Ten artykuł opisuje protokół efektywnego pozyskiwania i hodowli pluripotencjalnych linii komórek macierzystych z embrionów myszy w stadium blastocysty.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Ten artykuł opisuje protokół efektywnego pozyskiwania i hodowli pluripotencjalnych linii komórek macierzystych z embrionów myszy w stadium blastocysty.
Pozyskiwanie mysich embrionalnych komórek macierzystych (mESC) to proces, w którym z zarodków preimplantacyjnych tworzone są pluripotencjalne linie komórkowe. Linie te zachowują zdolność do samoodnawiania się lub różnicowania w określonych warunkach. Ze względu na te właściwości mESC są użytecznym narzędziem w medycynie regeneracyjnej, modelowaniu chorób i badaniach inżynierii tkankowej. W artykule opisano prosty protokół uzyskiwania linii mESC o wysokiej skuteczności derywacji (60-80%) poprzez hodowlę blastocyst z permisywnych szczepów myszy na komórkach karmiących w określonym pożywce uzupełnionej czynnikiem hamującym białaczkę. Protokół może być również stosowany do skutecznego wyprowadzania linii mESC z niepermisywnych szczepów myszy, poprzez proste dodanie koktajlu dwóch małocząsteczkowych inhibitorów do pożywki pochodnej (pożywki 2i). Podano szczegółowe procedury dotyczące przygotowania i hodowli komórek żywicielskich, pobierania i hodowli zarodków myszy oraz wyprowadzania i hodowli linii mESC. Protokół ten nie wymaga specjalistycznego sprzętu i może być przeprowadzony w dowolnym laboratorium posiadającym podstawową wiedzę z zakresu hodowli komórek ssaków.
Embrionalne komórki macierzyste (ESC) to pluripotencjalne komórki pochodzące z embrionów preimplantacyjnych, które zachowują zdolność do samoodnawiania się lub różnicowania w określonych warunkach1. Opierając się na tych właściwościach, ESC stały się użytecznym narzędziem w medycynie regeneracyjnej, modelowaniu chorób i badaniach inżynierii tkankowej2.
ESC zostały po raz pierwszy uzyskane z preimplantacyjnych zarodków myszy, dając początek mysim liniom ESC (mESC) o niskim sukcesie3,4. Przez lata skuteczność derywacji pozostawała niska ze względu na trudności w utrzymaniu pluripotencji in vitro. Oprócz obecności komórek zasilających5, które poprawiają efektywność wyprowadzania, promują przyłączanie się do kolonii i zwiększają stabilność kariotypową6, kilka modyfikacji protokołu prowadzi do poprawy utrzymania pluripotencji. Najważniejsze z nich to dodanie czynnika hamującego białaczkę (LIF) do pożywki hodowlanej mESC7,8, wykorzystanie zarodków z 129S2 permisive background9 oraz hodowla mESC z pożywką uzupełnioną zdefiniowaną surowicą, wolną od potencjalnych czynników różnicujących10. Niedawne przekonujące dowody wykazały, że dodanie koktajlu dwóch małocząsteczkowych modulatorów szlaków sygnałowych do pożywki hodowlanej mESC (znanej jako 2i) jest najlepsze dla utrzymania pluripotencji. Koktajl 2i składa się z połączenia inhibitora MEK PD0325901, który zmniejsza sygnały różnicowania poprzez hamowanie szlaku kinazy białkowej aktywowanej mitogenem (MAPK), oraz inhibitora GSK3β CHIR99021, który zwiększa przeżywalność komórek przy niskiej gęstości poprzez aktywację szlaku Wnt11.
W tym artykule opisujemy prosty protokół do efektywnego wyprowadzania linii mESC z blastocyst myszy. Postępujemy zgodnie ze standardowymi procedurami, hodując zarodki ze szczepów permisywnych na komórkach żywicielskich w pożywce pochodnej uzupełnionej LIF i zamiennikiem surowicy12. Zgodnie z tym protokołem, linie mESC mogą być wyprowadzane z wydajnością równoważną do tych uzyskiwanych w pożywce 2i. Mimo to, 2i można dodać, aby uniknąć ewentualnych problemów z utrzymaniem pluripotencji lub podczas pracy ze szczepami niedopuszczającymi plonów.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wykorzystanie zwierząt opisanych w poniższych sekcjach zostało zatwierdzone przez Komitet Etyki ds. Badań na Zwierzętach i Ludziach Universitat Autònoma de Barcelona oraz przez Departament d'Agricultura, Ramaderia, Pesca i Alimentació Generalitat de Catalunya (protokół #8741).
1. Inaktywacja i przechowywanie ogniw zasilających
UWAGA: Ludzkie fibroblasty napletka (HFF-1) zostały wcześniej zamrożone w 1 ml roztworu do zamrażania składającego się z 90% płodowej surowicy bydlęcej (FBS) i 10% dimetylosulfotlenku (DMSO) i przechowywane w ciekłym azocie do momentu użycia.
2. Hodowla komórek karmiących
3. Pobieranie i hodowla zarodków
4. Pochodzenie komórek macierzystych
5. Hodowla i utrzymanie komórek macierzystych
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Postępując zgodnie z tym protokołem, po pierwszym tygodniu hodowli powinno dojść do powstania przerostów w ponad 95% przypadków (Rysunek 1A). Ustanowienie linii mESC po sześciu pasażach jest zmienne pomiędzy powtórzeniami doświadczalnymi, przy średniej skuteczności na poziomie 60-80%. Dodatek 2i nie poprawia znacząco wyników w przypadku pracy z permissywnymi szczepami myszy, takimi jak te o tle 129S2, jest on jednak niezbędny przy pracy ze szczepami niepermis...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Chociaż wyprowadzanie linii mESC jest dobrze znaną procedurą rutynowo stosowaną w wielu laboratoriach, jej skuteczność nie zawsze jest tak wysoka, jak oczekiwano, ze względu na wiele czynników, które mogą zakłócać utrzymanie pluripotencji. W niniejszym artykule pokazujemy krok po kroku, jak ustanowić linie mESC o wysokiej wydajności za pomocą prostego i niezawodnego protokołu. Sprawności te są podobne do tych podawanych w literaturze.
Aby zapewnić maksymalną wydajność, ważne jest, aby kontrol...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Dziękujemy Jonatanowi Lucasowi za pomoc techniczną przy hodowli komórek karmiących, Servei Estabulari de la UAB za opiekę nad zwierzętami i Domènec Martín za nagranie filmu. Prace te były wspierane przez Ministerio de Economia y Competitividad AGL2014-52408-R oraz Generalitat de Catalunya 2014 SGR-524. MVC jest stypendystą PIF-UAB.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| 1 ml sryringe | BD | ||
| 2-β-merkaptoetanol | Life Technologies | 31350-010 | |
| Płytka 4-dołkowa | Thermo Scientific Nunc | 176740 | |
| Kwaśny roztwór tyrody | Domowej roboty | Zobacz przepis w Nagy i in., 2003. W przypadku krótkotrwałego przechowywania (do 1 miesiąca) należy przechowywać w temperaturze 4ºC. Alternatywnie, w przypadku długotrwałego przechowywania należy przechowywać go w temperaturze -20ºC. Jeśli wydajność roztworu maleje, należy go zakwasić przez dodanie niewielkiej kropli HCl 1M. | |
| BSA | Sigma | A3311 | |
| Kurczak anty-mysie IgG, | sondy molekularne Alexa Fluor 488 - Invitrogen | A-21200 | rozcieńczenie 1:500. Przeciwciało drugorzędowe dla mysich przeciwciał Oct4, Tuj1, αSMA i AFP. |
| CHIR990212 | Axon Medchem | 1386 | Rozpuścić w 2,15 ml DMSO na każdy mg proszku, aby otrzymać 1 mM roztwór podstawowy. Porcjować w żądanej objętości i przechowywać w temperaturze -20°C. Unikać cykli zamrażania i rozmrażania. |
| CryoTube | Thermo Scientific Nunc | 3754518 | |
| DMSO | Sigma | 41640 | |
| DMEM | BioWest | L0107 | |
| FBS | BioWest | S1810 | Dezaktywuj go przed użyciem przez ogrzewanie przez 30 minut w temperaturze 56&00C. Porcję i przechowuj w temperaturze -20º C |
| Igła do płukania | BD | 304000 | Odetnij koniec igły i zmielić na koniec na kamieniu ściernym |
| Żelatyna ze skóry wieprzowej | Fluka | 48724 | Rozcieńczyć 0,2% w wodzie destylowanej i autoklawować. Każde rozcieńczenie można stosować przez miesiąc. |
| Kozia anty-królicza IgG, sondy molekularne Alexa Fluor 594 | - Invitrogen | A-11037 | rozcieńczenie 1:500. Przeciwciało drugorzędowe dla przeciwciała królika Sox2. |
| HBSS | BioWest | L0611 | |
| CZB buforowany hepes; | Domowej roboty | Zobacz kompozycję w Chatot i wsp., 1989 | |
| Ludzka gonadotropina kosmówkowa | Divasa-Farmavic | Veterin-Corion 3000 UI | Rozcieńczyć w NaCl 0,9% przy 50 j.m./ml. Podwielokrotność podsycić w 1 ml i przechowywać w temperaturze -20º C przez okres do dwóch miesięcy. Po rozmrożeniu nie zamrażaj ponownie. |
| Ludzkie fibroblasty napletka | ATCC | ATCCSCRC-1041 | Do długotrwałego przechowywania zaleca się przechowywanie ich w ciekłym azocie. |
| Technologie zastępowania życia w surowicy KnockOut | 10828-028 | Światłoczuły. Zaleca się porcjowanie go w małych objętościach, takich jak 10 ml, i przechowywanie w temperaturze -20º C (sprawdź datę ważności). Unikaj cykli zamrażania i rozmrażania. | |
| KSOMaag Evolve | Zenith Biotech | ZEKS-050 | Suplement o działaniu 4 mg/ml BSA. Równowaga przy 37º C i 5% CO2 dziennie przed użyciem. |
| Czynnik hamujący białaczkę | Merk Millipore | ESG1106 | |
| myszy | Charles River/Harlan | Zaleca się stosowanie myszy ze szczepu permisywnego pod względem pochodnego mESC (takiego jak 129S2 lub C57BL). Jednak szczepy wsobne są mniej wydajne w produkcji zarodków. Dlatego zaleca się stosowanie odmiany hybrydowej, takiej jak 129S2 x C57BL lub B6CBAF1, aby wykorzystać wigor hybrydy. | |
| Olej mineralny | Sigma | M8410 | Testowany na zarodkach. Światłoczuły. |
| Mitomycyna C | Serva | 2980501 | Rozpuść proszek w wodzie MilliQ w stężeniu 0,5 mg/ml. Przechowywać w 4º C chroniony przed światłem. Uwaga, jest szkodliwy i podejrzewa się, że powoduje raka. |
| Mysia antytubulina β III (Tuj1) | Biolegend | MMS-435P | 1:500 rozcieńczenie |
| Mysz monoklonalna anty-&alfa;SMA | Sigma | A5228 | 1:200 rozcieńczenie |
| Mysz monoklonalna anty-AFP | R& D Systems | MAB1368 | rozcieńczenie 1:50 |
| Mysz monoklonalna anty Oct3/4 | Santa cruz | Sc-5279 | Rozcieńczenie 1:50 |
| Aminokwasy endogenne | Life Technologies | 11140-035 | |
| PD0325901 | Axon Medchem | 1408 | Rozpuścić w 2,08 ml DMSO na każdy mg proszku, aby otrzymać 1 mM roztwór podstawowy. Podwielokrotność porcjować w żądanej objętości i przechowywać w temperaturze -20°C. Unikać cykli zamrażania i rozmrażania. |
| szalka Petriego (35mm) | Thermo Scientific Nunc | 153066 | |
| szalka Petriego (60mm) | Thermo Scientific Nunc | 150288 | |
| Gonadotropina surowicy ciężarnej klaczy | Foligon | Foligon-1000 UI | Rozcieńczyć w NaCl 0,9% przy 50 j.m./ml. Podajcie w 1 ml i przechowywać w temperaturze -20º C przez okres do dwóch miesięcy. Po rozmrożeniu nie zamrażaj ponownie. |
| Królik poliklonalny anty-Sox2 | Merck Millipore | AB5603 | 1:200 rozcieńczenie |
| T75 falcon | Thermo Scientific | 130190 | |
| Trypsyna-EDTA 10x | BioWest | X0930 | Rozcieńczyć 1:10 w HBSS w celu uzyskania 1x roztworu |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.