Protocol voor de directe omzetting van muizen embryonale fibroblasten in Trofoblast Stamcellen

Summary

Here we present a protocol for the direct conversion of murine embryonic fibroblasts into fully functional and stable trophoblast stem cells by ten day over-expression of Tfap2c, Gata3, Eomes and Ets2.

Abstract

Trofoblast stamcellen (TSC) ontstaan ​​als gevolg van de eerste Celgedrag in de ontwikkeling van zoogdieren. Ze kunnen in vitro worden gekweekt, het vermogen behouden om te hernieuwen en om te differentiëren in alle subtypen van de trofoblast lijn gelijk aan het in vivo stamcelpopulatie die tot de foetale deel van de placenta. Daarom TSC's bieden een uniek model voor ontwikkeling van de placenta en embryonale versus extra-embryonale Celgedrag in vitro te bestuderen. Vanaf het blastocyst stadium verder, een duidelijke epigenetische barrière die bestaat uit DNA-methylatie en histon modificaties scheidt strak beide geslachten. Hier beschrijven we een protocol om deze lijn barrière volledig overwonnen door transiënte overexpressie van trophoblast belangrijke regulatoren Tfap2c, GATA3, Eomes en ETS2 in muriene embryonale fibroblasten. De geïnduceerde trofoblast stamcellen in staat zijn om zichzelf te vernieuwen en zijn vrijwel identiek aan afgeleide trofoblast stamcellen blastocysten in termen van de morfologie, marker genexpressie en methylatie patroon. Functionele in vitro als in vivo analyses bevestigen dat deze cellen kunnen differentiëren langs de trofoblast lineage genereren polyploïde trofoblast reuzencellen en chimerizing de placenta bij injectie in blastocysten. De inductie van trofoblast stamcellen van somatische weefsels opent nieuwe mogelijkheden voor genetische en epigenetische eigenschappen van deze extra-embryonale afstammingslijn bestuderen en biedt de mogelijkheid om trofoblast stamcellijnen genereren zonder het vernietigen van de respectievelijke embryo.

Introduction

Onlangs heeft een vergelijkende studie van verschillende benaderingen van de muis embryonale stamcellen om stamcellen conversie trofoblast is gebleken dat in alle geanalyseerde systemen, geslacht conversie onvolledig gebleven. In plaats van geïnduceerde trofoblast stamcellen (iTSCs) de zogenaamde trofoblast stamcel-achtige cellen zijn gegenereerd vasthouden van een geheugen van het lot van de cel van oorsprong ^1. Hier volgden we een andere benadering van ITSC generatie. Net als bij de directe inductie van pluripotente stamcellen van muizen embryonale fibroblasten (MEF) ^2, zijn iTSCs rechtstreeks omgezet van gedifferentieerde somatische weefsel. ....

Protocol

Alle muizen experimenten werden uitgevoerd volgens de Duitse wet van de bescherming van dieren en in overeenstemming met de goedkeuring van de lokale institutionele Animal Care commissies (Landesamt fuer Natur, Umwelt und Verbraucherschutz, Noord-Rijnland-Westfalen [goedkeuring ID-nummer: AZ 84-02.04.2013 .A428]).

1. Mediavoorbereiding

1. Bereid 293T medium Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM), 10% (v / v) FBS, L-glutamine (2 mM), natriumpyruvaat (1 mM), penicilline / streptomycine (1x).
2. Bereid MEF medium: DMEM, 10% (v / v) FBS, L-glutamine (2 mM), 1 x niet-essentiële aminozuren, penicilline / streptomycine (1x). ....

Results

Op de schaal waarin transgenexpressie van het 4F geactiveerd, cellen snel morfologie (vergelijk Figuur 2A en B) veranderen. Rond dag 14-21 transdifferentiated afzonderlijke gebieden ontstaan ​​(twee voorbeelden zijn aangegeven in figuur 2B en C). Deze primaire kolonies missen typische TSC morfologie; maar zodra ze zijn sub-gekweekt, karakteristieke epitheliale morfologie met strakke randen en heldere grenzen sterk doet denken aan bona fide TSC's komt.......

Discussion

De 4-factor (Tfap2c, GATA3, Eomes, ETS2) op basis transdifferentiatie protocol hier gepresenteerde biedt een betrouwbare methode om trouw te genereren omgezet iTSCs van muis embryonale fibroblasten. Verder is de werkwijze ook toepasbaar voor postnatale staart fibroblasten, maar met een afname van efficiëntie vergeleken met embryonale fibroblasten ^3. Over het algemeen kwaliteit van primaire fibroblasten is een kritische factor transdifferentiatie uitkomst en voorzichtigheid is geboden vroege passage cellen (pa.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Doxycycline hyclate	Sigma-Aldrich	D9891-10G	Dissolve in sterile PBS, prepare 2 mg/ml stock solution. Store aliquots at -20 °C
Chloroquine diphosphate salt	Sigma-Aldrich	C6628-25G	Prepare 25 mM stock solution in sterile cell culture grade water. Store aliquots at -20 °C
Polybrene (Hexadimethrine bromide)	Sigma-Aldrich	107689-10G	Prepare 8 mg/ml stock solution in sterile cell culture grade water. Store aliquots at -20 °C
human recombinant Fibroblast Growth Factor 4	ReliaTech	300-131L	Dissolve in sterile 0.1% BSA in PBS, prepare 25 µg/ml stock solution. Store aliquots at -80 °C
Heparin sodium salt	Sigma-Aldrich	H3149-10KU	Prepare 1 mg/ml stock solution by dissolving in sterile PBS. Store aliquots at -80°C
ProFection Mammalian Transfection System	Promega	E1200
PBS, no calcium, no magnesium	ThermoFisher Scientific	1419-094
DMEM (1x) + GlutaMAX	ThermoFisher Scientific	31966-021
RPMI 1640, no glutamine	ThermoFisher Scientific	31870-025
Advanced DMEM (1x)	ThermoFisher Scientific	12491-015
Trypsin-EDTA (0.05%), phenol red	ThermoFisher Scientific	25300-054
Poly-L-lysine	Sigma-Aldrich	P4707
Fetal bovine serum	Hyclone	SH30071.03IR
Surfactant-free cellulose acetate-membrane filter	Corning	431220
Non-essential amino acids	ThermoFisher Scientific	11140-035
Penicillin Streptomycin	ThermoFisher Scientific	15140-122
Sodium Pyruvate	ThermoFisher Scientific	11360-039
L-glutamine	ThermoFisher Scientific	25030-24
2-Mercaptoethanol	ThermoFisher Scientific	31350-010
Dimethyl sulfoxide (DMSO), cell culture grade	Panreac AppliChem GmbH	A3672,0100
pLV-tetO-Tfap2c	Addgene	70269
pLV-tetO-Gata3	Addgene	70270
pLV-tetO-Eomes	Addgene	70271
pLV-tetO-Ets2	Addgene	70272
pLV-tetO-mCherry	Addgene	70273
psPAX2	Addgene	12260
pMD2.G	Addgene	12259
FUdeltaGW-rtTA	Addgene	19780
Mice B6.Cg-Gt(ROSA)26Sortm1(rtTA*M2)Jae/J 7	JAX Mice	6965
129S2SV	Charles River	129