Tutaj prezentujemy nasz protokół wytwarzania indukowanych erytroidalnych progenitorów (iEPs) z dorosłych fibroblastów myszy za pomocą bezpośredniego przeprogramowania linii (DLR) sterowanego czynnikiem transkrypcyjnym.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Tutaj prezentujemy nasz protokół wytwarzania indukowanych erytroidalnych progenitorów (iEPs) z dorosłych fibroblastów myszy za pomocą bezpośredniego przeprogramowania linii (DLR) sterowanego czynnikiem transkrypcyjnym.
Zaangażowanie i różnicowanie komórek erytroidalnych przebiega poprzez aktywację ograniczonej do linii sieci transkrypcyjnej, organizowanej przez grupę czynników determinujących los i dojrzewanie komórek. Wcześniej staraliśmy się zdefiniować minimalny zestaw czynników niezbędnych do instruowania rozwoju czerwonych krwinek za pomocą bezpośredniego przeprogramowania linii fibroblastów w indukowane erytroidalne progenitory/prekursory (iEPs). Wykazaliśmy, że nadekspresja Gata1, Tal1, Lmo2 i c-Myc (GTLM) może szybko przekształcić mysie i ludzkie fibroblasty bezpośrednio w iEPs, które przypominają prawdziwe komórki erytroidalne pod względem morfologii, fenotypu i ekspresji genów. Chcemy, aby iEP stanowiły nieocenione narzędzie do badania erytropoezy i regulacji losu komórek. Tutaj opisujemy krokowy proces przekształcania mysich fibroblastów końcówki ogona w iEP poprzez bezpośrednie przeprogramowanie linii (DLR) sterowane czynnikiem transkrypcyjnym. W tym przykładzie przeprowadzamy przeprogramowanie w fibroblastach myszy śledzących linię erytroidalną, które wyrażają żółte białko fluorescencyjne (YFP) pod kontrolą promotora genu receptora erytropoetyny (EpoR), umożliwiając wizualizację indukcji losu komórek erytroidalnych po przeprogramowaniu. Zgodnie z tym protokołem fibroblasty mogą zostać przeprogramowane w iEP w ciągu pięciu do ośmiu dni.
Chociaż nadal można wprowadzić ulepszenia do procesu, pokazujemy, że przeprogramowanie za pośrednictwem GTLM jest szybkim i bezpośrednim procesem, dając komórki o właściwościach prawdziwych erytroidalnych komórek progenitorowych i prekursorowych.
Czerwone krwinki (RBC) są niezbędne u wszystkich kręgowców i stanowią 84% wszystkich komórek ludzkiego ciała1. Od życia embrionalnego do dorosłego nasze zdrowie jest w dużym stopniu zależne od dokładnej regulacji homeostazy RBC. Ciągła produkcja dojrzałych erytrocytów przez cały okres rozwoju do dorosłości jest znana jako erytropoeza. Głównym wyzwaniem w badaniach nad erytropoezą jest zdefiniowanie głównych regulatorów, które koordynują rozwój erytrogenów czerwonych i przełączanie między erytropoezą pierwotną i ostateczną. Bezpośrednie przeprogramowanie linii progenitorów erytroidalnych stanowi okazję do lepszego zrozumienia rozwoju erytroidalnego in vivo.
Bezpośrednie przeprogramowanie linii (DLR), znane również jako transdyferencjacja, to proces przeprogramowania jednego typu komórki bezpośrednio na inny, z pominięciem etapów progenitorowych pluripotencjalnych i multipotencjalnych. DLR był do tej pory używany do produkcji wielu typów komórek, w tym neural2, hematopoietic3,4,5, hepatic6 i nephrotic7, komórki progenitorowe. Dla biologów rozwojowych DLR stał się ważnym narzędziem do badania aspektów zaangażowania linii i końcowych procesów różnicowania8,9. DLR może uzupełniać i częściowo zastępować badania in vivo w celu zrozumienia mechanizmów czynników determinujących los komórki podczas rozwoju. Opisany w tym artykule protokół DLR do przeprogramowania na erytroidalne komórki progenitorowe zapewnia tej dziedzinie uzupełniającą metodę badań rozwojowych erytropoezy.
Wcześniej wykazaliśmy, że nadekspresja koktajlu czteroczynnikowego, GATA1, TAL1, LMO2 i c-MYC (GTLM), jest wystarczająca do przeprogramowania zarówno mysich, jak i ludzkich fibroblastów bezpośrednio na indukowane erytroidalne progenitory (iEPs)10. Przeprogramowane przez GTLM komórki erytroidalne bardzo przypominają prymitywne komórki progenitorowe erytroidalne w dobrej wierze pod względem morfologii, fenotypu i ekspresji genów10. W związku z tym iEP mają ograniczoną zdolność proliferacji i dojrzewają do jądrzastych erytrocytów podobnych do tych przejściowo wytwarzanych we wczesnym zarodku przed wystąpieniem ostatecznej erytropoezy. Dokonując zmian w warunkach przeprogramowania (np. mutacje punktowe w czynnikach przeprogramowujących lub dodanie innych czynników), można zrozumieć, w jaki sposób prowadzi to do zmian w rozwoju i różnicowaniu erytroidalnym. Wykazaliśmy na przykład, że dodanie Klf1 lub Myb do koktajlu GTLM zmienia wzorzec ekspresji globiny z głównie embrionalnego (prymitywnego) na głównie dorosłego (ostatecznego). Odkrycie to potwierdza zasadność stosowania DLR jako narzędzia do definiowania czynników rozwojowych w erytropoezie.
Tutaj opisujemy proces generowania iEP z fibroblastów na końcówkach ogona myszy (TTF). W naszych reprezentatywnych wynikach przeprowadziliśmy przeprogramowanie fibroblastów myszy śledzących linię erytroidalną (Epor-Cre R26-eYFP), które eksprymują żółte białko fluorescencyjne (eYFP) z locus Rosa26 we wszystkich komórkach, które wyraziły receptor erytropoetyny, umożliwiając łatwą wizualizację zaangażowania w linię erytroidalną. Stosując tę metodę, komórki YFP dodatnie (EpoR +) są obecne już pięć dni po transdukcji. Protokół ten oferuje zatem szybką i solidną technikę generowania erytroidalnych komórek progenitorowych in vitro.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
1. Zakładanie i utrzymywanie pierwotnych kultur fibroblastów na końcach ogonów myszy
2. Produkcja retrowirusów
3. Transdukcja GTLM i zbiór iEP
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przedstawiamy tutaj powtarzalny protokół produkcji iEP z fibroblastów dorosłych z wykorzystaniem DLR sterowanego czynnikami transkrypcyjnymi. Oceniamy przeprogramowanie komórek za pomocą cytometrii przepływowej, testów tworzenia kolonii oraz analizy ekspresji genów. Aby pomóc w wizualizacji konwersji w kierunku erytroidalnego losu komórkowego, przeprowadziliśmy przeprogramowanie na fibroblastach pochodzących z myszy z liniowym śledzeniem erytroidów (Epor-Cre R26-eYFP), k...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Nadekspresja czteroczynnikowego koktajlu, GATA1, TAL1, LMO2 i c-MYC (GTLM), jest wystarczająca do przeprogramowania mysich i ludzkich fibroblastów bezpośrednio na iEPs10. Przeprogramowane komórki erytroidalne bardzo przypominały bona fide erytroidalnych przodków pod względem morfologii, fenotypu, ekspresji genów i zdolności do tworzenia kolonii. Odkrycie to potwierdza zasadność stosowan...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają do zgłaszania konfliktu interesów.
Dziękujemy Evelyn Wang i Gregory'emu Hyde'owi (Whitehead Institute, Cambridge, MA) za klonowanie oraz Harveyowi Lodishowi (Whitehead Institute) za dostarczenie wielu plazmidów używanych do tworzenia biblioteki retrowirusowej. Dziękujemy Kavicie Sivie i Sofie Singbrant (Wydział Medycyny Molekularnej i Terapii Genowej, Uniwersytet w Lund), Göranowi Karlssonowi i Shamitowi Soneji (Wydział Hematologii Molekularnej, Uniwersytet w Lund) za ich rolę w opisie produkcji iEP. Chcielibyśmy również podziękować Julianowi Pulecio (Centrum Medycyny Regeneracyjnej, Park Badań Biomedycznych w Barcelonie), Violetze Rayon-Estrada (Uniwersytet Rockefellera, Nowy Jork), Carlowi Walkleyowi (Instytut Badań Medycznych i Wydział Medycyny St. Vincent's Hospital, Uniwersytet w Melbourne), Ángelowi Raya (Kataloński Instytut Badań i Studiów Zaawansowanych, Barcelona) oraz Vijayowi G. Sankaranowi (Broad Institute of the Massachusetts Institute of Technology i Harvard, Cambridge) za ich wcześniejszy wkład w tę pracę. Prace te były wspierane przez Fundację Ragnara Söderberga (J.F.); Szwedzka Rada ds. Badań Naukowych (do J.F.); Stiftelsen olle engkvist byggmästare (do J.F.); Szwedzka Fundacja Badań Strategicznych (do J.F.); Fundacja Akego Wiberga (J.F.); stypendium integracyjne w ramach działania "Maria Skłodowska-Curie" (dla J.F.).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| DMEM bez pirogronianu sodu | GE Life Sciences | SH30022.01 | Pożywki hodowlane dla komórek PhGP |
| DMEM z pirogronianem sodu | GE Life Sciences | SH30243.01 | Pożywki do hodowli fibroblastów na końcach ogona |
| surowicy macierzystej (SFEM) | Technologie komórek macierzystych | 9650 | Media do przeprogramowywania |
| Płodowa surowica bydlęca HyClone | GE Life Sciences | SH30071.03HI | Czynnik wzrostu |
| Penicylina/Streptomycyna HyClon (100x) | Ge Life Sciences | SV30010 | Przeciwboczowe |
| aminokwasy endogenne (100x) | Pożywka Thermo Fisher | 11140050 | SNL jest wzbogacona w ten |
| Hyklon trypsyny (1x) | GE Life Sciences | SH30042.01 | Środek dysocjacji komórek |
| Mysi czynnik komórek macierzystych (mSCF) | Peprotech | 250-03 | Dodano do podłoża |
| rekombinowanego mysiego Il-3 | Peprotech | 213-13 | Dodano do pożywki |
| rekombinowanej ludzkiej erytropoetyny (hrEPO) | Peprotech | 100-64 | Dodano do podłoża przeprogramowującego |
| Deksametazon | Sigma | 50-02-2 | Dodano do przeprogramowania nośnika |
| Żelatyna ze skóry wieprzowej | Sigma | 9000-70-8 | Rozpalone w dH2O i używane do powlekania płyt. Zapewnić sterylność przed użyciem. |
| Chlorowodorek blasticydyny S | Sigma | 3/9/3513 | Antybiotyk selekcyjny. Wpływa zarówno na komórki pro-, jak i eukariotyczne |
| Sól fizjologiczna buforowana fosforanem Dulbecco (DPBS) | Ge Life Sciences | SH30850.03 | Używany do etapów mycia |
| Polybrene | Merck | TR-1003-G | Infekcja / Transfekcja Odczynnik |
| do transfekcji FuGENE HD Odczynnik do transfekcji | Promega | E2311 | Odczynnik do filtracji |
| strzykawkowej linii komórkowej PhGP Millex-GP 0,22 i mikro; m | Merck | SLGP033RS | Służy do filtrowania supernatantu wirusa |
| BD Szmaragdowa strzykawka podskórna | Becton Dickinson | SKU: 307736 | Służy do filtrowania wirusa supernatant |
| 100 mm Naczynie hodowlane | Corning | 430167 | Kultura komórkowa |
| Płytka | 6-dołkowa | 10799541 | Hodowla komórkowa |
| Kleszcze jubilerskie #5 | Sklar | 66-7642 | Używany do Manipulowanie małymi fragmentami ogona |
| Nożyczki do tęczówki Sklarlite | Sklar | 23-1149 | Służy do cięcia ogona na małe kawałki |
| Zestaw do zmniejszania liczby komórek linii, mysz | Miltenyi Biotec | 130-090-858 | Do zubożania komórek krwiotwórczych w kulturach fibroblastów |
| CD117 MicroBeads, mysz | Miltenyi Biotec | 130-091-224 | Do zubożenia komórek krwiotwórczych w hodowlach |
| fibroblastówKomórki PheonixGP | ATCC | CRL-3215 | opakowanie retrowirusowe linia komórkowa |
| Wektor EcoPAC (pCL-Eco) | Novus Biologicals | NBP2-29540 | retrowirusowy wektor pomocniczy zawierający geny gag i pol |
| pMX-GATA1 | Klonowany w laboratorium | ||
| pMX-Tal1 | Klonowany w laboratorium | ||
| pMX-Lmo2 | Klonowany w laboratorium | ||
| pMX-cMyc | Klonowany w laboratorium | ||
| Oprogramowanie CellSens Standard 1.6 | Oprogramowanie do analizy cytospinowej |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.