Este protocolo descreve uma técnica de diferenciação endotelial para células progenitoras cardíacas. Centra-se sobretudo em como concentração sérica e densidade de semeadura de célula afetam o potencial de diferenciação endotelial.
É necessária uma assinatura do JoVE para visualizar este conteúdo. Faça login ou inicie seu teste gratuito.
Artigo de método
* These authors contributed equally
Este protocolo descreve uma técnica de diferenciação endotelial para células progenitoras cardíacas. Centra-se sobretudo em como concentração sérica e densidade de semeadura de célula afetam o potencial de diferenciação endotelial.
Células progenitoras cardíacas (CPCs) podem ter um potencial terapêutico para regeneração cardíaca após lesão. No coração dos mamíferos adulto, CPCs intrínsecos são extremamente escassos, mas CPCs expandidas podem ser útil para terapia celular. Um pré-requisito para a sua utilização é a sua capacidade de se diferenciar de uma forma controlada nas várias linhagens cardíacas usando protocolos definidos e eficientes. Além disso, a expansão em vitro , CPCs isolaram de pacientes ou modelos pré-clínicos doença podem oferecer ferramentas de pesquisa proveitosa para a investigação dos mecanismos da doença.
Estudos atuais usam marcadores diferentes para identificar CPCs. No entanto, nem todos eles são expressos em seres humanos, que limita o impacto translacional de alguns estudos pré-clínicos. Protocolos de diferenciação que são aplicáveis independentemente da expressão técnica e marcador de isolamento permitirá a expansão padronizada e escorva do CPCs para efeito de terapia celular. Aqui descrevemos que escorva CPCs sob uma concentração baixa de soro fetal bovino (FBS) e as condições de densidade celular baixa facilita a diferenciação endotelial dos CPCs. usando dois diferentes subpopulações de rato e rato CPCs, mostramos que a laminina é uma mais substrato adequado que fibronectina para este fim, sob o seguinte protocolo: depois para 2-3 dias em média, incluindo os suplementos que manter multipotency de cultivo e com 3,5% FBS, CPCs são semeados na laminina em < 60% confluência e cultivadas em meio livre de suplemento com baixas concentrações de FBS (0,1%) por 20-24 horas antes de diferenciação num meio de diferenciação endotelial. Porque CPCs são uma população heterogénea, concentrações séricas e tempos de incubação podem precisar ser ajustada dependendo das propriedades da respectiva subpopulação de CPC. Considerando isso, a técnica pode ser aplicada a outros tipos de CPCs também e fornece um método útil para investigar o potencial e os mecanismos de diferenciação e como eles são afetados pela doença quando usando CPCs isoladas de modelos respectivos de doença.
Estudos recentes suportam a existência de células progenitoras cardíacas residente (CPCs) no coração dos mamíferos adultos1,2,3, e CPCs poderiam ser uma fonte útil para terapia celular após lesão cardíaca4, 5. Além disso, CPCs expandidas podem fornecer um modelo frutífero para rastreio de drogas e a investigação dos mecanismos da doença quando isoladas de pacientes com miocardiopatias raras ou de doença respectiva modelos6,7.
PCC isolado do coração adulto possuem tronco/progenitoras célula características1,2,3,8 como eles são multipotentes, clonogenic, e têm a capacidade de auto-renovação. No entanto, há muitos diferentes (sub) populações CPCs exibindo perfis de marcador de superfície diferentes, incluindo, por exemplo, c-kit, Sca-1 e outros, ou obtida por técnicas de isolamento diferentes (tabela 1). Vários protocolos de cultura e diferenciação foram estabelecidas1,2,8,9,10,11,12, 13,14,15,16,17,18. Estes protocolos variam principalmente no que diz respeito a fator de crescimento e teor de soro, que são ajustadas de acordo com a finalidade do cultivo e que pode levar a diferenças nos resultados e as consequências, incluindo a eficiência de diferenciação.
Técnicas de isolamento baseados no marcador:
PCC pode ser isolados com base em um marcador de superfície específicos expressão1,2,8,9,10,11,12,13 ,14,15,16,17,18. Estudos anteriores sugerem que a c-kit e Sca-1 podem ser os melhores marcadores para isolar residente CPCs1,11,14,19,20. Porque nenhum desses marcadores é verdadeiramente específico para CPCs, combinações de diferentes marcadores são geralmente aplicadas. Por exemplo, Considerando que CPCs expressam baixos níveis de c-kit21, c-kit é expressa também por outros tipos de células, incluindo mastócitos22, células endoteliais23e de células tronco/progenitoras hematopoiéticas24. Um problema adicional é o fato de que nem todos os marcadores são expressos através de todas as espécies. Este é o caso da Sca-1, que se expressa no rato mas não no humano25. Portanto, usar os protocolos que são independentes dos marcadores de isolamento pode ser vantajoso, tendo em conta os ensaios clínicos e estudos usando amostras humanas.
Técnicas de isolamento de marcador independente:
Existem várias técnicas principais de isolamento do CPC, que são principalmente independentes da expressão do marcador de superfície, mas que pode ser refinado pela seleção consecutiva do específicos marcador positivo subfractions conforme necessário (Veja também a tabela 1). (1) a técnica de população (SP) lado originalmente tem sido caracterizada em uma população primitiva de células-tronco hematopoiéticas baseado na capacidade de efluxo o corante de ADN Hoechst 3334226 de ATP-binding cassette (ABC) transportadores27. Células cardíacas de SP foram isoladas por diferentes grupos e relatadas para expressar uma variedade de marcadores com algumas pequenas diferenças entre relatórios2,8,13,14. (2) células de fibroblastos de unidade formadoras de Colônia (CFU-Fs) originalmente foram definidas com base em uma célula do estroma mesenquimal (MSC)-como fenótipo. MSCs isoladas são cultivadas em pratos para induzir a formação de colônia. Tais formadoras MSC-como CFU-Fs podem ser isolado do coração adulto e são capazes de se diferenciarem em linhagens cardíaca15. (3) Cardiosphere-derivado de células (CDC) são células únicas, derivadas de aglomerados de células cultivadas a partir de biópsias do tecido ou explants28,29,30,31. Recentemente foi demonstrado que, na maior parte o CD105+/CD90–/c-kit– fração de célula exibe cardiomyogenic e potencial regenerativo32.
Aqui, usando SP-CPCs isolados de ratos, nós fornecemos um protocolo para a indução eficiente da linhagem endotelial com base em um estudo anterior em CPCs de rato e rato SP-CPCs33. O protocolo contém adaptações específicas à cultura e técnica de expansão em relação a densidade celular, o soro que integram o meio e o substrato. Isso pode ser aplicado não só ao rato SP-CPCs mas para diferentes tipos de CPCs para o propósito para induzir um interruptor de destino de uma amplificação para um CPC endotelial-cometeu, seja tendo em conta o transplante dessas células ou sua utilização para estudos mecanicistas em vitro .
Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.
O uso de ratos para efeito de isolamento de célula estava de acordo com o guia para o cuidado e o uso de animais de laboratório e com a lei Suíça de proteção Animal e foi aprovado pelas autoridades cantonais suíços.
Nota: O isolamento da Sca-1+/CD31– SP-CPCs do coração de rato foi essencialmente feito como descrito anteriormente34 com algumas modificações. Para os materiais e reagentes usados, consulte Tabela de materiais. Para todos os experimentos, SP-CPCs cardíacas isoladas de ratos foram amplificados, passadas e usados em uma maneira semelhante ao linha de celular. Passagens 7-20 foram utilizadas para este estudo.
1. tecido preparação
Nota: Todos os experimentos utilizando ratos devem ser efectuados de acordo com as diretrizes e regulamentos. Este protocolo usa quatro ratos. Placas de cultura que são de 100 mm de diâmetro são descritas como P100 e placas de cultura que são 60 mm de diâmetro são descritas como P60 para as seguintes partes do protocolo.
2. digestão
3. filtração
4. classificação das células cardíacas SP por citometria de fluxo
Nota: Verapamil inibe a Hoechst efluxo bloqueando multirresistência atividade de transporte do ABC (MDR). Hoechst 33342 é um corante de ligação a DNA que pode ser usado em células vivas para detectar o ciclo celular, como correlaciona com o conteúdo de DNA. Hoechst-33342-expulsando células aparecem na parte de baixo de Hoechst de ambos os canais de emissão (450 nm, Hoechst azul; 650 nm, Hoechst vermelho), isto é, aparte da Hoechst-fixação "principal população", dando-lhes o seu nome "lado população". SP, células são enriquecidas em células com propriedades de progenitor e mostram uma alta expressão de transportadores de ABC multirresistentes (como MDR1 e ABCG2). Hoechst 33342 é escrito como Hoechst para as seguintes partes do protocolo. É importante proteger os materiais sensíveis à luz, para obter resultados ideais.
5. principal cultura de SP-CPCs isolados
Nota: Três tipos diferentes de meios foram utilizados no presente protocolo. Eles são referidos como Medium 1 (de acordo com Noseda et al) 8, 2 médio e médio 3 e são descreveram na Tabela de materiais sobre sua composição.
6. expansão e diferenciação de SP-CPCs
Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.
Isolamento do CPC-SP de mouse:
Neste estudo, nós usamos o CPCs de rato isolados de acordo com o fenótipo de SP, Considerando que os resultados do rato CPCs são modificados e adicionados de um relatório anterior com permissão (Figura 8)33.
Proliferação de célula em célula de alta e baixa densidades e com concentrações dife...
Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.
Vantagens do presente protocolo:
Este protocolo fornece uma técnica de diferenciação endotelial do CPCs. Achamos que uma concentração sérica baixa e a densidade celular baixa podem melhorar a eficiência da diferenciação endotelial, pelo qual LN provou para ser um substrato mais adequado do que FN nestas condições. Nós usamos dois tipos distintos de CPCs: rato CPCs, que foram usados em uma maneira semelhante ao linha de celular e mouse SP-CPCs, que foram isoladas e expandido. Notavelmente, o proto...
Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.
Os autores não têm nada para divulgar.
Os autores agradecer Vera Lorenz seu apoio útil durante as experiências e o pessoal da instalação de citometria de fluxo do departamento de Biomedicina (DBM), University e University Hospital Basel. Este trabalho foi apoiado pelo programa estadia-na pista da Universidade da Basileia (para Michika Mochizuki). Gabriela M. Kuster é suportado por uma concessão do Swiss National Science Foundation (número de concessão de 310030_156953).
Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Meio de cultura | |||
| Meio de Dulbecco modificado de Iscove (IMDM) | ThermoFisher | #12440 | |
| Meio de Eagle modificado de Dulbecco (DMEM)/Mistura de nutrientes F12 Presunto | Merck | #D8437 | |
| Penicilina-estreptomicina (P/S) | ThermoFisher | #15140122 | |
| Fetal bovino Soro (FBS) | Hyclone | #SH30071 | 3,5% (0,1% para indução de linhagem) |
| L-Glutamina | ThermoFisher | #25030 | Concentração final 2 mM |
| Glutationa | Merck | #G6013 | |
| Fator de Crescimento Epidérmico Humano Recombinante (EGF) | Peprotech | #AF-100-15 | |
| Fator de Crescimento Básico Recombinante de Fibroblastos (FGF) | Peprotech | #AF-100-18B | |
| B27 Suplemento | ThermoFisher | #17504044 | |
| Cardiotrofina 1 | Peprotech | #250-25 | |
| Trombina | Diagontech AG, Suíça | #100-125 | |
| Solução salina balanceada de Hanks (HBSS) CaCl2(-), MgCl2(-) | ThermoFisher | #14170 | |
| 0,05% Tripsina-EDTA | ThermoFisher | #25300 | |
| T75 Frasco | Sarstedt | #83.3911 | |
| Diferenciação endotelial | |||
| Endothelial Cell Growth Medium (EGM)-2 BulletKit | Lonza | #CC-3162 | |
| Ham's F-12K (Kaighn's) Medium | ThermoFisher | #21127 | |
| Laminin | Merck | #L2020 | |
| Fibronectina | Merck | #F4759 | Diluir em solução de |
| Falcon | #353046 | de placa de 6 poços | |
| DDH2O Merck | #F1635 | Diluito 1:10 em PBS (concentração final de 3,7%) | |
| Triton X-100 | Merck | #93420 | 0,1% em ddH2O |
| Soro de cabra normal (10%) | ThermoFisher | #50062Z | |
| anticorpo anti-fator de von Willebrand | Abcam | #ab6994 | 1:100 in 10% soro de cabra |
| Goat anti-Rabbit IgG, Alexa Fluor 546 | ThermoFisher | #A11010 | 1:500 in 10% soro de cabra |
| 4',6-diamidino-2-fenilidol, dicloridrato (DAPI) | ThermoFisher | #62247 | 1:500 in ddH2O |
| Kit Antifade SlowFade | ThermoFisher | #S2828 | |
| microscópio de campo amplo BX63 | Olympus | ||
| Formação de tubos | |||
| 96 Placa de Poço | Falcon | #353072 | |
| Tubo de Fundo Redondo de 5 ml com Tampa de Filtro | Falcon | #352235 | |
| Matrigel Fator de Crescimento Reduzido | Microscópio de campo amplo Corning | #354230 | |
| IX50 | Olympus | ||
| Sca-1+/CD31- isolamento da população do lado cardíaco34 | |||
| Reagentes | |||
| Pentobarbital Natrium 50 mg/ml ad usum vet. | farmácia hospitalar interna | #9077862 | Solução de trabalho: 200 mg/kg |
| de solução salina tamponada com fosfato (PBS) CaCl2(-), MgCl2(-) | ThermoFisher | #20012 | |
| Solução salina balanceada de Hanks (HBSS) CaCl2(-), MgCl2(-), vermelho de fenol (-) | ThermoFisher | #14175 | Prepare HBSS 500 mL + 2% FBS para extinguir a atividade da colagenase B |
| Meio de Águia Modificado de Dulbecco (DMEM) 1g/L de D-Glicose, L-Glutamina, Piruvato | ThermoFisher | #331885 | Prepare DMEM + 10% FBS + 25 mM HEPES+ P/S para Hoechst Stanining |
| Penicilina-Estreptomicina (P/S) | ThermoFisher | #15140122 | |
| HEPES 1 M | ThermoFisher | #15630080 | Concentração final 25 mM |
| Soro Fetal Bovino (FBS) | Hyclone | #SH30071 | |
| RBC LysisBuffer (10X) | BioLegend | #420301/100mL | Diluir para 1X em ddH2O e filtrar através de um 0.2 µ m filtro |
| Colagenase B | Merck | #11088807001 | Concentração final 1 mg/mL em HBSS, filtrada através de um 0,2 µ m filtro |
| bisBenzimida H33342 Tricloridrato (Hoechst) | Merck | #B2261 | Prepare 1 mg/mL em ddH2O |
| Verapamil-cloridrato | Merck | #V4629 | Concentração final 83.3 µ M |
| APC Rat Anti-Mouse CD31 | BD Biosciences | #551262 | 0.25 µ g/107cells |
| FITC Rat Anti-Mouse Ly-6A/E (Sca-1) | BD Biosciences | #557405 | 0.6 µ g/107cells |
| 7-Aminoactinomicina D (7-ADD) | ThermoFisher | #A1310 | 0,15 µ g/106cells |
| APC rato IgG2a k Controle de Isotipo | BD Biosciences | #553932 | 0.25 µ g/107cells |
| FITC Rat IgG2a k Controle de Isotipo | BD Biosciences | #554688 | 0.6 µ g/107cells |
| Material | |||
| Agulhas 27G | Terumo | #NN-2719R | |
| Agulhas 18G | Terumo | #NN-1838S | |
| Seringas de uso único 1 mL estéril | CODAN | #62.1640 | |
| Transferpipeta 3,5 mL | Sarstedt | #86.1171.001 | |
| Cell Peneira 40 µ m azul | BD Biosciences | #352340 | |
| Filtro de Células 100 µ m amarelo | BD Biosciences | #352360 | |
| Lumox Dish 50 | Sarstedt | #94.6077.305 | |
| Culture Dishes P100 | Corning | #353003 | |
| Culture Dishes P60 | Corning | #353004 | |
| Mouse | |||
| Line | Age | Reprodução | |
| C57BL/6NRj / macho | 12 semanas | em casa | |
| Nome do produto | Company | Nº de catálogo | |
| Reagentes | |||
| Meio de Dulbecco modificado de Iscove (IMDM) | ThermoFisher | #12440 | |
| Meio de Águia Modificado (DMEM)/Mistura de Nutrientes F12 Ham | Merck | #D8437 | |
| Penicilina-Estreptomicina (P/S) | ThermoFisher | #15140122 | |
| Soro Fetal Bovino (FBS) | Hyclone | #SH30071 | |
| L-Glutamina | ThermoFisher | #25030 | |
| Glutationa | Merck | #G6013 | |
| B27 Suplemento | ThermoFisher | #17504044 | |
| Fator de Crescimento Epidérmico Humano Recombinante (EGF) | Peprotech | #AF-100-15 | |
| Fator de Crescimento Básico Recombinante de Fibroblastos (FGF) | Peprotech | #AF-100-18B | |
| Cardiotrofina 1 | Peprotech | #250-25 | |
| Trombina | Diagontech AG, Suíça | #100-125 | |
| Meio de Crescimento de Células Endoteliais (EGM)-2 BulletKit | Lonza | #CC-3162 | |
| Visão geral das composições médias. Algumas dessas informações são idênticas às fornecidas acima, mas classificadas de acordo com a composição da Mídia 1-3. < / strong> | |||
| Nome do produto< / strong> | Medium 18< / sup>< / strong> | Medium 2< / strong> | Medium 3< / strong> |
| Reagents< / strong> | Culture< / strong> | Indução de linhagem< / strong> | Endotelial diff. |
| Iscove's Modified Dulbecco's Medium (IMDM) | 35% | 35% | |
| Dulbecco's Modified Eagle's Medium (DMEM)/Nutrient Mixture F12 Ham | 65% | 65% | |
| Penicilina-Estreptomicina (P/S) | 1% | 1% | |
| Soro Fetal Bovino (FBS) | 3.5% | ≤ 0,1% | |
| L-Glutamina | 2 mM | 2 mM | |
| Glutationa | 0,2 nM | 0,2 nM | |
| Suplemento B27 | 1,3% | ||
| Fator de Crescimento Epidérmico Humano Recombinante (EGF) | 6,5 ng/mL | ||
| Fator de Crescimento de Fibroblastos Básicos Recombinantes (FGF) | 13 ng/mL | ||
| Cardiotrofina 1 | 0,65 ng/mL | ||
| Trombina | 0,0005 U/mL | Todos os componentes necessários incluídos no kit | |
| Meio de crescimento de células endoteliais (EGM)-2 BulletKit | Todos os componentes necessários incluídos no kit |
Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.