Здесь мы опишем протокол для создания человека индуцированных плюрипотентных стволовых клеток из периферической крови с использованием стратегии перепрограммирования эписомы основе и ингибиторы гистондеацетилазы.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Здесь мы опишем протокол для создания человека индуцированных плюрипотентных стволовых клеток из периферической крови с использованием стратегии перепрограммирования эписомы основе и ингибиторы гистондеацетилазы.
Эта рукопись иллюстрирует протокол для эффективного создания интеграционных свободной человека индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК) из периферической крови с помощью эписомные плазмиды и гистондеацетилазы ингибиторы (HDAC). Преимущества этого подхода включают: (1) использование минимального количества периферической крови в качестве исходного материала; (2) nonintegrating перепрограммирования векторы; (3) экономически эффективным способом для создания векторных бесплатно ИПСК; (4) единый трансфекции; и (5) использование малых молекул, чтобы облегчить эпигенетическую перепрограммирование. Вкратце, мононуклеарные клетки периферической крови (РВМС) изолированы от рутинных проб флеботомии и затем культивировали в определенных факторов роста с получением высокой пролиферативной население эритроцитов клеток-предшественников, которые заметно поддаются перепрограммированию. Nonintegrating, nontransmissible эписомные плазмиды, выражающие OCT4, SOX2, Klf4, MYCL, LIN28A, и p53 короткие шпильки (SH) РНК являются ВведеCED в производные эритробластов с помощью одного nucleofection. Котрансфекции эписомы что выражает повышенной зеленый белок флуоресцентный (EGFP) позволяет легко идентифицировать трансфицированных клеток. Отдельный-дефицитных репликации плазмиды, экспрессирующей Эпштейна-Барр ядерный антиген (1 EBNA1) также добавляют к реакционной смеси в течение повышенной экспрессией белков эписомальные. Трансфицированные клетки затем высевали на слой облученного мышиных эмбриональных фибробластов (iMEFs) для дальнейшего перепрограммирования. Как только IPSC-как колонии появляются примерно в двенадцать дней после nucleofection, ингибиторы ГДАЦ добавляются в среду, чтобы облегчить эпигенетическую ремоделирования. Мы обнаружили, что включение ингибиторов HDAC обычно увеличивает поколение полностью перепрограммировать колоний ИПСК по 2 раза. После IPSC колонии демонстрируют типичную человеческих эмбриональных стволовых клеток (чЭСК) морфологию, они аккуратно перечисляемых на индивидуальные КПКО покрытием тканевых культур пластин для дальнейшего роста и расширения.
иПСК получены из соматических тканей с помощью эктопической экспрессии минимальным набором генов плюрипотентности. Этот метод был первоначально продемонстрировано ретровирусной трансдукции фибробластов человека с OCT4, Sox2, Klf4 и CMYC, которые с высоким уровнем экспрессии в плюрипотентное состояние 1. Эти временно выраженные "перепрограммирования факторы" изменить эпигенетические пейзаж и ген профиль экспрессии целевого ячейки аналогично человеческих эмбриональных стволовых клеток 2. После создания иПСК потенциально могут быть дифференцированы в любой тип ткани для дальнейшего расследования. Таким образом, они перспективны для использования в регенеративной медицине, моделирования заболевания, и генной терапии. Однако, нарушая геном с интегрирующих вирусов имеет потенциал, чтобы изменить эндогенной экспрессии генов, клеточного фенотипа влияние, и в конечном итоге предвзятость научные результаты. Кроме того, случайные вирусные интеграция может привести к вредным сотовой еffects, включая возможность злокачественной трансформации 3 или повторного выражения онкогенных трансгенов 4. Будущие клинические приложения потребует неинтегрирующих IPSC поколения.
Эписом, которые лишних хромосом круговой молекулы ДНК, предложить стратегию для создания экономически эффективных, интеграции, свободной ИПСК 5. Сочетание эписомные векторы, показанные в таблице 1, выражают перепрограммирование факторы OCT4, Sox2, Klf4, MYCL и LIN28A. PCXLE_hOCT3 / 4-shp53-F плазмиды также содержит р53 shRNA для временного подавления TP53 повышения клеточного перепрограммирования 6. Репликации вектор с дефицитом pCXWB-EBNA1 способствует усиление факторов перепрограммирования и повышенную эффективность перепрограммирования путем предоставления кратковременное повышение экспрессии EBNA1 7. PCXLE_EGFP плазмида может быть добавлено к смеси nucleofection с целью DETErmining эффективность трансфекции или для приложений сортировки клеток. За исключением р-CXWB EBNA1, что эписомные плазмиды, используемые в этом протоколе содержать вирус происхождение Эпштейна-Барр вирусной репликации и ген EBNA1, которые опосредуют репликацию и разбиение эписома во время деления клетки-хозяина 8. В эписомы спонтанно потерял с расширением последовательных IPSC 7. Субклонирование и характеристика ИПСК с потерей вектора эписомального, которые могут быть выведены из потере экспрессии EGFP, может привести к совершенно интеграции свободных ИПСК для будущих клинических применений.
Присущее процессе генерации IPSC является подавление родословной специфических генов и реактивация плюрипотентности генов, ассоциированных с. Регуляция экспрессии генов происходит на нескольких уровнях внутри ядра, в том числе изменений в ДНК и хроматина в позволяют транскрипционные факторы, регуляторных элементов ДНК и РНК доступа полимеразы для ориентациигены. Ремоделирование эпигенетической пейзажа через глобальные изменения хроматина является ключевым компонентом для повторного выражения генетической программы плюрипотентности. Конкретный хроматина модификации, что играет важную роль в регуляции экспрессии генов является ацетилирование гистонов в конкретных остатков лизина, которые предоставляет доступ ко генов-мишеней за счет сокращения натяжения катушки гистона-ДНК. Ингибиторы ГДАЦ небольшие молекулы, которые были показаны, чтобы добавлять IPSC перепрограммирование и чЭСК самообновление 9,10, скорее всего, из-за поддержки ацетилированный состояние 11. Протокол, описанный ниже, взяты из предварительного публикации с использованием интегрирующих лентивирусы 12, обеспечивает шаг за шагом метод для оптимизации поколения IPSC из периферической крови с использованием эписом и ингибиторов HDAC. Концентрации ингибиторов HDAC, используемые здесь, половина из тех, описывается Ware, и др. 9, и обычно приводит к увеличению в 2 раза в полностью перепрограммировать колоний ИПСК более стандартуПротоколы перепрограммирования эписомные без ингибиторов HDAC. Этот уровень перепрограммирования находится на одном уровне с эффективностью мы наблюдаем лентивирусными методов. Используя этот протокол, мы эффективно генерируется IPSC от физических лиц в качестве старых как 87 лет.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Письменное информированное согласие, которые были одобрены этическими советами онкологического научного центра Фреда Хатчинсона и детей "S больницы Филадельфии, была получена из пациентов перед сбором периферической крови. Наблюдались Все организационные принципы. Все эксперименты на животных, включая MEF поколения и формирование тератомы были утверждены Комитетом по уходу и использованию Институциональная животных по.
1. фиколл Разделение МНПК и расширения эритробластов - день 0
2. перепрограммировать клетки по Nucleofection - День 9
3. Покрытие питающих клеток - День 10 или 11
4. Покрытие ячеек на питающих клеток и изменение Medium - 12 день
5. Изоляция IPSC Клоны
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Через три дня после nucleofection и до посева клеток на nucleofected iMEFs, эффективность успешной nucleofection должна быть оценена с помощью флуоресцентной микроскопии для EGFP. На рисунке 1 показана типичная nucleofection эксперимент с примерно 5-10% от общего количества клеток, экспрессирующих EGFP.
Перепрограммировать колонии IPSC начнут появляться примерно через две недели после nucleofection. Колонии имеют круглую форму с четко определенными границами и могут быть иде...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Для успешного поколения IPSC при использовании этого протокола, есть несколько важных оговорок, которые следует учитывать. Во время стадии расширения эритробласт, график изменения массовой информации должны быть строго соблюдены, а отклонения могут привести к неэффективному стимуляции клеточной популяции целевой предшественников и более низкой эффективности генерации IPSC. Важно, чтобы новый расширения среду с пресной дексаметазона с каждым изменением СМИ; и базовая среда и дексаметазон КПРФ-60 должны быть защищены от с...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторы заявляют, что они не имеют конкурирующие финансовые интересы.
Авторы признают следующие гранты от NIH для поддержки этого исследования: K08DK082783 (AR), P30DK56465 (BTS), U01HL099993 (BTS), T32HL00715036 (СКС), и K12HL0806406 (SKS); и JP Маккарти Foundation (AR).
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Ficoll-Paque PLUS | Fisher Scientific | 45-001-750 | Хранить при температуре 4 °C. Перед использованием нагреть до комнатной температуры. |
| DPBS | Life Technologies | 14190-250 | Магазин в 4 °C. |
| RPMI 1640 | Life Technologies | 11875-093 | Магазин в 4 °C. |
| фетальная бычья сыворотка (FBS) | Life Technologies | 10437028 | Хранить при -20 °°С; C до тех пор, пока не понадобится. Разморозить, аликвотировать, хранить при 4°С. |
| диметилсульфоксид (ДМСО) | Сигма-Олдрич | 154938 | хранить при комнатной температуре. |
| QBSF-60 бессывороточный средний Fisher | Scientific | 50-983-234 | Хранить при 4 °C. |
| пенициллин/стрептомицин | Life Technologies | 15140122 | хранить при 4°C. |
| Набор нуклеофекторов клеточной линии V | Lonza | VCA-1003 | хранить при 4 °C. |
| 2% раствор желатина | Sigma-Aldrich | G1393 | Хранить при 4°С; С, разжижение в 37 °°; C водяной баней перед использованием. |
| Сбалансированный солевой раствор Хэнка (HBSS) | Life Technologies | 14175-103 | Хранить при температуре 4 °C. |
| Модифицированный Eagle Medium (DMEM) Dulbecco's | Life Technologies | 11965-092 | Магазин в 4 °C. |
| Модифицированный Dulbecco's Medium (IMDM) | Life Technologies | 12440-061 | Магазин при 4 °C. |
| L-глютамин, 200 мМ | Life Technologies | 25030-081 | Аликуот, замораживание при -20 °C. |
| заменимые аминокислоты (NEAA), 100X | Life Technologies | 11140-050 | Хранить при 4 °deg; C, вдали от света. |
| DMEM/Ham's F12, 1:1 | Fisher Scientific | SH30023.02 | Store at 4 °C. |
| KnockOut Serum Replacement | Life Technologies | 10828-028 | Aliquot, заморозьте при -20 °C. |
| пируват натрия, 100 мМ | Life Technologies | 11360-070 | Хранить при 4°С. |
| бикарбонат натрия, 7,5% | Life Technologies | 25080094 | хранить при температуре 4 °C. |
| основной фактор роста фибробластов (bFGF) | Life Technologies | PHG0263 | Сделать запас 10 мг/мл в DPBS, аликвоте, заморозить при -20 °C. После размораживания хранить при температуре 4 °C. |
| бутират натрия | Sigma-Aldrich | B5887-1G | Make 2000x stock (400 mM) в DPBS, аликвота, заморозка при -20 °C. После размораживания хранить при температуре 4 °C. |
| Клонирование клеток hES и Восстановительная добавка | Stemgent | 01-0014-500 | Хранить при -20 °deg; C до тех пор, пока не понадобится. После размораживания хранить при температуре 4 °C. |
| Сертифицированный ESC BD matrigel | BD Biosciences | 35-4277 | Разморозить за ночь на льду при температуре 4 градуса; C, аликвоту в предварительно охлажденные пробирки с помощью предварительно охлажденных наконечников для пипеток. Хранить при -20 °deg; C до тех пор, пока не понадобится. Оттаивание при 4 градусах; C, используйте сразу. |
| StemSpan SFEM | STEMCELL Technologies | 9650 | Aliquot, замораживание при -20 °C. |
| аскорбиновая кислота, порошкообразная | Sigma-Aldrich | A4403-100MG | Сделайте 5 мг/мл бульона в DPBS, стерильном фильтре, храните при 4°C. |
| рекомбинантный фактор стволовых клеток человека (SCF) | R & D Systems | 255-SC-010 | Марка 100 μ г/м запас в SFEM, аликвота, заморозка при -20 °C. После размораживания хранить при температуре 4 °C. |
| рекомбинантный человеческий интерлейкин 3 (IL-3) | R & D Systems | 203-IL-010 | Марка 100 μ г/мл бульона в SFEM, аликвота, замораживать при -20 °C. После размораживания хранить при температуре 4 °C. |
| эритропоэтин (ЭПО) | R & D Systems | 287-TC-500 | Сделать 1000 ед/мл бульона в SFEM, аликвоте, заморозить при -20 °C. После размораживания хранить при температуре 4 °C. |
| рекомбинантный человеческий инсулиноподобный фактор роста 1 (ИФР-1) | R & D Systems | 291-G1-200 | Make 100 μ г/мл бульона в SFEM, аликвота, замораживать при -20 °C. После размораживания хранить при температуре 4 °C. |
| β-меркаптоэтанол | Sigma-Aldrich | M7522 | Make 1000x stock (100 mM) в DPBS. |
| дексаметазон | Sigma-Aldrich | D4902-25MG | Make 50x stock (50 μ М) в ДПБС, стерильный фильтр, хранить при 4°С. |
| SAHA (vorinostat) | Cayman Chemical | 149647-78-9 | Сделать запас в 2,000x (400 mM) в DPBS, аликвоте, заморозить при -20 °C. После размораживания хранить при температуре 4 °C. |
| 12-луночный планшет для культуры тканей | Fisher Scientific | 08-772-29 | |
| 15 мл коническая трубка | Sarstedt | 62553002 | |
| 1,5 мл Eppendorf tube | Fisher | Scientific 05-408-129 | |
| 6 лунок планшет для культуры тканей | Fisher Scientific | 08-772-1B | |
| 35 мм тисуэ планшеты | BD Biosciences | 353001 | |
| 10 мл одноразовые серологические пипетки | Fisher Scientific | 13-675-20 | |
| 5 мл одноразовые серологические пипетки | Fisher Scientific | 13-675-22 | |
| 2 мл одноразовые серологические пипетки | Fisher Scientific | 13-675-17 | |
| 20 μ l наконечники для пипеток, барьерные наконечники | Genessee | 24-404 | |
| стеклянные пипетки Пастера | Fisher Scientific | 13-678-20D | |
| приспособление для пипеток | Fisher Scientific | 13-681-15 | |
| pCXLE-hOCT3/4-shp53-F | Addgene | 27077 | |
| pCXLE-hSK | Addgene | 27078 | |
| pCXLE-hUL | Addgene | 27080 | |
| pCXLE-EGFP | Addgene | 27082 | |
| pCXWB-EBNA1 | Addgene | 37624 |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.