니다. 이를 위해 패치 클램프 측정을 수행하기 위해 고품질 심근 세포가 필요합니다. 여기에서는 역행 효소 기반 Langendorff 관류를 통해 쥐 심방 및 심실 근세포를 분리하는 방법을 설명하며, 이를 통해 칼슘 과도 현상과 L형 칼슘 전류를 동시에 측정할 수 있습니다.

Ca2+ 과도 현상 및 L형 칼슘 전류의 동시 측정을 위한 고품질 쥐 심방 및 심실 근세포의 분리

여기서, 우리는 환자 말초 혈액 단핵 세포에서 인간 심근세포를 강력하게 생성하고 확장하는 프로토콜을 제시합니다.

환자 말초 혈액 단핵 세포에서 인간 심근세포의 생성 및 확장

본 프로토콜은 고처리량 약물 스크리닝 및 독성 테스트를 위해 iPSC 유래 심근세포(iPSC-CM)에서 유발된 세포 활성의 전광학 제어 및 관찰을 설명합니다. 시간과 공간에서의 표현형 패턴의 다중 모수적 정량화가 도시된다. 몇 시간에 걸친 약물의 장기적인 효과 또는 며칠에 걸친 순차적 측정이 입증되었습니다.

독성 테스트 및 표현형 약물 스크리닝을 위해 iPSC 유래 심근 세포에서 칼슘 신호를 고처리량 광학 제어 및 기록

인간 유도 만능 줄기 세포 유래 심근 세포(hiPSC-CM)는 전임상 심장 독성 스크리닝을 위해 동물을 사용하는 것에 대한 대안을 제공합니다. 전임상 독성 스크리닝에서 hiPSC-CM의 광범위한 채택에 대한 한계는 세포의 미성숙하고 태아와 유사한 표현형입니다. hiPSC-CM의 견고하고 신속한 성숙을 위한 프로토콜이 여기에 제시되어 있습니다.

성숙한 인간 유도 만능 줄기 세포 유래 심근 세포 단층을 사용한 고처리량 심장 독성 스크리닝

여기에 제시된 것은 고처리량, 다차원 형식으로 배양된 인간 유도 만능 줄기 세포 유래 심근 세포에서 심장 스페로이드(CS)의 생성 및 냉동 보존을 위한 일련의 프로토콜입니다. 이 3차원 모델은 질병 모델링, 고처리량 스크리닝을 위한 강력한 플랫폼 역할을 하며 냉동 보존 후에도 기능을 유지합니다.

인간 유도 만능 줄기 세포 유래 심장 스페로이드의 생성, 고처리량 스크리닝 및 바이오뱅킹

여기서, 광학 기반 플랫폼을 사용하여 인간 유도 만능 줄기 세포 유래 심근 세포에서 수축성 및 칼슘 측정을 수행하는 확립된 방법이 설명되어 있습니다. 이 플랫폼을 통해 연구자들은 돌연변이의 효과와 다양한 자극에 대한 반응을 빠르고 재현 가능한 방식으로 연구할 수 있습니다.

인간 유도 만능 줄기 세포 유래 심근 세포에서 칼슘 및 수축성 매개변수의 실시간 측정

빛을 사용하여 심장 세포와 조직을 제어하면 비접촉 자극이 가능하여 세포의 자연 상태와 기능을 보존할 수 있으므로 기본 연구와 치료 응용 분야 모두에 유용한 접근 방식이 됩니다.

비유전적 광학 자극을 통한 Ca2+ 전파를 연구하기 위한 심장 미세생리학적 시스템

배우세요 iPSC 유래 심근세포 생성 및 칼슘 취급 특성화 기술을 이용한 고품질 세포 제제 방법. 이 기술은 심장 질환 모델링과 약물 스크리닝에 활용됩니다.

칼슘 취급 특성화를 위한 심실 유사 HiPSC 유래 심근세포 및 고품질 세포 제제 의 생성

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