Tutaj opisujemy zoptymalizowany system bezpośredniego przeprogramowania melanocytów oraz wysoce wydajny, skoncentrowany system pakowania wirusów, który zapewnia płynne bezpośrednie przeprogramowanie.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Tutaj opisujemy zoptymalizowany system bezpośredniego przeprogramowania melanocytów oraz wysoce wydajny, skoncentrowany system pakowania wirusów, który zapewnia płynne bezpośrednie przeprogramowanie.
Utrata funkcji melanocytów prowadzi do bielactwa, które poważnie wpływa na zdrowie fizyczne i psychiczne osób dotkniętych chorobą. Obecnie nie ma skutecznego długoterminowego leczenia bielactwa. Dlatego konieczne jest opracowanie wygodnego i skutecznego leczenia bielactwa. Technologia medycyny regeneracyjnej do bezpośredniego przeprogramowania komórek skóry w melanocyty wydaje się być obiecującą nową metodą leczenia bielactwa. Polega to na bezpośrednim przeprogramowaniu komórek skóry pacjenta w funkcjonalne melanocyty, aby pomóc złagodzić utratę melanocytów u pacjentów z bielactwem. Jednak tę metodę należy najpierw przetestować na myszach. Chociaż bezpośrednie przeprogramowanie jest szeroko stosowane, nie ma jasnego protokołu bezpośredniego przeprogramowania do melanocytów. Co więcej, liczba dostępnych czynników transkrypcyjnych jest przytłaczająca.
Tutaj prezentowany jest protokół systemu pakowania skoncentrowanych lentiwirusów do produkcji czynników transkrypcyjnych wybranych do przeprogramowania komórek skóry na melanocyty, w tym Sox10, Mitf, Pax3, Sox2, Sox9 i Snai2. Mysie fibroblasty embrionalne (MEF) zostały zakażone skoncentrowanym lentiwirusem dla wszystkich tych czynników transkrypcyjnych w celu bezpośredniego przeprogramowania MEF w indukowane melanocyty (iMels) in vitro. Co więcej, te czynniki transkrypcyjne zostały przebadane, a system zoptymalizowano pod kątem bezpośredniego przeprogramowania na melanocyty. Ekspresja charakterystycznych markerów melaniny w iMels na poziomie genu lub białka była znacznie zwiększona. Wyniki te sugerują, że bezpośrednie przeprogramowanie fibroblastów do melanocytów może być skuteczną nową strategią terapeutyczną dla bielactwa i potwierdzić mechanizm rozwoju melanocytów, co będzie stanowić podstawę do dalszego bezpośredniego przeprogramowania fibroblastów w melanocyty in vivo.
Bielactwo to choroba skóry, która poważnie wpływa na zdrowie fizyczne i psychiczne osób dotkniętych tą chorobą. Z różnych powodów, w tym nieprawidłowości metabolicznych, stresu oksydacyjnego, wytwarzania mediatorów stanu zapalnego, odwarstwienia komórek i odpowiedzi autoimmunologicznej, funkcjonalne melanocyty są tracone, a wydzielanie melaniny zostaje zatrzymane, co prowadzi do rozwoju bielactwa nabytego1,2. Schorzenie to występuje szeroko i jest szczególnie problematyczne na twarzy. Głównym leczeniem jest ogólnoustrojowe stosowanie kortykosteroidów i immunomodulatorów. Fototerapia może być stosowana w chorobach ogólnoustrojowych lub miejscowych, a także istnieją zabiegi chirurgiczne, takie jak przeszczep perforowanej skóry i autologiczny przeszczep melanocytów3,4,5. Jednak pacjenci korzystający z terapii farmakologicznej i fototerapii są podatni na nawroty choroby, a te metody leczenia mają słabe długoterminowe efekty terapeutyczne. Leczenie chirurgiczne jest traumatyczne i tylko umiarkowanie skuteczne2,6. Dlatego potrzebna jest nowa i skuteczna strategia terapeutyczna w przypadku bielactwa.
Przeprogramowanie indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych (iPSC) odwraca te komórki ze stanu końcowego do stanu pluripotencjalnego, w czym pośredniczą czynniki transkrypcyjne, Oct4, Sox2, Klf4 i c-Myc7. Jednak ze względu na możliwość rakotwórczości i długi czas produkcji, technologia ta spotkała się ze sceptycyzmem w zastosowaniu w warunkach klinicznych8. Bezpośrednie przeprogramowanie to technologia, która sprawia, że jeden typ komórki końcowej przekształca się w inny typ komórki końcowej9. Proces ten osiąga się dzięki odpowiednim czynnikom transkrypcyjnym. Różne komórki zostały już bezpośrednio przeprogramowane z powodzeniem, w tym kardiomiocyty10, neurons11 i komórki rzęsate ślimaka12. Niektórzy badacze przeprogramowali nawet tkankę skórną bezpośrednio in situ, która może być wykorzystana do naprawy ran13. Korzyści płynące z bezpośredniego przeprogramowania obejmują skrócenie czasu oczekiwania i kosztów, mniejsze ryzyko zachorowania na raka, mniej problemów etycznych oraz lepsze zrozumienie mechanizmu leżącego u podstaw determinacji losu komórki9.
Chociaż metoda bezpośredniego przeprogramowania jest powszechnie stosowana, obecnie nie ma określonej metody bezpośredniego przeprogramowania komórek skóry na melanocyty, zwłaszcza ze względu na liczne czynniki transkrypcyjne, które należy wziąć pod uwagę14,15. Czynniki transkrypcyjne, Mitf, Sox10 i Pax3, zostały wykorzystane do bezpośredniego przeprogramowania komórek skóry w melanocyty14. W przeciwieństwie do tego, kombinacja MITF, PAX3, SOX2 i SOX9 została również wykorzystana do bezpośredniego przeprogramowania komórek skóry na ludzkie melanocyty w innym badaniu15. W tym protokole, pomimo zastosowania innej metody przesiewowej, ten sam wynik uzyskano z kombinacją Mitf, Sox10 i Pax3 w celu bezpośredniego przeprogramowania komórek skóry w melanocyty, jak opisano wcześniej14. Opracowanie systemu do generowania melanocytów z innych komórek skóry może zapewnić schemat przekształcania innych komórek skóry pacjentów z bielactwem w melanocyty. Dlatego tak ważne jest, aby skonstruować prostą i skuteczną metodę tego bezpośredniego przeprogramowania, aby skutecznie wygenerować melanocyty.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Ta praca została zatwierdzona przez Komitet ds. Zarządzania i Użytkowania Zwierząt Laboratoryjnych na Uniwersytecie Jiangsu (UJS-IACUC-AP--20190305010). Eksperymenty zostały przeprowadzone w ścisłej zgodności ze standardami ustanowionymi przez Association for Assessment and Accreditation of Laboratory Animal Care International (AAALAC International). Nie przeprowadzono żadnych eksperymentów z udziałem ludzi, więc praca ta nie wymagała zatwierdzenia przez komisję etyczną ds. badań na ludziach. Szczegółowe informacje na temat odczynników można znaleźć w Tabeli materiałów.
1. Budowa skoncentrowanego systemu pakowania lentiwirusów dla czynników transkrypcyjnych
2. Bezpośrednie przeprogramowanie fibroblastów na melanocyty (Rysunek 2A)
3. Optymalizacja dla bezpośredniego przeprogramowania i identyfikacji
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Niniejszy artykuł zawiera protokoły skoncentrowanego systemu pakowania lentiwirusów w celu produkcji lentiwirusów niosących czynniki transkrypcyjne do bezpośredniego przeprogramowania fibroblastów w melanocyty oraz protokoły przesiewania czynników transkrypcyjnych i bezpośredniego przeprogramowania MEF w melanocyty.
Sukces produkcji skoncentrowanego lentiwirusa oceniono poprzez obserwację intensywności fluorescencji GFP (Rysunek 1A) lub za pomocą cytometrii przepł...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Jakość wirusa ma kluczowe znaczenie dla powodzenia bezpośredniego przeprogramowania melanocytów w tym protokole. Metoda pakowania i koncentracji wirusów w tym protokole jest prosta i łatwa do powtórzenia i nie opiera się na żadnym innym pomocniczym skoncentrowanym odczynniku. Protokół ten może być z powodzeniem stosowany w większości laboratoriów. Aby zapewnić jakość skoncentrowanego wirusa, należy zwrócić szczególną uwagę na następujące punkty. Jednym z nich jest stan ogniwa HEK-293T. Chociaż komórki HEK-293T są komórka...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają do ujawnienia żadnych konfliktów interesów.
To badanie było częściowo wspierane przez granty z Narodowej Fundacji Nauk Przyrodniczych Chin (82070638 i 81770621) oraz Fundacji Nauk Przyrodniczych Prowincji Jiangsu (BK20180281).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| 0,05% Trypsyna-EDTA | Gibco | 25300-062 | Przechowywany w temperaturze -20 &; C |
| 0,45 μ Filtr M | Millipore | SLHVR33RB | |
| 5 mL polistyren rurka z okrągłym dnem | Falcon | 352052 | |
| 95%/100% etanolu | LANBAO | 210106 | Przechowywany w RT |
| Adenina | Sigma | A2786 | Stężenie 40 mg/mL Stężenie końcowe 24 &mikro; g / mL |
| Alexa Fluor 555 Goat anty-mysi IgG2a | Invitrogen | A21137 | Rozcieńczenie 1:500 do stosowania |
| antybiotyków (Pen / Strep) | Gibco | 15140-122 | Przechowywane w temperaturze -20 ° C |
| Przeciwciało anty-TRP1 / TYRP1 | Millipore | MABC592 | Gospodarz / Izotyp: Mysz IgG2a Reaktywność gatunkowa: Mysz / Człowiek Rozcieńczenie 1:200 w celu użycia |
| przeciwciała anty-TRP2 / DCT | Abcam | ab74073 | Gospodarz / Izotyp: IgG królika Reaktywność gatunkowa: Mysz / człowiek Rozcieńczenie 1:200 do użycia |
| CHIR99021 | Stemgent | 04-0004 | Stężenie zapasu 10 mM Final stężenie 3 μ M |
| Toksyna | Sigma | C8052 | Stężenie zapasowe 0,3 mg / ml < br / > Stężenie końcowe 20 pM |
| Cy3 Kozia anty-królicza IgG (H + L) | Jackson Immunoresearch | 111-165-144 | Rozcieńczenie 1:500 w celu użycia |
| DMEM (High Glucose) | HyClone | SH30243.01 | Przechowywane w temperaturze 4 & deg; C |
| DMSO | Sigma | D2650 | Przechowywany w RT |
| FBS | Gibco | 10270-106 | Przechowywany w -20 & deg; C Inaktywowany termicznie przed użyciem |
| Żelatyna | Sigma | G9391 | Przechowywana w |
| plazmidach RT GFP-PURO (Mitf, Sox10, Pax3, Sox2, Sox9 i Snai2) | Hanheng Biological Technology Co., Ltd. | pHBLPm003198 pHBLPm001143 pHBLPm002968 pHBLPm002981 pHBLPm004348 pHBLPm000325 | Przechowywany w temperaturze -20 ° C |
| Hematoksylina | Abcam | ab220365 | Przechowywany w RT |
| Human EDN3 | American-Peptide | 88-5-10A | Stężenie zapasowe 100 μ M Stężenie końcowe 0,1 μ M |
| Hydrokortyzon | Sigma | H0888 | Stężenie zapasów 100 &mikro; g / ml Stężenie końcowe 0,5 i mikro; g/mL |
| L-DOPA | Sigma | D9628 | Przechowywany w RT |
| Lipofectamine 2000 | Invitrogen | 11668-019 | Odczynnik do transfekcji, przechowywany w temperaturze 4 & stopni; C |
| Zestaw do barwienia Masson-Fontana | Solarbio | G2032 | Przechowywany w temperaturze 4 stopni; C |
| Neutralny balsam | Solarbio | G8590 | Przechowywany w temperaturze 4 stopni; C |
| Paraformaldehyd | Sigma | P6148 | Przechowywany w RT |
| PBS (-) | Gibco | C10010500BT | Przechowywany w RT |
| Phorbol 12-mirystynian 13-octan (TPA) Sigma | P8139 | Stężenie magazynowe 1 mM Stężenie końcowe 200 nM | |
| Polybrene | Sigma | H9268 | kationowy odczynnik do transfekcji polimerowej; Stężenie w magazynie 8 μ g/&mikro; L Stężenie końcowe 4 ng/&mikro; L |
| Puromycin | Gibco | A11138-03 | Przechowywany w temperaturze -20 stopni; C |
| Rekombinowany ludzki bFGF | Invitrogen | 13256-029 | Stężenie zapasowe 4 μ g/mL Stężenie końcowe 10 ng/ml |
| Rekombinowana insulina ludzka | Sigma | I3536 | Stężenie podstawowe 10 mg/mL Stężenie końcowe 5 &mikro; g / ml |
| Rekombinowany ludzki SCF | R& D | 255-SC-010 | Stężenie zapasów 200 μ g/ml Stężenie końcowe 100 ng/ml |
| RPMI-1640 | Gibco | 11875-093 | Przechowywany w temperaturze 4 & stopni; C |
| Xylene | Sigma | 1330-20-7 | przechowywany w RT |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.