Opracowano metodę bezpośredniego pozyskiwania ludzkich nerwowych komórek macierzystych z krwiotwórczych komórek progenitorowych wzbogaconych o komórki krwi obwodowej.
Artykuł metodologiczny
Opracowano metodę bezpośredniego pozyskiwania ludzkich nerwowych komórek macierzystych z krwiotwórczych komórek progenitorowych wzbogaconych o komórki krwi obwodowej.
Kultury neuronalne specyficzne dla chorób człowieka są niezbędne do generowania modeli in vitro dla ludzkich chorób neurologicznych. Jednak brak dostępu do pierwotnych kultur neuronalnych dorosłych ludzi rodzi wyjątkowe wyzwania. Ostatnie osiągnięcia w dziedzinie indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych (iPSC) zapewniają alternatywne podejście do uzyskiwania kultur nerwowych z fibroblastów skóry za pomocą iPSC specyficznych dla pacjenta, ale proces ten jest pracochłonny, wymaga specjalnej wiedzy specjalistycznej i dużych zasobów oraz może trwać kilka miesięcy. Uniemożliwia to szerokie zastosowanie tej technologii do badania chorób neurologicznych. Aby przezwyciężyć niektóre z tych problemów, opracowaliśmy metodę pozyskiwania nerwowych komórek macierzystych bezpośrednio z ludzkiej dorosłej krwi obwodowej, z pominięciem procesu wyprowadzania iPSC. Hematopoetyczne komórki progenitorowe wzbogacone z ludzkiej dorosłej krwi obwodowej hodowano in vitro i transfekowano wektorami wirusa Sendai zawierającymi czynniki transkrypcyjne Sox2, Oct3/4, Klf4 i c-Myc. Transfekcja powoduje zmiany morfologiczne w komórkach, które są dalej selekcjonowane przy użyciu ludzkiej pożywki progenitorowej zawierającej podstawowy czynnik wzrostu fibroblastów (bFGF) i czynnik wzrostu śródbłonka naczyń krwionośnych (VEGF). Powstałe komórki charakteryzują się ekspresją markerów nerwowych komórek macierzystych, takich jak gniazdyna i SOX2. Te nerwowe komórki macierzyste mogą być dalej różnicowane do neuronów, astrogleju i oligodendrocytów w określonych pożywkach różnicujących. Wykorzystując łatwo dostępne próbki ludzkiej krwi obwodowej, metoda ta może być wykorzystana do uzyskania nerwowych komórek macierzystych w celu dalszego różnicowania się z komórkami nerwowymi w celu modelowania in vitro zaburzeń neurologicznych i może przyczynić się do postępu w badaniach związanych z patogenezą i leczeniem tych chorób.
Hodowle neuronów in vitro były używane jako podstawowe narzędzie do badań nad chorobami neurologicznymi. W takich badaniach najczęściej wykorzystuje się pierwotne hodowle neuronalne zwierząt (głównie gryzoni) 1,2 oraz ludzkie linie komórek nerwowych pochodzące z glejaków lub innych nowotworów. Uznano jednak, że istnieją znaczne różnice między komórkami gryzoni i ludzkimi. Wielu ustaleń opartych na gryzoniach nie można przełożyć na ludzi. Co więcej, wraz z szybkim rozwojem analizy masowych informacji genomicznych oraz stosunkowo łatwą edycją genów i sekwencjonowaniem całego genomu, trend jest coraz bardziej nastawiony na odkrywanie genów podatnych na choroby i określanie ich funkcji i ról w określonych chorobach, co sprawia, że nieliczne ludzkie linie komórek neuronalnych mają tylko ograniczone zastosowanie. Teoretycznie najlepszym wyborem są pierwotne kultury neuronalne człowieka pochodzące z próbek układu nerwowego pacjenta, ale są one niemożliwe do uzyskania; W związku z tym konieczne są alternatywne metody. W ostatnich latach podjęto pewne działania, z których dwa są najbardziej charakterystyczne. Po opracowaniu techniki generowania indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych (iPSC) przy użyciu mysich i ludzkich komórek somatycznych 3,4, komórki nerwowe mogą być od nich dalej różnicowane5-7. Jednak generowanie i charakteryzowanie iPSC wymaga intensywnego nakładu pracy, technik i czasu, czasami nawet zaporowego. Wkrótce potem opracowano inne podejście do bezpośredniej transformacji komórek neuronalnych z komórek somatycznych 8,9. Ponieważ powstałe neurony są nieproliferacyjne, ogranicza to jego zastosowanie w intensywnych badaniach i badaniach przesiewowych leków, które wymagają dużej ilości komórek. Aby skorzystać z obu technik, kilka grup10-12 badało bezpośrednie pochodzenie nerwowych komórek macierzystych/progenitorowych z komórek somatycznych, co omija żmudny proces generowania i charakteryzowania iPSC, ale nadal zapewnia przyzwoitą liczbę nerwowych komórek macierzystych do późniejszego różnicowania neuronów. Wcześniej wykazaliśmy, że po wprowadzeniu czynników transkrypcyjnych Yamanaka do hematopoetycznych komórek progenitorowych, nerwowe komórki macierzyste mogą być bezpośrednio generowane przy użyciu pożywki selekcyjnej nerwowych komórek progenitorowych13. Tutaj szczegółowo opisujemy tę metodę.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
1. Wzbogacanie hematopoetycznych komórek progenitorowych z dorosłej krwi pełnej
UWAGA: Krwiotwórcze komórki progenitorowe lub komórki CD34+ mogą być oczyszczane z komórek jednojądrzastych krwi obwodowej (PBMC) pochodzących z różnych źródeł, w tym krwi pępowinowej, materiału leukaferezy i krwi pełnej, przy użyciu metod opartych na wirowaniu w gradionym gradimencie gęstości. Wymieniona tutaj metoda wykorzystuje jako przykład krew pełną.
2. Wyprowadzenie indukowanych nerwowych komórek macierzystych z komórek CD34+
3. Różnicowanie komórek nerwowych
4. Barwienie immunofluorescencyjne
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Jakość komórek CD34 jest kluczowa dla powodzenia transdukcji nerwowych komórek macierzystych. Wysokiej jakości komórki CD34 namnażają się w ciągu pierwszych kilku dni hodowli i pojawiają się jako nieprzylegające, jednorodnie okrągłe komórki, unoszące się tuż nad dnem naczyń hodowlanych (ryc. 1A). Udana infekcja powoduje powstanie agregatów komórkowych, które rozszerzają się z czasem (ryc. 1B), podczas gdy podczas hodowli komórkowej mogą wystąpić niespecyficzne agregaty komórkowe, które r...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Podano szczegółowy protokół bezpośredniego generowania nerwowych komórek macierzystych z obwodowych hematopoetycznych komórek progenitorowych.
W porównaniu z komórkami fibroblastów ludzka krew obwodowa jest bardziej dostępna. Korzystając z przedstawionego protokołu, z 10 ml krwi pełnej można wzbogacić więcej niż 1 x10 5 hematopoetycznych komórek progenitorowych lub komórek CD34-dodatnich. Chociaż zanieczyszczeniu płytkami krwi zwykle nie można zapobiec, można je łatwo zmniejszyć, wi...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Badanie jest finansowane ze środków krajowych NIH.
Autorzy nie mają konfliktu interesów do ujawnienia.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Pożywka do separacji limfocytów | Lonza | 17-829E | 1x |
| SepMate | Stemcell Technologies | 15415 | 15 ml |
| Surowica ludzka | Invitrogen | 34005-100 | |
| Antybiotyki | Gibco | 15240-062 | 1% |
| CD34 MultiSort Kit | Miltenyi Biotec | 130-056-701 | |
| EDTA | Cellgro | 46-034-Cl | 2 mM |
| MACS LS kolumna | Miltenyi Biotec | 130-042-401 | |
| StemSpan SFEM medium | Stemcell Technologies | 9650 | 1x |
| IMDM | Quality Biologicals | 112-035-101 | 1x |
| TPO | Peprotech | 300-18 | 100 ng/ml |
| Flt-3 | Peprotech | 300-19 | 100 ng/ml |
| SCF | Peprotech | 300-07 | 100 ng/ml |
| IL-6 | Peprotech | 200-06 | 20 ng/ml |
| IL-7 | Peprotech | 200-07 | 20 ng/ml |
| IPS Sendai Zestaw do przeprogramowania | Technologies | A1378001 | |
| Skrobak do komórek | Sarstedt | 83.183 | |
| DMSO | Sigma | D2650 | |
| Fiolki | CryoTubePojemnik Thermo | 368632 | |
| Mr. Frosty | Thermo | 5100-0001 | |
| DMEM/F12 | Life Technologies | 12400-024 | 1x |
| suplement N2 | Life Technologies | 17502-048 | 1x |
| Albumina surowicy bydlęcej | Sigma | A2934 | 0,1% (w/v) |
| bFGF | Peprotech | 100-18B | 20 ng/ml |
| EGF | Peprotech | AF-100-15 | |
| B27 suplement | Life Technologies | 17504-044 | 1x |
| NSC surowica bez surowicy pożywka | Life Technologies | A1050901 | 1x |
| Szkiełka nakrywkowe powlekane poli-D-lizyną/lamininą | BD Bioscences | 354087 | |
| cAMP | Sigma | A9501 | 300 ng/ml |
| Witamina C | Sigma | A0278 | 0,2 mM |
| BDNF | Peprotech | 450-02 | 10 ng/ml |
| GDNF | Peprotech | 450-10 | 10 ng/ml |
| Poli-L-ornityna | Sigma | P4957 | 1x |
| PDGF-AA | Peprotech | 100-13A | 10 ng/ml |
| NT-3 | Peprotech | 450-03 | 2 ng/ml |
| Shh | Peprotech | 1314-SH/CF | 2 ng/ml |
| T3 | Sigma | T6397 | 3 nM |
| PFA | Sigma | P6148 | 4% |
| PBS | Jakość Biologiczna | 119-069-101 | 1x |
| Kozia surowica | Sigma | G9023 | 4% |
| TritonX-100 | Sigma | T9284 | |
| Mysi monoklonalny anty-Nestin | Millipore | AB5922 | 1:1,000 rozcieńczenie |
| anty-SOX2 przeciwciało | Zastosowane komórki macierzyste | ASA0120 | Gotowe do użycia |
| Mysz anty-β Przeciwciało III-tubuliny | Promega | G712A | :1,000 rozcieńczenie |
| Królicze przeciwciało anty-GFAP | Sigma | G4546 | 1:100 rozcieńczenie |
| Przeciwciało anty-O4 | R& Systemy D | MAB1326 | IgM; 1 ng/ml |
| Alexa Fluor 594 kozie przeciwciało anty-królicze | Technologie życia | A11012 | 1:400 rozcieńczenie |
| Alexa Fluor 488 kozie przeciwciało anty-mysie | Technologie życia | A11001 | 1:400 rozcieńczenie |
| Alexa Fluor 488 kozie przeciwciało anty-mysie IgM | Life techniologies | A21042 | 1:250 rozcieńczenie |
| DAPI | Sigma | D9542 | 1 μ g/ml |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE
Poproś o pozwolenie