Tutaj opisujemy metodę oczyszczania zróżnicowanych ludzkich embrionalnych komórek macierzystych, które są zaangażowane w ostateczną endodermę w celu poprawy dalszych zastosowań i dalszego różnicowania.
Artykuł metodologiczny
Tutaj opisujemy metodę oczyszczania zróżnicowanych ludzkich embrionalnych komórek macierzystych, które są zaangażowane w ostateczną endodermę w celu poprawy dalszych zastosowań i dalszego różnicowania.
Zdolności różnicowania pluripotencjalnych komórek macierzystych, takich jak embrionalne komórki macierzyste (ESC), pozwalają na potencjalne zastosowanie terapeutyczne dla terapii zastępczych komórek. Terminalnie zróżnicowane typy komórek mogą być wykorzystywane w leczeniu różnych chorób zwyrodnieniowych. Różnicowanie in vitro tych komórek w kierunku tkanek płuc, wątroby i trzustki wymaga w pierwszej kolejności wytworzenia ostatecznych komórek endodermy. Ten etap ogranicza szybkość dalszego różnicowania w kierunku terminalnie dojrzałych typów komórek, takich jak komórki beta wytwarzające insulinę, hepatocyty lub inne typy komórek pochodzących z endodermy. Komórki, które są zaangażowane w linię endodermy, wykazują wysoką ekspresję wielu czynników transkrypcyjnych, takich jak FOXA2, SOX17, HNF1B, członkowie rodziny GATA i receptor powierzchniowy CXCR4. Jednak protokoły różnicowania rzadko są w 100% skuteczne. W tym miejscu opisujemy metodę oczyszczania populacji komórek CXCR4+ po różnicowaniu do DE za pomocą mikrokulek magnetycznych. To oczyszczenie dodatkowo usuwa komórki niechcianych linii. Metoda delikatnego oczyszczania jest szybka i niezawodna i może być stosowana w celu poprawy dalszych zastosowań i różnicowania.
Pluripotencjalne komórki macierzyste, takie jak embrionalne komórki macierzyste (ESC), mają zdolność różnicowania się w praktycznie każdy typ komórek ludzkiego ciała. W ten sposób protokoły różnicowania in vitro mogą być wykorzystywane do generowania wielu typów dorosłych komórek, takich jak kardiomiocyty1, hepatocyty2, komórki beta3, nabłonek płuc4 lub komórki neuronalne5. To sprawia, że ESC są cennym narzędziem w potencjalnym leczeniu różnych chorób zwyrodnieniowych3.
Różnicowanie in vitro ESC w kierunku dorosłych tkanek płuc, wątroby i trzustki wymaga pseudo-gastrulacji do komórek przypominających ostateczną endodermę (DE)6. Ponieważ dalsze różnicowanie w kierunku wyżej wymienionych typów komórek somatycznych jest znacznie mniej efektywne, optymalne różnicowanie endodermy uważa się za ograniczające szybkość7. Komórki, które są zaangażowane w linię endodermy, ulegają charakterystycznym zmianom w profilu ekspresji genów. Geny głównego regulatora pluripotencji są regulowane w dół, podczas gdy ekspresja innych czynników transkrypcyjnych, takich jak FOXA2, SOX17, HNF1B, członków rodziny GATA i receptora powierzchniowego CXCR4, jest silnie regulowana w górę6, 8, 9. Wiadomo, że CXCR4 jest transaktywowany przez SMAD2 / 3, za sygnalizacją węzłową/TGF-β i SOX17 ze względu na specyficzne miejsca wiązania w regioniepromotora 10. Jest to więc bardzo odpowiedni marker używany w wielu raportach6, 8, 11-13. Te zmiany ekspresji odzwierciedlają zdarzenie pseudo-gastrulacji, w którym ESC najpierw nabywają cechy prymitywnej populacji komórek przypominających smugi, a następnie angażują się w listek zarodkowy endodermy6.
Jednak protokoły różnicowania rzadko są w 100% skuteczne, ponieważ kilka komórek może opierać się procesowi różnicowania lub różnicować się w kierunku innych niezamierzonych linii14. Komórki te mogą negatywnie wpływać na dalsze różnicowanie. Co więcej, szczątkowe niezróżnicowane komórki niosą ze sobą duże ryzyko dla późniejszych eksperymentów transplantacyjnych i mogą prowadzić do powstawania potworniaków15-17.
Aby usunąć te niechciane komórki na wczesnym etapie, marker powierzchniowy CXCR4 może być użyty do oczyszczania komórek, które są zaangażowane w DE18. W tym miejscu opisujemy metodę pozytywnej selekcji komórek CXCR4+ z kultur różnicujących DE. W tym celu marker powierzchniowy CXCR4 jest wiązany przez przeciwciało, które następnie wiąże się z mikrokulkami magnetycznymi. W przeciwieństwie do trudnych warunków podczas sortowania FACS, magnetycznie znakowane ogniwa DE-podobne mogą być następnie łatwo oczyszczane w formacie stołowym przy użyciu delikatnej metody oczyszczania. Protokół ten zapewnia prostą metodę usuwania populacji komórek, które oparły się procesowi różnicowania DE.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
1. Zróżnicowanie ludzkiego ESC w kierunku ostatecznej endodermy
2. Barwienie ostatecznych komórek endodermy CXCR4+ do analizy cytometrii przepływowej
3. Separacja magnetyczna komórek CXCR4+
4. Opcjonalnie: Analiza oczyszczonej populacji endodermy
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Po zróżnicowaniu Embrionalne komórki macierzyste (ESC) przechodzą drastyczne zmiany w ekspresji genów i białek. Rycina 1 przedstawia typowe geny markerowe, które można wykorzystać do weryfikacji prawidłowej różnicowania w endodermę. Głównymi celami analizy ekspresji genów są GSC, FOXA2, i SOX17. W analizie względnej ekspresji genów, w szczególności FOXA2 i SOX17 zwiększają się poprzez > 2000-krotnie w porówn...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Obecnie stosowane protokoły różnicowania rzadko prowadzą do 100% różnicowania komórek. Z powodów, którymi nadal należy się zająć, niektóre komórki opierają się procesowi różnicowania. W zależności od skuteczności zastosowanego protokołu różnicowania i skłonności linii ESC, często obserwuje się pewną liczbę resztkowych komórek pluripotencjalnych nawet po różnicowaniu się do ostatecznej endodermy. Te szczątkowe komórki mogą upośledzać dalsze różnicowanie lub dalszą analizę, taką jak transkryptomika, proteomika i analiza ek...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy oświadczają, że nie mają konkurencyjnych interesów finansowych.
Z wdzięcznością dziękujemy za umiejętną pomoc techniczną Jasmin Kresse.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Linia ludzkich embrionalnych komórek macierzystych Hues8 | Harvard Department of stem cell & regenerative biology | Odpowiednia linia komórkowa do generacji | |
| endodermy Linia ludzkich embrionalnych komórek macierzystych Hes3 | ES Cell International | Odpowiednia i wytrzymała linia komórkowa do generowania endodermy | |
| mTeSR1 | Stemcell Technologies | 5850 | Pożywka hodowlana ESC |
| FCS | Biowest | S1860 | |
| Zaawansowane technologie życia RPMI 1640 | 12633012 | ||
| CD184 (CXCR4)-APC, ludzki | Miltenyi Biotec | 130-098-357 | |
| anty-APC MicroBeads | Miltenyi Biotec | 130-090-855 | |
| Separator OctoMACS | Miltenyi Biotec | 130-042-109 | pole magnetyczne |
| Y-27632 | Selleck Chemicals | S1049 | Inhibitor ROCK |
| CHIR-99021 | Tocris Bioscience | 4423 | |
| Activin A | Peprotech | 120-14 | |
| Delikatny odczynnik do dysocjacji komórek | Stemcell Technologies | 7174 | Bez enzymów roztwór do pasażowania, alternatywa: Trypsin/EDTA |
| Matrigel* | Corning | 354277 | matryca błony podstawnej * rozpuścić i przechowywać w podwielokrotnościach w temperaturze -80 &; C zgodnie z instrukcją dla dostawców. Po użyciu rozmrozić na lodzie, rozcieńczyć w 25 ml lodowatego nokautu DMEM/F-12. Dodać 1 ml do każdego dołka na 6-dołkowej płytce i inkubować przez 45 minut w temperaturze pokojowej. Usunąć matrycę i natychmiast zużyć. |
| Kolumny MS | Miltenyi Biotec | 30-042-201 | |
| Separator MACS | Miltenyi Biotec | 130-042-302 | |
| Człowiek FOXA2 FW gggagcggtgaagatgga | Life Technologies | NA | |
| Człowiek FOXA2 REV tcatgttgctcacggagta | Technologie | ||
| Ludzkie GSC FW gaggagaaagtggaggtggtt | Życie Technologie Człowiek | ||
| GSC REV ctctgatgaggaccgcttctg | Life Technologies | ||
| SOX17 Test TaqMan | Biosystemy stosowane | Hs00751752_s1 | |
| Człowiek SOX7 FW gatgctgggaaagtcgtggaagg | Technologie | ||
| Człowiek SOX7 REV tgcggccggggtacttgtag | Technologie | ||
| życiaCzłowiek POU5F1 FW cttgctgcagaagtgggggg | Technologie | ||
| Ludzki POU5F1 REV ctgcagtgtgtgtttcgggca | Technologie | ||
| Ludzki nanog FW ccgagggcagacatcatcc | Technologie | ||
| Ludzki nanog REV ccatccactgccacatcttct | Technologie życia Ludzki | ||
| TBP FW caa cag cct gcc acc tta cgc tc | Life Technologies | ||
| Human TBP REV agg ctg tgg ggt cag tcc agt g | Life Technologies | ||
| Human TUBA1A FW ggc agt gtt tgt aga ctt gga acc c | Life Technologies | ||
| Human TUBA1A REV tgt gat aag ttg ctc agg gtg gaa g | Life Technologies | ||
| Human G6PD FW agg ccg tca cca aga aca a | Life Technologies | ||
| Human G6PD REV cga TGA TG TG GGT TCC AGC CTA t | Life Technologies | ||
| Anti-SOX2 | Santa Cruz Biotechnology | sc-17320 | |
| Anti-FOXA2 | MerckMillipore | 07-633 | |
| Anti-SOX17 | R& Systemy D | AF1924 |
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