hiPSC pochodziły z ludzkich fibroblastów skórnych wyizolowanych z biopsji 4 mm i przeprogramowanych wewnętrznie za pośrednictwem wirusa Sendai11. Instytucjonalna Komisja Rewizyjna Uniwersytetu Arizony zatwierdziła wszystkie procedury rekrutacji uczestników i pobierania biopsji.
1. Przygotowanie powierzchni pokrytej macierzą zewnątrzkomórkową do hodowli iPSC
- Na dzień przed konfluencją kultur hiPSC rosnących na iMEFach należy przygotować płytki pokryte macierzą zewnątrzkomórkową (Matrigel).
- Powolne rozmrażanie podwielokrotności macierzy zewnątrzkomórkowej (w zależności od partii, postępować zgodnie z instrukcjami zawartymi w karcie specyfikacji) na lodzie w temperaturze 4 °C przez 2 godziny.
- W kapturze bezpieczeństwa biologicznego, używając zimnych końcówek pipet (przechowywanych w temperaturze -20 °C), dodać 1 porcję macierzy zewnątrzkomórkowej do zimnej mieszanki Modified Eagle Medium/Nutrient Mixture F-12 firmy Dulbecco (DMEM/F12/HEPES) zgodnie ze współczynnikiem rozcieńczenia właściwym dla partii.
- Dozować ~ 600 μL macierzy zewnątrzkomórkowej na studzienkę z każdej potrzebnej nowej 12-dołkowej płytki poddanej działaniu hodowli komórkowej.
- Inkubować płytkę w temperaturze pokojowej przez kilka godzin. W tym przypadku należy zastosować 3 godziny czasu inkubacji.
UWAGA: Płytki można zużyć natychmiast lub przechowywać w temperaturze 4 °C przez okres do dwóch tygodni.
2. Przenoszenie hiPSC wyhodowanych na komórkach zasilających iMEF do macierzy zewnątrzkomórkowej w celu rozmnażania
- W dniu pasażowania należy zdjąć płytkę pokrytą matrycą z temperatury 4 °C i pozostawić płytkę do aklimatyzacji do temperatury pokojowej przez 1 godzinę w kapturze do hodowli tkankowych.
- Odessać pożywkę z 1 dołka z 6-dołkowej płytki kultury hiPSC rosnącej na iMEF i zastąpić 500 μl odczynnikiem dysocjacyjnym kolagenazy (1 mg/ml w podstawowej pożywce hodowlanej).
- Inkubować w temperaturze 37 °C przez ~ 10 - 30 minut, aż krawędzie kolonii iPSC zaczną się nieznacznie unosić.
UWAGA: Czas inkubacji jest zależny od linii i będzie się różnił. Monitoruj dysocjację pod mikroskopem.
- Ostrożnie odessać odczynnik dysocjacyjny i delikatnie przemyć 2 razy roztworem soli fizjologicznej buforowanym fosforanem (PBS, pH 7,4).
- Dodać 1 ml kompletnej pożywki mTeSR1 o temperaturze pokojowej z 10 ng/ml inhibitora kinazy białkowej związanej z Rho (inhibitor Y-27632 ROCK) do dołka.
UWAGA: Sugeruje się użycie mieszaniny pożywki kondycjonowanej iMEF i mTeSR1 w proporcji 50:50 podczas tego początkowego pasażu, co może być korzystne dla przetrwania hiPSC podczas tej przemiany w pożywkę.
- Za pomocą mikroskopu z kontrastem fazowym umieszczonym częściowo wewnątrz kaptura, ręcznie naciąć i pobrać 1-2 kolonie hiPSC (~ 700 - 1,000 μm średnicy) za pomocą strzykawki i igły (25 G, 11/2 cala). Wypchnij nacięte kawałki kolonii do pożywki za pomocą końcówki pipety P200.
- Odessać i wyrzucić matrycę z nowej płytki, uważając, aby nie naruszyć powłoki.
- Przenieść 1 ml zawiesiny komórkowej ze starej studzienki zawierającej nacięte iPSC do nowej studzienki pokrytej matrycą.
- Umieścić płytkę w inkubatorze w temperaturze 37 °C, 5% CO2 . Kołysz płytką kilkoma szybkimi ruchami w przód iw tył i na boki, aby równomiernie rozłożyć komórki. Nie naruszaj płyty przez 24 godziny.
- Wykonuj codzienne pełne zmiany pożywki za pomocą kompletnej pożywki mTeSR1 (dodanie inhibitora Y-27632 ROCK nie jest potrzebne po wstępnym posiewie w kroku 2.5).
3. Małe przenoszenie hiPSC na płytach pokrytych matrycą
UWAGA: Generalnie, po początkowym przeniesieniu hiPSC na płytki pokryte matrycą, komórki powinny być ponownie przepasywane w podobny sposób, aby upewnić się, że wszystkie iMEF-y zostały wyeliminowane, a komórki przystosowały się do warunków wolnych od zasilania.
- Na dzień przed konfluencją iPSC należy przygotować świeżo pokryte płytki matrycowe, jak omówiono w punkcie 1.
- W dniu pasażu wyjąć płytkę pokrytą matrycą z inkubacji w temperaturze 4 °C i pozostawić płytkę do aklimatyzacji do temperatury pokojowej przez 1 godzinę w kapturze do hodowli tkankowej.
- Odessać pożywkę z 1 dołka z 6-dołkowej płytki hiPSC (pierwotnie przeniesionej z podajnika do matrycy) i zastąpić 500 μl buforem dysocjacji komórek.
UWAGA: Zastosowany tutaj komercyjny bufor dysocjacji komórek (patrz tabela materiałów) jest bardziej odpowiedni do stosowania z pożywką mTeSR1 w porównaniu z kolagenazą.
- Inkubować w temperaturze pokojowej przez 3 - 7 minut, aż krawędzie kolonii iPSC wydają się lekko unosić. Jak wspomniano wcześniej, czas inkubacji jest zależny od linii i zmienny. Dlatego monitoruj dysocjację komórkową pod mikroskopem, aby określić optymalny czas.
- Ostrożnie odessać bufor dysocjacyjny i delikatnie przemyć 2 razy PBS.
- Dodać do studzienki 500 μl kompletnej pożywki mTeSR1 o temperaturze pokojowej z 10 ng/ml inhibitora Y-27632 ROCK.
- Zamiast oceniać kolonie, jak w kroku 2.6, wepchnij żądaną liczbę kolonii do pożywki za pomocą końcówki P200 i delikatnie rozetrzyj zawiesinę komórek 2 razy na jednym rogu studzienki, aby rozbić kolonie hiPSC na grudki o wielkości ~ 50 - 200 μm. Na przykład, aby uzyskać 12-dołkową płytkę, wybierz 1-2 kolonie, aby przenieść je do każdej 1 nowej studzienki. Przenieść zawiesinę komórek ze starej studzienki do pojedynczej nowej studzienki z 12-dołkową płytką.
- Kołysz płytką kilkoma szybkimi ruchami w przód iw tył i na boki, aby równomiernie rozłożyć komórki, i pozwól płytce spoczywać przez 24 godziny w inkubatorze o temperaturze 37 °C i 5% CO2 .
- Wykonuj codzienną pełną wymianę podłoża za pomocą kompletnego podłoża mTeSR1. Jak wspomniano wcześniej, nie jest konieczne dodawanie inhibitora Y-27632 ROCK po wstępnym posiewie.
UWAGA: Niewykorzystane kolonie iPSC z kroku 3.7 mogą być w tym momencie łatwo poddane kriokonserwacji.
4. Przygotowanie preparatów komorowych i nakrywkowych do wysiewu hiPSC do immunocytochemii
UWAGA: Poniższy protokół wykorzystuje 4-dołkowe plastikowe szkiełka nakrywkowe i 12-milimetrowe szklane szkiełka nakrywkowe z odpowiednią ilością pożywki w wielodołkach, aby wspierać opłacalną immunocytochemię. Jednak objętość nośników można zwiększyć, jeśli pożądane jest użycie większych rozmiarów studni i szkiełek nakrywkowych.
- Na dzień przed konfluencją hiPSC należy przygotować szkiełka komorowe świeżo pokryte macierzą zewnątrzkomórkową, jak omówiono w punkcie 1. Dodać wystarczającą ilość roztworu matrycowego (~ 300 - 500 μL na studzienkę 4-dołkowego szkiełka podstawowego), aby w pełni pokryć każdą studzienkę bez obawy o parowanie. Alternatywnie, po umieszczeniu 1 oczyszczonego i wysterylizowanego szkiełka nakrywkowego w każdym dołku 24-dołkowej płytki, pokryj 500 μl macierzą zewnątrzkomórkową i upewnij się, że szkiełko nakrywkowe nie unosi się na wierzchu roztworu.
- W dniu przejścia usunąć powlekane szkiełka komorowe/szkiełka nakrywkowe z 4 °C i pozostawić do aklimatyzacji do temperatury pokojowej przez 1 godzinę w kapturze do hodowli tkankowych.
- Odessać pożywkę z 1 dołka z 12-dołkowej płytki hiPSC i zastąpić 500 μl buforem dysocjacyjnym
.
- Inkubować w temperaturze pokojowej przez ~ 3 - 7 minut, aż krawędzie kolonii iPSC wydają się lekko unosić.
- Ostrożnie odessać bufor dysocjacyjny i dodać do studzienki 1 ml kompletnej pożywki mTeSR1 o temperaturze pokojowej z 10 ng/ml inhibitora Y-27632 ROCK.
- Używając mikroskopu z małym kontrastem fazowym umieszczonego w kapturze do hodowli tkankowych, ręcznie wybierz 1 kolonię/nowy dołek z 4-dołkowego szkiełka podstawowego lub 1 nowe szkiełko nakrywkowe do posiewu (o średnicy ~ 1 000 - 1 500 μm) za pomocą końcówki pipety P200, popychając ją z powierzchni płytki do pożywki.
- Zassać matrycę z nowego szkiełka nakrywkowego/szkiełka nakrywkowego, uważając, aby nie naruszyć powłoki.
- Delikatnie rozcieraj zawiesinę komórkową 2 razy o jeden róg studzienki, aby rozbić kolonie hiPSC na grudki o wielkości ~ 50 - 200 μm. Przenieść 250 μl zawiesiny komórek ze starej studzienki do każdej nowej studzienki 4-dołkowego szkiełka nakrywkowego/szkiełka nakrywkowego.
- Zwiększ objętość każdej nowej studzienki do 500 μl za pomocą mTeSR1 zawierającego 10 ng/ml inhibitora Y-27632 ROCK.
- Umieścić szkiełko komorowe/szkiełka nakrywkowe w inkubatorze w temperaturze 37 °C, 5% CO2 .
- Po 24 godzinach wykonuj codzienną pełną wymianę pożywki za pomocą kompletnej pożywki mTeSR1. Ponownie, jak wspomniano wcześniej, dodanie inhibitora Y-27632 ROCK nie jest konieczne po wstępnym posiewaniu.
5. Przygotowanie iPSC do immunocytochemii
- Po zlaniu należy zachować kolonie hiPSC poprzez utrwalenie, usuwając pożywkę ze studzienek i dodając wstępnie podgrzany UWAGA 4% paraformaldehydu (~ 300 μL/studzienkę 4-dołkowego szkiełka podstawowego/szkiełka nakrywkowego). Inkubować w temperaturze pokojowej przez 20 minut.
- Wyrzuć paraformaldehyd zgodnie z instytucjonalnymi wytycznymi dotyczącymi zagrożeń biologicznych i bezpieczeństwa chemicznego.
- Umyj komórki 3 razy po 5 minut na wytrząsarce stołowej z PBS.
UWAGA: Na tym etapie komórki na szkiełkach nakrywkowych/szkiełkach nakrywkowych mogą być przechowywane z dużą ilością PBS w temperaturze 4 °C przez czas nieokreślony. Alternatywnie można je od razu wykorzystać do ICC.
6. Barwienie immunologiczne hiPSC za pomocą markerów pluripotencji
UWAGA: Immunostainy hiPSC ze standardowymi przeciwciałami pluripotencji. Na przykład, tutaj komórki są podwójnie barwione przeciwciałami skierowanymi przeciwko jednemu antygenowi powierzchniowemu i 1 antygenowi wewnątrzkomórkowemu w sposób sekwencyjny w następujący sposób: antyspecyficzny antygen embrionalny-4 (SSEA4) z białkiem wiążącym anty-oktamery 4 (OCT-4) i anty-Tra-1-60 z genem 2 HMG BOX związanym z anty-SRY (SOX2) (szczegółowe informacje na temat przeciwciał można znaleźć w tabeli materiałów).
- Odessać PBS ze studzienek i dodać 500 μl/dołek roztworu blokującego bez Triton-X-100. Inkubować przez 1 godzinę w temperaturze pokojowej.
- Przygotować z góry określone stężenie (w tym przypadku należy użyć 1:200) przeciwciał powierzchniowych, SSEA4 lub Tra-1-60, rozcieńczając w roztworze blokującym bez Triton X-100.
- W przypadku szkiełek komorowych należy przygotować 300 μl/dołek 4-dołkowego szkiełka podstawowego, mieszając 298,5 μl roztworu blokującego powyżej i 1,5 μl przeciwciała pierwszorzędowego anty-SSEA4 lub Tra-1-60.
- W przypadku szkiełek nakrywkowych należy przygotować 40 μl/szkiełko nakrywkowe, mieszając 199 μl roztworu blokującego i 1 μl przeciwciała pierwszorzędowego anty-SSEA4 lub Tra-1-60.
- Odessać roztwór blokujący ze szkiełka komory i dozować przeciwciało pierwszorzędowe do odpowiednich studzienek. W przypadku szkiełek nakrywkowych należy umieścić kawałek parafilmu na szalce Petriego i nanieść 40 μl przeciwciała pierwszorzędowego na wierzch w postaci kropelki. Używając zgiętej igły strzykawki i kleszczyków, ostrożnie wyjmij szkiełko nakrywkowe z hodowli i umieść je komórką do dołu na kropli przeciwciała na parafilmie. Inkubować przez noc w temperaturze 4 °C.
- Następnego ranka przemyj komórki 3 razy po 5 - 10 minut każda, usuwając przeciwciało ze szkiełka komory i dodając PBS. W przypadku szkiełek nakrywkowych należy zdjąć każdy z nich z parafilmu i umieścić go z powrotem w dołku na 24-dołkowej płytce, komórką do góry. Ostrożnie dodaj PBS.
- Przygotować odpowiednie przeciwciała drugorzędowe w stosunku 1:500 w roztworze blokującym.
- W przypadku szkiełek komorowych należy przygotować 300 μl/studzienkę 4-dołkowego szkiełka komorowego, mieszając 499 μl roztworu blokującego i 1 μl koziego anty-mysiego IgG3 Alexa Fluor 488 (dla SSEA4) lub 1 μl koziego anty-mysiego IgM Alexa Fluor 488 (dla Tra-1-60).
- W przypadku szkiełek nakrywkowych należy przygotować 40 μl/szkiełko nakrywkowe, mieszając 499 μl roztworu blokującego i 1 μl koziego anty-mysiego IgG3 Alexa Fluor 488 (dla SSEA4) lub 1 μl koziego anty-mysiego IgM Alexa Fluor 488 (dla Tra-1-60).
- Odessać PBS ze szkiełka komory i dozować przeciwciało wtórne do odpowiednich studzienek. W przypadku szkiełek nakrywkowych, postępując zgodnie z krokiem 6.2, odwróć szkiełka nakrywkowe na roztwór przeciwciała umieszczony na parafilmie w temperaturze pokojowej przez 2 godziny
UWAGA: W przypadku stosowania przeciwciał drugorzędowych znakowanych fluorescencyjnie, komórki muszą być chronione przed światłem. Umieść szkiełka komorowe i szkiełka nakrywkowe w ciemnym otoczeniu podczas inkubacji i przemywania się.
- Umyj komórki 3 razy przez 5 - 10 minut każda, usuwając przeciwciało ze szkiełka komory i dodając PBS. W przypadku szkiełek nakrywkowych należy ostrożnie wyjąć każde z nich z parafilmu i umieścić z powrotem w dołku z 24-dołkową płytką, komórką do góry. Delikatnie dodawaj PBS podczas prania.
- Przed sondowaniem w poszukiwaniu drugiego antygenu, w tym przypadku wewnątrzkomórkowego OCT-4 lub SOX2, należy ponownie inkubować w roztworze blokującym przygotowanym z odczynnikiem do permeabilizacji (Triton-X-100) przez 1 godzinę w temperaturze pokojowej.
- Aby przeprowadzić barwienie immunologiczne na OCT-4 lub SOX2, po prostu postępuj zgodnie z metodologią opisaną w krokach 6.1-6.6 w celu zastosowania przeciwciał pierwszorzędowych i wtórnych. Do celów niniejszego protokołu należy użyć OCT-4 i SOX2 w stężeniu 1:200 oraz drugorzędowego przeciwciała koziego anty-królika IgG Alexa Fluor 594 w stężeniu 1:500.
- Po wyżej wymienionych pierwotnych i wtórnych zabiegach z przeciwciałami, przemyć komórki 3 razy przez 5 - 10 minut za pomocą PBS i przeciwbarwić 4',6'-diamidino-2-fenyloindolem, dichlorowodorkiem (DAPI) zgodnie ze standardowymi protokołami, jeśli pożądana jest wizualizacja jądrowa.
7. Przygotowanie do oglądania
- W przypadku szkiełek komorowych ostrożnie wyjmij górną komorę z prowadnicy, postępując zgodnie z instrukcjami producenta. Następnie spłucz w wodzie destylowanej i dodaj podłoże montażowe i szkło nakrywkowe, aby umożliwić mikroskopię.
- W przypadku szkiełek nakrywkowych należy odwrócić szkiełka nakrywkowe na kroplę podłoża mocującego umieszczoną na szklanym szkiełku mikroskopowym.
- Obraz pod standardowym lub konfokalnym mikroskopem fluorescencyjnym.