In deze studie genereren we geïnduceerde pluripotente stamcellen uit muis-vruchtwatercellen, met behulp van een niet-viraal transposonsysteem.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
In deze studie genereren we geïnduceerde pluripotente stamcellen uit muis-vruchtwatercellen, met behulp van een niet-viraal transposonsysteem.
Geïnduceerde pluripotente stamcellen (iPS) worden gegenereerd uit muis- en menselijke somatische cellen door geforceerde expressie van gedefinieerde transcriptiefactoren met behulp van verschillende methoden. Hier hebben we iPS-cellen geproduceerd uit muis-amniotische vloeistofcellen, met behulp van een niet-viraal gebaseerd transposonsysteem. Alle verkregen iPS-cellijnen vertoonden kenmerken van pluripotente cellen, inclusief het vermogen om zich te differentiëren naar derivaten van alle drie de kiembladen in vitro en in vivo. Deze strategie opent de mogelijkheid om cellen van zieke foetussen te gebruiken om nieuwe therapieën voor geboorteafwijkingen te ontwikkelen.
Prenatale diagnostiek is een belangrijk klinisch hulpmiddel om genetische ziekten (dwz chromosomale afwijkingen, monogenetische of polygenetische / multifactoriële aandoeningen) en aangeboren afwijkingen (dwz hernia diafragmatica, cystic long laesies, exomphalos, gastroschisis) te evalueren. Vruchtwater (AF) cellen zijn eenvoudig te verkrijgen van routinematig geplande procedures tijdens het tweede trimester van de zwangerschap (dwz vruchtwaterpunctie en amnioreduction) of keizersneden 1, 2. De beschikbaarheid van AF cellen van prenatale en neonatale patiënten geeft de mogelijkheid om deze bron regeneratieve medicijnen en verscheidene onderzoekers onderzochten de mogelijkheid om verschillende weefselbeschadigingen of ziekten met een stamcelpopulatie geïsoleerd uit AF 3, 4, 5, 6 behandel, 7, 8, 9, 10, 11, 12. Zich gemakkelijk verkrijgen AF cellen van zieke patiënten in een tijdvenster waarin de ziekte is vaak stilstaat, opent de weg naar het idee van deze cel bron voor herprogrammering doeleinden. Inderdaad zou geïnduceerde pluripotente stamcellen (iPS) cellen afkomstig van AF cellen worden gedifferentieerd in de cellen van belang in vitro drug tests of weefselengineering, teneinde een adequate patiënt-specifieke therapie bereiden voor de bevalling. Vele studies hebben reeds werd aangetoond dat AF cellen te herprogrammeren en onderverdeeld in een groot aantal celtypes 13, 14, 15, 16, 17 </ sup>, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27.
Sinds de ontdekking van Takahashi en Yamanaka 28 van reprogrammed somatische cellen door de geforceerde expressie van vier transcriptiefactoren (Oct4, Sox2, cMYC en Klf4), is er vooruitgang geboekt op het gebied van de herprogrammering. Gezien de verschillende werkwijzen kunnen onderscheiden tussen virale en niet-virale benaderingen. De eerste verwacht dat het gebruik van virale vectoren (retrovirussen en lentivirussen), die een hoge efficiëntie, maar meestal onvolledige onderdrukking van de retrovirale transgen met zowel het gevolg van een gedeeltelijk geherprogrammeerd cellijn en het risico van zijninsertiemutagenese 29, 30, 31. De niet-virale werkwijze gebruikt verschillende strategieën: bijvoorbeeld plasmiden, vectoren, mRNA, eiwit, transposons. De afleiding van iPS-cellen vrij van transgene sequenties heeft tot doel de mogelijke schadelijke effecten van lekkende transgenexpressie en insertiemutagenese omzeilen. Van alle hierboven vermelde niet-virale strategie, de piggyBac (PB) transposon / transposase vereist alleen de omgekeerde terminale herhalingen flankeren een transgen en tijdelijke expressie van het transposase enzym katalyseren invoeging of excisie gebeurtenissen 32. Het voordeel bij het gebruik van transposons boven andere werkwijzen voor iPS celgeneratie is de mogelijkheid om vectorvrije iPS cellen met een niet-virale vector benadering dezelfde efficiëntie van retrovirale vectoren toont. Dit kan door trace-less excisie van het transposon geïntegreerde codering voor de reprogramming factoren naar aanleiding van een nieuwe tijdelijke expressie van de transposase in de iPS-cellen 33. Aangezien PB efficiënt in verschillende celtypes 34, 35, 36, 37, is meer geschikt voor een klinische benadering met betrekking tot virale vectoren, en maakt de productie van xeno-vrije iPS cellen strijd met de huidige virusproductie protocollen die xenobiotische gebruiken voorwaarden, wordt dit systeem gebruikt om iPS cellen te verkrijgen uit muizen AF.
Hier stellen we een gedetailleerd protocol volgende reeds gepubliceerde werk om de productie van pluripotente iPS klonen van muizen AF-cellen (iPS-AF-cellen) 38 te tonen.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Alle procedures waren in overeenstemming met de Italiaanse wetgeving. Murine AF monsters werden geoogst van zwangere muizen op 13,5 dagen na coïtum (DPC) van C57BL / 6-Tg (UBC-GFP) 30Scha / J muizen geroepen GFP.
1. Transposon Production
OPMERKING: Transposon expressievectoren werden gegenereerd onder toepassing van standaard kloneringswerkwijzen. Het plasmide DNA voor transfectie muis AF-cellen werd bereid onder toepassing van commerciële kits.
2. muis embryonale fibroblast (MEF) Cultuur
3. Mouse AF Cell Isolation
4. Mouse AF Cell Culture
5. Transfectie, iPS-AF Cell Generation en Cultuur
OPMERKING: Mouse AF-cellen werden getransfecteerd met de PB-tetO2-IRES-OKMS transposon plasmide, tezamen met een transposase expressieplasmide (mPBase) en met de omgekeerde tetracycline transactivator (PB-CAG-rtTA) transposon plasmide. Alle plasmiden werden verstrekt door professor Andras Nagy 33.
6. alkalische fosfatase Staining
7. Immunofluorescentie
8. In vitro celdifferentiatie
9. In Vivo Teratoma Formation
10. RNA-extractie uit cellen
11. RNA-extractie uit Teratoma
12. Reverse transcriptie-polymerase kettingreactie Analyse
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De capaciteit van herprogrammering evalueren, werden muizen AF cellen verzameld uit foetussen van GFP muizen. Cellen werden getransfecteerd met de cirkelvormige transposon plasmide PB-tetO2-IRES-OKMS, waarbij de Yamanaka factoren (Oct4, Sox2, cMYC en Klf4) gerelateerd aan de mCherry fluorescerend eiwit in een doxycycline-induceerbare wijze tot expressie brengt, en omgekeerde tetracycline transactivator (PB- CAG-rtTA) plasmiden met het transposase expressieplasmide (mPBase). Muis AF-celle...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De voor het induceren van pluripotentie verkrijgen werkwijze is relevant voor mobiele klinische veiligheid met betrekking tot langdurige transplantatie. Tegenwoordig zijn er verscheidene werkwijzen geschikt voor de herprogrammering. Onder de niet-integrerende methoden, het Sendai virus (SeV) vector een RNA virus dat grote hoeveelheden eiwitten kan produceren zonder integratie in de kern van de geïnfecteerde cellen 40 en een strategie om iPS cellen te verkrijgen zijn. SeV vectoren zou een aantrekk...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De auteurs hebben niets te onthullen.
Dit werk werd ondersteund door CARIPARO Foundation Grant nummer 13/04 en Fondazione Istituto di Ricerca Pediatrica Città della Speranza Grant nummer 10/02. Martina Piccoli, Chiara Franzin en Michela Pozzobon worden gefinancierd door Fondazione Istituto di Ricerca Pediatrica Città della Speranza. Enrica Bertin wordt gefinancierd door CARIPARO Foundation Grant nummer 13/04. Paolo De Coppi wordt gefinancierd door Great Ormond Street Hospital Children's Charity.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| 100 mm Bacterial-grade Petri Dishes | BD Falcon | 351029 | Voor in vitro differentiatie |
| 2-mercaptoethanol | Sigma | M6250 | Voor muis AF, iPS-AF cellen en differentiatiemedium |
| Alexa568-conjugated goat anti-mouse IgM | Thermo Fisher Scientific | A21043 | Secundaire antilichaam (immunofluorescence) |
| Alexa594-conjugated chicken anti-goat IgG | Thermo Fisher Scientific | A21468 | Secundaire antilichaam (immunofluorescence) |
| Alexa594-conjugated chicken anti-rabbit IgG | Thermo Fisher Scientific | A21442 | Secundaire antilichaam (immunofluorescence) |
| Alexa594-conjugated goat anti-mouse IgG | Thermo Fisher Scientific | A11005 | Secundaire antilichaam (immunofluorescence) |
| Alkaline Fosfatase kit | Sigma | 85L1 | Alkaline Fosfatase kleuring |
| Ampicilline | Sigma | A0166 | Voor bacteriële selectie |
| Bovine Serum Albumine | Sigma | A7906 | BSA, voor blokkeringsoplossing. Verdund in PBS 1x |
| Chloroform | Sigma | C2432 | Voor RNA extractie |
| DH5α cellen | Thermo Fisher Scientific | 18265-017 | Bacteriën voor klonering procedure |
| Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM) | Thermo Fisher Scientific | 41965039 | Voor MEF, muis AF, iPS-AF cellen en differentiatiemedium |
| Doxycycline | Sigma | D9891 | Voor exogene factoren expressie |
| Microcentrifuge buizen (1,5 ml) | Sarstedt | 72.706 | Voor PB productie |
| ES FBS | Thermo Fisher Scientific | 10439024 | Voor muis AF, iPS-AF cellen en differentiatiemedium |
| FBS | Thermo Fisher Scientific | 10270106 | Voor MEF medium |
| Fine point forceps | F.S.T | Dumont #5 | AF isolatie |
| Gelatine | J.T.Baker | 131 | Gebruikt 0,1%, verdund in PBS 1x |
| Glycine | Bio-Rad | 161-0718 | Voor blokkeringsoplossing. Verdund in PBS 1x |
| Haematoxyline QS | Vector Laboratories | H3404 | Nuclei detectie |
| HE | Bio-Optica | 04-061010 | Histologisch onderzoek van teratoma |
| Hoechst | Thermo Fisher Scientific | H3570 | Nuclei detectie |
| Paarden Serum | Thermo Fisher Scientific | 16050-122 | Voor blokkeringsoplossing |
| HRP-conjugated goat anti-mouse IgG | SantaCruz | sc2005 | Secundaire antilichaam (immunoperoxidase) |
| ImmPACT NovaRED | Vector Laboratories | SK4805 | Peroxidase substraat |
| Insulin spuit met naald (25 G) | Terumo | SS+01H25161 | Amniocentese procedure |
| Klf4 | SantaCruz | sc-20691 | Konijn polyklonaal IgG |
| L-glutamine | Thermo Fisher Scientific | 25030 | Voor muis AF, iPS-AF cellen en differentiatiemedium |
| LB bouillon (Lennox) | Sigma | L3022 | Voor bacteriegroei |
| LIF | Sigma | L5158 | Voor muis AF en iPS-AF cellen medium |
| Matrigel | BD | 354234 | Voor in vitro differentiatie. Verdund 1:10 in DMEM |
| Methanol | Sigma | 32213 | Peroxidase blokkering |
| MULTIWELL 24 wel plaat | BD Falcon | 353047 | Voor in vitro differentiatie |
| MULTIWELL 6 wel plaat | BD Falcon | 353046 | Voor MEF, muis AF en iPS-AF cellen cultuur |
| Nanog | ReproCELL | RCAB0002P-F | Konijn polyklonaal IgG |
| Niet-essentiële aminozuren | Sigma | M7145 | Voor muis AF, iPS-AF cellen en differentiatiemedium |
| Normal Goat Serum | Vector Laboratories | S2000 | Voor blokkeringsoplossing. Verdund in PBS 1x |
| NP-40 | Sigma | 12087-87-0 | Voor cel permeabilisatie. Verdund in PBS 1x |
| Oct4 | SantaCruz | sc-5279 | Muis monoklonaal IgG2b |
| Oligo (dT) | Thermo Fisher Scientific | 18418012 | Voor RT-PCR |
| Paraformaldehyde (oplossing) | Sigma | 441244 | PFA, fixatie, verdund in PBS |
| PBS 10x | Thermo Fisher Scientific | 14200-067 | D-PBS, vrij van Ca2+/Mg2+. Verdund met steriel water om PBS 1x te verkrijgen |
| Penicilline - Streptomycine | Thermo Fisher Scientific | 15070063 | Voor MEF, muis AF, iPS-AF cellen en differentiatiemedium |
| Petri Dish (150 mm) | BD Falcon | 353025 | Voor MEF cultuur, weefsel cultuur |
| PiggyBac transposase expressie plasmid | Verstrekt door professor Andras Nagy laboratorium | - | mPBase |
| PiggyBac-tetO2-IRES-OKMS transposon plasmid | Verstrekt door professor Andras Nagy laboratorium | - | PB-tetO2-IRES-OKMS |
| QIAprep Spin Maxiprep Kit | Qiagen | 12663 | Voor plasmiden zuivering |
| QIAprep Spin Miniprep Kit | Qiagen | 27106 | Voor plasmiden zuivering |
| Reverse tetracycline transactivator transposon plasmid | Verstrekt door professor Andras Nagy laboratorium | - | rtTA |
| RNeasy Mini Kit | Qiagen | 74134 | Voor RNA extractie |
| Sox2 | SantaCruz | sc-17320 | Geit polyklonaal IgG |
| SSEA1 | Abcam | ab1 |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.