Tutaj prezentujemy protokół bezpośredniej konwersji mysich fibroblastów embrionalnych w pełni funkcjonalne i stabilne komórki macierzyste trofoblastu przez dziesięciodniową nadekspresję Tfap2c, Gata3, Eomes i Ets2.
Artykuł metodologiczny
Tutaj prezentujemy protokół bezpośredniej konwersji mysich fibroblastów embrionalnych w pełni funkcjonalne i stabilne komórki macierzyste trofoblastu przez dziesięciodniową nadekspresję Tfap2c, Gata3, Eomes i Ets2.
Komórki macierzyste trofoblastu (TSC) powstają w wyniku pierwszej decyzji o losie komórki w rozwoju ssaków. Mogą być hodowane in vitro, zachowując zdolność do samoodnawiania się i różnicowania we wszystkie podtypy linii trofoblastu, co odpowiada populacji komórek macierzystych in vivo, które dały początek płodowej części łożyska. W związku z tym TSC stanowią unikalny model do badania rozwoju łożyska oraz decyzji o losie komórek zarodkowych i pozaembrionalnych in vitro. Począwszy od stadium blastocysty, wyraźna bariera epigenetyczna składająca się z metylacji DNA i modyfikacji histonów ściśle oddziela obie linie. Tutaj opisujemy protokół pełnego pokonania tej bariery rodowej poprzez przejściową nadmierną ekspresję kluczowych regulatorów trofoblastu Tfap2c, Gata3, Eomes i Ets2 w mysich fibroblastach embrionalnych. Indukowane komórki macierzyste trofoblastu są zdolne do samoodnawiania się i są prawie identyczne z komórkami macierzystymi trofoblastu pochodzącymi z blastocyst pod względem morfologii, ekspresji genów markerowych i wzorca metylacji. Funkcjonalne testy in vitro i in vivo potwierdzają, że komórki te są zdolne do różnicowania się wzdłuż linii trofoblastu, generując poliploidalne gigantyczne komórki trofoblastu i chimeryzując łożysko po wstrzyknięciu do blastocyst. Indukcja komórek macierzystych trofoblastu z tkanki somatycznej otwiera nowe możliwości badania cech genetycznych i epigenetycznych tej linii pozaembrionalnej i oferuje możliwość generowania linii komórek macierzystych trofoblastu bez niszczenia odpowiedniego zarodka.
Niedawno, badanie porównujące kilka podejść do konwersji embrionalnych komórek macierzystych myszy na trofoblasty ujawniło, że we wszystkich analizowanych systemach konwersja linii pozostała niekompletna. Zamiast indukowanych komórek macierzystych trofoblastu (iTSC) wytworzone zostały tzw. komórki macierzyste trofoblastu, które zachowują pamięć o losie komórki pochodzenia1. W tym przypadku zastosowaliśmy inne podejście do generowania iTSC. Podobnie jak w przypadku bezpośredniej indukcji pluripotencjalnych komórek macierzystych z mysich fibroblastów embrionalnych (MEF) 2, iTSC zostały bezpośrednio przekształcone ze zróżnicowanej tkanki somatycznej. Po pierwsze, zidentyfikowaliśmy 12 potencjalnych czynników indukujących los TSC w przypadku nadekspresji w MEF. Później czynniki Tfap2c, Gata3, Eomes i Ets2 zostały zidentyfikowane jako niezbędne i wystarczające do indukcji iTSC 3. W tym samym czasie inna grupa niezależnie stwierdziła, że Tfap2c, Gata3 i Eomes są wystarczające do przekształcenia MEF w iTSC. Jednak w tym badaniu czas wymagany do ekspresji transgenu jest znacznie dłuższy w porównaniu z naszym badaniem, co wskazuje na inną kinetykę konwersji, gdy Ets2 jest nieobecny w koktajlu transdyferencyjnym 4.
Konwencjonalna płodowa surowica bydlęca (FBS) zawierająca hodowlę indukowanych i pochodzących z blastocyst komórek macierzystych trofoblastu opiera się na obecności czynników wydzielanych przez MEF-y inaktywowane wzrostem 5,6. Podczas indukcji iTSC czynniki te są dostarczane przez MEF, które nie mają pełnej kombinacji transgenów i nie podlegają transdyferencjacji. Jednak po subhodowli poszczególnych kolonii iTSC wymagają one pożywki, która została wstępnie uwarunkowana przez MEF inaktywowane wzrostem. Od tego momentu iTSC mogą być hodowane i traktowane jak TSC pochodzące z blastocyst zgodnie ze standardowymi protokołami. Warto zauważyć, że w przeciwieństwie do Tanaka i wsp. 5, rutynowo hodujemy TSC i iTSC bez żelatynizacji naczyń do hodowli komórkowych.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wszystkie eksperymenty na myszach zostały przeprowadzone zgodnie z niemieckim prawem ochrony zwierząt i za zgodą lokalnych komitetów ds. opieki nad zwierzętami (Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz, Nadrenia Północna-Westfalia [numer identyfikacyjny zezwolenia: AZ 84-02.04.2013.A428]).
1. Przygotowanie mediów
2. Wyprowadzenie mysich fibroblastów embrionalnych
3. Produkcja wektorów lentiwirusowych w komórkach 293T
Uwaga: Wszystkie kroki są wykonywane w przestrzeni laboratoryjnej z licencją na poziom bezpieczeństwa biologicznego 2.
4. Transdukcja fibroblastów z 4 czynnikami i wektorem kontrolnym mCherry
Uwaga: Wszystkie kroki są wykonywane w obiekcie o poziomie bezpieczeństwa biologicznego 2.
5. Konwersja fibroblastów na iTSC
Uwaga: Wszystkie kroki są wykonywane w przestrzeni laboratoryjnej z licencją na poziom bezpieczeństwa biologicznego 2.
6. Izolacja poszczególnych linii iTSC
Uwaga: Dla kroku 6.3 kaptur do hodowli tkankowej nie jest wymagany. Zaleca się przetarcie odwróconego mikroskopu 70% etanolem, aby zminimalizować ryzyko skażenia bakteryjnego. Poszczególne kolonie iTSC można izolować między 21 a 28 dniem transdyferencjacji.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Na szalce, gdzie aktywowana jest transgeniczna ekspresja 4F, komórki szybko zmieniają morfologię (porównaj Rysunek 2A i B). Około 14 - 21 dnia pojawiają się wyraźne obszary transzróżnicowane (dwa przykłady podano na ryc. 2B i C). Te pierwotne kolonie nie mają typowej morfologii TSC; jednak po ich subhodowli pojawia się charakterystyczna morfologia nabłonka z ciasnymi krawędziami i jasnymi granicami, bardzo przypominająca prawdziwe TSC (ryc. 2D
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przedstawiony tutaj protokół transdyferencjacji oparty na 4 czynnikach (Tfap2c, Gata3, Eomes, Ets2) oferuje niezawodną metodę generowania wiernie przekształconych iTSC z mysich fibroblastów embrionalnych. Co więcej, metoda ta ma również zastosowanie w przypadku pourodzeniowych fibroblastów ogonowych, chociaż ze spadkiem skuteczności w porównaniu z fibroblastami embrionalnymi 3. Ogólnie rzecz biorąc, jakość pierwotnych fibroblastów jest krytycznym czynnikiem wpływającym na wynik transdyferencjacji i należy zach...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Hyklalat doksycykliny | Sigma-Aldrich | D9891-10G | Rozpuścić w sterylnym PBS, przygotować roztwór podstawowy 2 mg/ml. Przechowuj podwielokrotności w temperaturze -20 ° C |
| Sól difosforanu chlorochiny | Sigma-Aldrich | C6628-25G | Przygotować 25 mM roztwór podstawowy w sterylnej wodzie do hodowli komórkowych. Przechowuj podwielokrotności w temperaturze -20 ° C |
| Polybrene (bromek heksadimetryny) | Sigma-Aldrich | 107689-10G | Przygotować roztwór podstawowy 8 mg/ml w sterylnej wodzie do hodowli komórkowych. Przechowuj podwielokrotności w temperaturze -20 ° C |
| ludzki rekombinowany czynnik wzrostu fibroblastów 4 | ReliaTech | 300-131L | Rozpuścić w sterylnym 0,1% BSA w PBS, przygotować 25 i mikro; g/ml roztworu podstawowego. Przechowuj podwielokrotności w temperaturze -80 ° C |
| Sól sodowa heparyny | Sigma-Aldrich | H3149-10KU | Przygotować roztwór podstawowy 1 mg/ml przez rozpuszczenie w sterylnym PBS. Przechowuj porcje w temperaturze -80° C |
| ProFection System transfekcji ssaków | Promega | E1200 | |
| PBS, bez wapnia, bez magnezu | ThermoFisher Scientific | 1419-094 | |
| DMEM (1x) + GlutaMAX | ThermoFisher Scientific | 31966-021 | |
| RPMI 1640, bez glutaminy | ThermoFisher Scientific | 31870-025 | |
| Advanced DMEM (1x) | ThermoFisher Scientific | 12491-015 | |
| Trypsyna-EDTA (0,05%), czerwień fenolowa | ThermoFisher Scientific | 25300-054 | |
| Poli-L-lizyna | Sigma-Aldrich | P4707 | |
| Płodowa surowica bydlęca | Hyklon | SH30071.03IR | |
| Filtr membranowy z octanu celulozy bez środków powierzchniowo czynnych | Corning | 431220 | |
| Aminokwasy endogenne | ThermoFisher Scientific | 11140-035 | |
| Penicylina Streptomycyna | ThermoFisher Scientific | 15140-122 | |
| Pirogronian sodu | ThermoFisher Scientific | 11360-039 | |
| L-glutamina | ThermoFisher Scientific | 25030-24 | |
| 2-merkaptoetanol | ThermoFisher Scientific | 31350-010 | |
| Dimetylosulfotlenek (DMSO), klasa hodowli komórkowych | 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 | |
| Myszy B6. Cg-Gt(ROSA)26Sortm1(rtTA*M2)Jae/J 7 | JAX Myszy | 6965 | |
| 129S2SV | Charles River | 129 |
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