1. Решение и средства массовой информации подготовки
- Желатин раствор для нанесения покрытия: 0,1% (вес / объем) желатин в DDH 2 O, автоклавного и хранить при температуре 4 ° C.
- Матригель покрытия решений. Маточный раствор: медленное таяние Матригель (10 мл) при температуре 4 ° С в течение ночи, добавьте 10 мл ледяной DMEM или DMEM/F12, хорошо перемешать и аликвоту 1 мл / трубки под капотом стерилизованные культуры ткани, хранить при -20 ° C. Рабочий раствор: медленное таяние 1 мл Матригель аликвоту при 4 ° С в течение 1-2 часов, трансфер в 14 мл охлажденного DMEM или DMEM/F12 и хорошо перемешать под капотом стерилизованные культуры ткани непосредственно перед покрытием.
- Человек покрытие ламинин решение: развести 1 мл человеческой решение ламинин (0,5 мг / мл в Трис буферизацией NaCl, хранить при -80 ° С, медленно таять при температуре 4 ° С в течение 1-2 часов) с ледяной DMEM или DMEM/F12 к 12,5 мл рабочего раствора (40 мкг / мл) под капотом стерилизованные культуры ткани непосредственно перед покрытием.
- Фактор роста фондовых решений (500-1000X): растворить фактора роста в 10 мкг/ Мл в буфере стерилизованные (0,5% БСА, 1,0 мМ DTT, 10% глицерина, 1XPBS) и сохранять в качестве 50-100 мкл / трубка аликвоты при -80 ° C.
- HESC СМИ: DMEM/F12 или КО-DMEM (80%), KO сыворотке замены (20%), L-аланин-L-Gln или L-Gln (2 мМ), MEM заменимые аминокислоты (MNAA, 1X), и β-меркаптоэтанол (100 мкМ), фильтруют и хранят при температуре 4 ° С с добавлением 20 нг / мл bFGF перед использованием. Или заменить "КО сыворотке замены" с определенными компонентами: DMEM/F12 или КО-DMEM (100%), L-аланин-L-Gln или L-Gln (2 мМ), MNAA (1X), MEM незаменимых аминокислот (MEAA , 1X) и β-меркаптоэтанол (100 мкМ), фильтруют и хранят при температуре 4 ° С с добавлением bFGF (20 нг / мл), инсулин человека (20 мкг / мл), аскорбиновой кислоты (50 мкг / мл), человеческого активин (50 нг / мл), человеческий альбумин / Albumax (10 мг / мл), и человеческого трансферрина (8 мкг / мл) перед использованием.
- HESC сердечной СМИ дифференциации: DMEM/F12 (90%), определенный FBS (10%) и L-аланин-L-Gln или L-Gln (2 мМ).
- Среды, содержащие никотинамид (ДН): добавить NУтра до HESC СМИ или HESC сердечной СМИ дифференциации до конечной концентрации 10 мМ, фильтруют, хранят при температуре 4 ° C и употребить в течение 2 недель подготовки.
2. Пластина покрытия
- Пальто пластин с желатином: добавить 2,5 мл / лунку раствора желатина до 6 луночных и инкубировать в течение ночи в 37 ° С увлажненным инкубатора.
- Пальто пластин с ламинин: холод желатин пластинками, покрытыми и удалить желатин, добавить 2,5 мл / лунку Матригель или человеческого ламинина покрытие рабочего раствора предварительно охлажденное желатинизированный 6-луночных планшетов и инкубировать при температуре 4 ° С в течение ночи.
3. Пассажей и посевные Недифференцированная ЭСК при определенных условиях
- Разрешить чЭСК колонии вырастают на 5-7 дней от роду, и возьмите пластинку чЭСК культуры рассекает микроскопом (предварительно теплой рассекает этапе до 37 ° C) под рассекает стерилизовать капотом.
- Выберите чЭСК колонии должны быть разделены. Морфологически эти колонии должны иметь> 75% недифференцированные ЭСК (смвсех компактных ячеек), как правило, немного непрозрачной (не белым ворсом деятельность клеток, не ясно дифференцированных клеток) с определенными края под рассекает микроскопом. Тщательно контур выбранного колоний и удалите слой дифференцированных фибробластов вокруг колонии и все дифференцированных частей (если таковые имеются) колонии с краю P2 стерильный наконечник пипетки или вытащил стеклянный капилляр.
- Удалите старый средах, содержащих отдельные плавающие дифференцированные клетки путем аспирации. Промыть чЭСК СМИ (без bFGF) один раз. Добавьте 3 мл / лунку свежим чЭСК среде, содержащей 20 нг / мл bFGF.
- Вырежьте недифференцированное колонии чЭСК на мелкие кусочки, и отделить стерильным наконечником пипетки или вытащил стеклянный капилляр.
- Бассейн средах, содержащих отдельные части колонии вместе в 50 мл коническую трубку. Промыть пластины один раз с 1 мл / лунку СМИ чЭСК, содержащей 20 нг / мл bFGF и бассейн вместе.
- Аспирируйте Матригель или человеческого ламинина решение от покрытых свежей пластинки. Алиготе 4 мл / ч иESC средах, содержащих колонии штук 6-луночный планшет. Аккуратно передачи пластины в инкубатор без встряхивания и позволяют семян колонии части ночью, не мешая в увлажненный 37 ° C инкубатор атмосфере 5% CO 2.
4. Сердечная Индукция ЭСК под определенные культуры система с Никотинамид
- На 3-й день после посева, удалить большую часть старых СМИ из каждой лунки пластины и оставить достаточно средств массовой информации, чтобы чЭСК колонии под воду (никогда не позволит ЭСК высохнуть). Замените 4 мл / лунку свежим чЭСК средах, содержащих 20 нг / мл bFGF и 10 мМ никотинамида (ДН).
- Замените старые СМИ со свежими СМИ чЭСК, содержащей 20 нг / мл bFGF и 10 мМ ДН через день, и позволяют сердечно-индуцированных колоний чЭСК вырасти до 8-10 дней. После разоблачения в ДН, все клетки в колонии претерпит изменения морфологии на больших дифференцированных клеток, которые будут продолжать размножаться. Колониях будет увеличиваться в размерах, а днем 8-10,г клетки начнут накапливаться в некоторых районах колоний.
5. Продолжая Сердечная Дифференциация в суспензионной культуре
- Возьмите чЭСК культуры пластину рассекает микроскопом (предварительно теплой рассекает этапе до 37 ° C) под рассекает стерилизовать капотом. Аккуратно наметить колоний фибробластов и удалить слой, окружающий колонию (дифференцированные клетки мигрировали из колонии) с краю P2 стерильной кончика пипетки или вытащил стеклянный капилляр.
- Удалите старый средах, содержащих отдельные плавающие клетки фибробластов на аспирационных. Промыть чЭСК СМИ (без bFGF) один раз. Добавьте 3 мл / лунку свежим чЭСК СМИ (без bFGF).
- Вырезать сердечно-индуцированных колоний чЭСК на мелкие кусочки, и отделить стерильным наконечником пипетки или вытащил стеклянный капилляр.
- Бассейн средах, содержащих отдельные части колонии вместе в 50 мл коническую трубку. Промыть пластины один раз с 1 мл / лунку СМИ чЭСК (без bFGF) и бассейн вместе.
- Алиготе 4 мл / а бессывороточной чЭСК средах, содержащих колонии штук 6-и сверхнизких пластиной крепления и инкубировать при 37 ° C увлажненный инкубатор, чтобы плавающие сотовой кластеров (cardioblasts) с образованием в течение 4-5 дней.
6. Избиение кардиомиоцитов Созревание Фенотип в клей культуры
- Бассейн средах, содержащих плавающие cardioblasts вместе в 50 мл коническую трубку. Центрифуга при 1400 оборотов в минуту в течение 5 мин. Аспирируйте старые СМИ столько, сколько вы можете и добавить равное количество свежего чЭСК сердечной СМИ дифференциации, содержащего 10 мМ ДН.
- Внесите вверх и вниз, смешать плавающей cardioblasts и аликвоту 4 мл / лунку до 6-луночных планшетах. Передача пластин 37 ° С увлажненным инкубатор, чтобы cardioblasts приложить на ночь.
- Замените чЭСК сердечной СМИ дифференциации, содержащего 10 мМ ДН через день.
- На 8-й день, замените чЭСК сердечной СМИ дифференциации без ДН, и далее использоваться для замены HESC сердечной дифференциации СМИ электроннойОчень другой день. Избиение кардиомиоцитов начнут появляться примерно через 1-2 недель непрерывного культивирования после отмены ДН и увеличение числа со временем, и может сохранить сильную и ритмические сокращения в течение более 3 месяцев.
7. Представитель Результаты:
Никотинамид (ДН) оказывается достаточным, чтобы вызвать ЭСК сохраняются в системе культуры определен переход от плюрипотентности исключительно cardiomesodermal фенотип (рис. 2В). Под воздействием недифференцированных ЭСК в ДН, все клетки в колонии претерпит изменения морфологии на больших дифференцированные клетки, которые подавляют экспрессию Oct-4 и начать, чтобы выразить сердечную специфический фактор транскрипции (CSX) Nkx2.5 и α- актинина, в соответствии с cardiomesoderm фенотип (рис. 2В). Эти дифференцированные клетки будут продолжать размножаться и колонии увеличиваются в размерах. Увеличение интенсивности Nkx2.5 будетбыть обычно наблюдается в районах колонии, где клетки начинают накапливаться (рис. 2В). После индивидуальный ДН обработанных ЭСК составит плавающей сотовой кластеров (cardioblasts) в суспензионной культуре продолжать сердечной процесс дифференциации. После разрешения cardioblasts приложить и продолжить лечение с ДН в течение 1 недели, победив кардиомиоцитов начнут появляться примерно через 1-2 недель непрерывного культивирования после отмены ДН с резким увеличением эффективности по сравнению с спонтанной мульти-линии дифференциации ЭСК без лечения за тот же период времени (рис. 2). Клетки в избиении кардиомиоцитов кластеров будет выражать характерные маркеры кардиомиоцитов, в том числе Nkx2.5 и α-актинина (рис. 2). Сокращения кардиомиоцитов избиения были подтверждены электрических профилей должен быть сильным, ритмичный, хорошо скоординированной и хорошо увлекаются, с регулярными импульсами напоминает р-QRS-T комплексов видно из электродов поверхности тела в клинической ЭКГ (рис. 2, см. также видео). Кардиомиоцитов может сохранять свои сильные сократимости в течение более 3 месяцев.

Рисунок 1. Целом схемы традиционного подхода по сравнению с низкомолекулярных индукции подход для дифференциации человеческих плюрипотентных стволовых клеток в направлении специализированных функциональных клеток. (А) схема традиционного подхода с использованием мульти-линии наклона стволовых клеток человека плюрипотентных через добровольные дифференциации слой зародыша. (Б) схема хорошо контролируемых эффективной индукции стволовых клеток человека плюрипотентных исключительно частности клинически соответствующие линии от простого предоставления небольших молекул.

Рисунок 2. Никотинамид вызывает сердечные спецификация линии прямой плюрипотентности при определенных условиях и движение к избиении кардиомиоцитов. () Схематическое изображении линии протокол время направлены сердечной дифференциации ЭСК. (Б) При воздействии недифференцированных ЭСК в Никотинамид (ДН) в установленном системе культуры, большой дифференцированной октября-4 (красный) негативные клетки в колонии стали возникать, по сравнению с макетом лечение (ДМСО) ЭСК, как контроль. ДН-индуцированной октября-4-негативные клетки начали выражать Nkx2.5 (зеленый) и α-актинина (красный), в соответствии с ранней сердечной дифференцировке. Постепенное повышение интенсивности Nkx2.5, как правило, наблюдается в районах колонии, где клетки начали накапливаться. Все клетки обозначены DAPI окрашивания их ядер (синий). (С) ДН-индуцированные сердечно-совершенных ЭСК дали избиения кардиомиоцитов с резким увеличением эффективности, по оценкам сотовых кластеровTERS, что отображается ритмических сокращений (см. электрофизиологические профиля и видео), а иммунопозитивных для Nkx2.5 (зеленый) и α-актинина (красный). Фазы образы представителей большого избиения кардиомиоцитов кластеров и изображений высокого сила представитель договаривающихся сердечной мышцы показано (см. также соответствующее видео). Стрелки указывают на большое скопление кардиомиоцитов избиении используется для электрофизиологических записи. Электрофизиологические профиля избиения кардиомиоцитов показывает регулярные, увлекаются, ритмические импульсы напоминают р-QRS-T комплексов наблюдаются в клинике электрокардиограммы. Шкала бары: 0,1 мм.
Видео: Договаривающиеся кардиомиоциты отличаются от ДН-индуцированной ЭСК. Видео 1 и 2 представителя большого избиения кардиомиоцитов кластеры примерно в 1 и 3 месяца после вложения. Видео 3 и 4 представителя договаривающихся сердечной мышцы при более высокой мощности. Видео 5 показывает Typicaл небольшого кластера кардиомиоцитов избиения спонтанно отличаются от ЭСК без ДН лечения в качестве контроля.
Нажмите сюда, чтобы посмотреть видео 1.
Нажмите сюда, чтобы посмотреть видео 2.
Нажмите сюда, чтобы посмотреть видео 3.
Нажмите сюда, чтобы посмотреть видео 4.
Нажмите сюда, чтобы посмотреть видео 5.