В этой публикации демонстрируются методы успешного отбора проб и культивирования слизистой оболочки эпителия носа у детей, а также перепрограммирования этих клеток в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPSCs).
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
В этой публикации демонстрируются методы успешного отбора проб и культивирования слизистой оболочки эпителия носа у детей, а также перепрограммирования этих клеток в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPSCs).
Эпителиальные клетки носа (НЭК) — это часть дыхательных путей, которая реагирует на загрязнители воздуха и является первой клеткой, инфицированной респираторными вирусами. Они также участвуют во многих заболеваниях дыхательных путей благодаря своему врожденному иммунному ответу и взаимодействию с иммунными и стромальными клетками дыхательных путей. НЭК представляют особый интерес для исследований у детей в связи с их доступностью во время клинических визитов. Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки человека (ИПСК) были получены из нескольких типов клеток и являются мощным инструментом для моделирования развития и болезней человека, а также для их потенциального применения в регенеративной медицине. Это первый протокол, в котором изложены методы успешного получения ИПСК из НЭК, полученных от педиатрических участников, для исследовательских целей. В ней описывается, как получить эпителиальные клетки носа у детей, как получить первичные культуры NEC из этих образцов и как перепрограммировать первичные NEC в хорошо охарактеризованные iPSCs. Образцы слизистой оболочки носа полезны в эпидемиологических исследованиях, связанных с последствиями загрязнения воздуха у детей, и являются важным инструментом для изучения заболеваний дыхательных путей. Первичные назальные клетки и полученные из них иПСК могут быть инструментом для предоставления неограниченного материала для исследований пациентов в различных областях биологии эпителия дыхательных путей, включая исследования астмы и ХОБЛ.
Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки из человеческих образцов (hiPSCs) являются быстро развивающейся технологии исследований стволовых клеток. Они предлагают альтернативу эмбриональных стволовых клеток (чЭСК) исследования с гораздо меньшим количеством этических и моральных недостатков 1,2. Несмотря на то, что они не эпигенетически идентичны ЭСК 3-5, hiPSCs предлагают уникальный способ моделирования развития и болезней фенотип, и они могут быть получены из тканей , имеющих отношение к болезненному состоянию 5-8. Новые методы генерации hiPSCs постоянно изучается в целях определения оптимальных типов клеток для начала, как способ подготовки GMP качества ИПСК подходящие для трансплантации, а также для повышения оперативности и эффективности процесса перепрограммирования 6,9-11.
Эпителиальных клеток дыхательных путей имеют решающее значение в развитии аллергического воспаления 12, и эпителий является основной движущей силой аллергических реакций и ремоделирования дыхательных путей через взаимодействие с Immunе и стромальных клеток. Эпителий дыхательных путях играет существенную роль в возникновении и настойчивости легочных заболеваний, таких как астма. Тем не менее, нижних дыхательных путей эпителиальные клетки трудно получить в клинической практике, особенно у здоровых пациентов контрольной группы и детей. Данные нескольких исследований подтверждают предположение , что эпителиальные клетки слизистой оболочки носа являются действительным и практичным прокси - сервер для нижних дыхательных путей эпителиальных клеток 13-20, особенно при изучении ответов на загрязнителей воздуха и аллергенов. Слизистую оболочку носа состоит из более чем 90% ресничная эпителиальных клеток дыхательных путей и отбор проб эти носовые эпителиальные клетки (НИКС) могут быть легко выполнены в детей в возрасте четырех лет или пять, так как она является менее инвазивным, чем другие методы отбора проб клеток / тканей и связано с минимальным риском развития побочных эффектов , таких как инфекции 20-23. Он предлагает быстрый и простой способ попробовать как здоровых, так и больных детей, оставшихся без длительного, ненужного, и часто болезненного бронхоскопии процедуры, применяемыеРез, которые требуют седации. Предыдущие исследования показали , что болезнь подтипы , связанные с тяжестью астмы можно выделить как в слизистой оболочке носа, а также образцы бронхиальных клеток , взятых у детей , страдающих астмой, и экспрессия генов между этими двумя типами тканей была одинаковой в примерно 90% не повсеместным генов 22 , 24. В качестве источника для ИПСК, НПВ, имеют преимущества перед другими часто используемыми типами клеток. Фибробласты часто используются для генерации иПСК, но хотя эти клетки могут легко быть выращены из биопсии кожи, этот процесс обычно требует местной анестезии, надрез, и шовные материалы, и связано с некоторым риском инфицирования. Таким образом, получения информированного согласия пациентов для этого типа биопсии может быть трудно 25. Одной из альтернатив фибробластов является мононуклеарных клеток периферической крови (РВМС). Тем не менее, это может быть трудно получить достаточное количество крови для генерации иПСК от педиатрических больных. Кроме того, существуют ограничения нижнего течения ардля фибробластов складки и производных ИПСК клеток крови, в особенности их дифференциации способности к определенным типам клеток 5,26. Поэтому, учитывая относительную доступность и низкий риск побочных эффектов после их сбора, НИКС представляют собой идеальный источник клеток для генерации иПСК из педиатрической популяции.
иПСК получили много внимания в последнее время в качестве платформы для изучения развития человеческого потенциала, создавая новые модели заболеваний, и как потенциальный источник клеток для персонализированной терапии. Перед тем как полный потенциал этой технологии могут быть реализованы, молекулярные основ процесса перепрограммирования должны быть выяснены, но сейчас этот протокол и процедуры, изложенные в поясняют исследования исследований, направленных на дыхательных путях воздействия, а также обеспечить платформу для изучая эффекты персонализированной медицины с участием иПСК.
Совместная работа нескольких лабораторий привела к Generatioп успешной методики не только отбор проб слизистой оболочки носа, но и культивированием НИКС и перепрограммирования эти клетки ИПСК 23. В данной статье приводится краткое описание протокола для оптимального отбора образцов, культивирования и условий перепрограммирования.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Следующий протокол следует рекомендациям институтов человеческого комитета по этике.
1. Отбор проб слизистой оболочки полости носа
Примечание: Получение образцов из предметов, которые являются свободными от признаков респираторной вирусной инфекции.
2. Сотовый граф и Cytospin
3. Посев клеток
Примечание: Выполнить все процедуры клеточной культуры в правильной и сертифицированной культуре тканикапюшон с использованием стерильной техники.
4. Культура клеток
5. пассирования клетки
6. Перепрограммирование для ИПСК
Примечание: Перед созданием ИПСК, обеспечить соблюдение всех институциональных положений, регулирующих формирование и использование человеческих ИПСК. Стерильный метод особенно важен для IPSC культур, так как питательная среда обычно не содержит антибиотики. Крайне важно, чтобы НПВ кажутся здоровыми и робастно пролиферативная для успешного перепрограммирования.
7. Поддержание ИПСК в культуре
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Начальная часть носа, называется преддверия носа, является область окружена хряще 29. Кисть должна идти гладко мимо этой области носа, за носового клапана (устьем Internum, или "черную дыру" видели в задней части НАРЭ), и образец получается из нижней носовой раковины (рис 1). Носовых раковинах костные структуры , которые увеличивают площадь поверхности носа 29, что делает их идеальным местом для отбора проб. В районе также выстлана васкуля...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Носовые эпителиальные клетки (НПВ) являются доступными платформой для изучения заболеваний дыхательных путей, а также NEC-иПСК предлагают захватывающий авеню , чтобы исследовать развитие болезни, лечение и терапию 1,31,32. НИКС могут быть легко получены без стрессовых или потенциально вредных процедур 6,23. По нашему опыту, отбор проб слизистой оболочки носа, как описано в данном протоколе, как представляется, менее напряженным и лучше воспринимается, чем сбор крови для детей. Таким образом, этот м...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
У авторов нет конфликта интересов, который можно было бы раскрыть.
Авторы хотели бы отметить плюрипотентных стволовых клеток Facility и конфокальной микроскопии керн при Детской больницы Цинциннати. Эта работа была поддержана R21AI119236 (HJ), R21AI101375 (HJ), NIH / NCATS 8UL1TR000077-04 (HJ), U19 AI070412 (HJ) и 2U19AI70235 (GKKH).
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| 15 мл конический | Fisher Scientific | 14-959-49D | Шаг 1.1. |
| BEGM | Lonza | CC-3170 | Протокол Step 1.1. |
| Penn/Strep/Fungicide Life | Technologies | 15240-062 | Протокол Шаг 1.1. |
| Penn/Strep | Life Technologies | 15140-122 | Протокол Шаг 4.a. |
| цитологическая щетка cytosoft | Fisher Scientific | 22-263-357 | Протокол Шаг 1.2. |
| трипановый синий | Fisher Scientific | MT-25-900-CI | протокол Шаг 2.1. |
| гемацитометр | Fisher Scientific | 02-671-54 | Протокол Шаг 2.1. |
| PBS | Fisher Scientific | BP2438-4 | Протокол Шаг 2.2. |
| Цитологическая воронка Clips | Fisher Scientific | 10-357 | Протокол Шаг 2.2. |
| Воронка цитоспина | Fisher Scientific | 23-640-320 | Протокол Шаг 2.2. |
| Cytospin 4 | Fisher Scientific | A78300003 | протокол Шаг 2.2. |
| пустой предметный лист | Fisher Scientific | S95933 | Протокол Шаг 2.2. |
| Набор для окрашивания hema 3 | Fisher Scientific | 22-122-911 | Протокол Шаг 2.2. |
| Коровий дермальный колаген, тип 1 | Life Technologies | A1064401 | протокол Шаг 3.2. |
| Колба Т25 | Fisher Scientific | 08-772-45 | Протокол Шаг 3.3. |
| Трипсин | Лонза | СС-5012 | Протокол Шаг 5.2. |
| Нейтрализующий трипсин раствор | Lonza | CC-5002 | протокол Шаг 5.2. |
| Фетальная бычья сыворотка (FBS), термически стерилизованная при 65 °° C в течение 30 мин | протокол Sigma-Aldrich | F2442 | Шаг 5.5. |
| Диметилсульфоксид Hybri-Max™, стерильно-фильтрованный, биореагент, подходит для гибридом, ≥ 99,7% | Sigma-Aldrich | D2650 | Протокол Шаг 5.5. |
| полицистоновый лентивирус* | например Millipore | SCR511 | Protocol Step 6.4. Указан коммерческий источник вектора перепрограммирования. Мы обычно используем плазмиду 4-в-1, описанную Voelkel et al. (PMID: 20385817), для получения полицистронного лентивируса с псевдотипированием VSV-G. Эту плазмиду можно получить, обратившись в |
| полибрен | Санта Круз Биотехнология | sc-134220 | Протокол Шаг 6.4. |
| Облученные CF1 MEFs | GlobalStem | Протокол GSC-6301G | , шаг 6.4. |
| Смотрите | рецепт, включенный в протокол | Шаг 6.11. | |
| SB431542 | Stemgent | 04-0010 | Протокол Шаг 6.11. |
| PD0325901 | Stemgent | 04-0006 | Протокол Шаг 6.11. |
| Тиазовивин | Stemgent | 04-0017 | Протокол Шаг 6.11. |
| Сертифицированный hESC Matrigel | BD Biosciences | 354277 | Протокол Шаг 6.13. |
| Пластина Corning, 6 лунок | Fisher Scientific | 08-772-1B | Протокол Шаг 6.13. |
| Протокол mTeSR1 | StemCell | 5850 | Шаг 6.13. |
| Одноразовая фильтрующая колба 250 мл (0,22 &; m) | Fisher | SCGP-U02-RE | |
| dispaly | StemCell | 7923 | Protocol Шаг 7.3. |
| DMEM/F12 | Life Technologies | 11320-033 | Протокол Шаг 7.3. |
| клеточный подъемник | Fisher Scientific | 08-100-240 | Протокол Шаг 7.4. |
| Компоненты hESC Media** | Протокол Шаг 6.11. должны быть смешаны, а затем стерилизованы фильтром. Носители могут храниться при температуре 4 и °°; C на срок до двух недель. При разогреве сред не оставляйте при 37°°; C длиннее 15 мин | ||
| DMEM-F12 50/50 среда | Invitrogen | 11330-032 | Окончательная концентрация |
| KO заместительная сыворотка (KO-SR) | Invitrogen | 10828-028 | 0,2 |
| 200 мМ L-глутамин | Invitrogen | 25030-081 | 1 мМ |
| 55 мМ ß-меркаптоэтанол | Invitrogen | 21985-023 | 0,1 мМ |
| 100x заменимые аминокислоты | Invitrogen | 11140-050 | 1x |
| 2 &; г/мл Основной фактор роста фибробластов (b-FGF) | Invitrogen | 13256-029 | 4 нг/мл |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.