Здесь мы описываем оптимизированную систему прямого перепрограммирования меланоцитов и высокоэффективную, концентрированную систему упаковки вирусов, которая обеспечивает плавное прямое перепрограммирование.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Здесь мы описываем оптимизированную систему прямого перепрограммирования меланоцитов и высокоэффективную, концентрированную систему упаковки вирусов, которая обеспечивает плавное прямое перепрограммирование.
Потеря функции меланоцитов приводит к витилиго, что серьезно сказывается на физическом и психическом здоровье пораженных лиц. В настоящее время не существует эффективного долгосрочного лечения витилиго. Поэтому крайне важно разработать удобное и эффективное лечение витилиго. Технология регенеративной медицины для прямого перепрограммирования клеток кожи в меланоциты, по-видимому, является многообещающим новым методом лечения витилиго. Это включает в себя прямое перепрограммирование клеток кожи пациента в функциональные меланоциты, чтобы помочь улучшить потерю меланоцитов у пациентов с витилиго. Однако этот метод необходимо сначала протестировать на мышах. Хотя прямое перепрограммирование широко используется, нет четкого протокола для прямого перепрограммирования в меланоциты. Более того, количество доступных факторов транскрипции ошеломляет.
Здесь представлен протокол концентрированной системы упаковки лентивируса для получения факторов транскрипции, выбранных для перепрограммирования клеток кожи в меланоциты, включая Sox10, Mitf, Pax3, Sox2, Sox9 и Snai2. Мышиные эмбриональные фибробласты (MEF) были инфицированы концентрированным лентивирусом для всех этих факторов транскрипции для прямого перепрограммирования MEF в индуцированные меланоциты (iMels) in vitro. Кроме того, эти факторы транскрипции были проверены, и система была оптимизирована для прямого перепрограммирования на меланоциты. Экспрессия характерных маркеров меланина в iMels на уровне гена или белка была значительно повышена. Эти результаты свидетельствуют о том, что прямое перепрограммирование фибробластов в меланоциты может стать успешной новой терапевтической стратегией при витилиго и подтвердить механизм развития меланоцитов, что обеспечит основу для дальнейшего прямого перепрограммирования фибробластов в меланоциты in vivo.
Витилиго – это кожное заболевание, которое серьезно влияет на физическое и психическое здоровье пострадавших лиц. По разным причинам, включая метаболические нарушения, окислительный стресс, генерацию медиаторов воспаления, отслойку клеток и аутоиммунный ответ, функциональные меланоциты теряются, а секреция меланина прекращается, что приводит к развитию витилиго 1,2. Это состояние встречается широко и особенно проблематично на лице. Основным методом лечения является системное применение кортикостероидов и иммуномодуляторов. Фототерапия может быть использована при системных или местных заболеваниях, и существуют хирургические методы лечения, такие как перфорированная трансплантация кожи и аутологичная трансплантация меланоцитов 3,4,5. Однако пациенты, которые используют медикаментозную терапию и фототерапию, склонны к рецидивам, и эти методы лечения имеют слабые долгосрочные терапевтические эффекты. Хирургическое лечение травматично и только умеренно эффективно 2,6. Поэтому при витилиго необходима новая и эффективная терапевтическая стратегия.
Перепрограммирование индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (iPSCs) возвращает эти клетки из их терминального состояния в плюрипотентное состояние, процесс, опосредованный факторами транскрипции Oct4, Sox2, Klf4 и c-Myc7. Однако из-за возможности опухолегенности и длительного времени производства эта технология была встречена со скептицизмом при применении в клинических условиях8. Прямое перепрограммирование - это технология, которая заставляет один тип терминальной ячейки превращаться в другой тип терминальной ячейки9. Этот процесс достигается подходящими факторами транскрипции. Различные клетки уже были успешно перепрограммированы, включая кардиомиоциты10, нейроны11 и кохлеарные волосковые клетки12. Некоторые исследователи даже перепрограммировали ткань кожи непосредственно на месте, которая может быть использована для заживления ран13. Преимущества прямого перепрограммирования включают сокращение времени ожидания и затрат, более низкий риск развития рака, меньше этических проблем и лучшее понимание механизма, лежащего в основе определения судьбы клеток9.
Хотя метод прямого перепрограммирования широко используется, в настоящее время нет определенного метода прямого перепрограммирования клеток кожи в меланоциты, особенно из-за многочисленных факторов транскрипции, которые следует считать14,15. Факторы транскрипции, Mitf, Sox10 и Pax3, были использованы для прямого перепрограммирования клеток кожи в меланоциты14. Напротив, комбинация MITF, PAX3, SOX2 и SOX9 также использовалась для прямого перепрограммирования клеток кожи в меланоциты человека в другом исследовании15. В этом протоколе, несмотря на использование другого метода скрининга, тот же результат был получен с комбинацией Mitf, Sox10 и Pax3 для прямого перепрограммирования клеток кожи в меланоциты, как описано ранее14. Разработка системы для генерации меланоцитов из других клеток кожи может обеспечить схему преобразования других клеток кожи пациентов с витилиго в меланоциты. Следовательно, крайне важно построить простой и эффективный метод для этого прямого перепрограммирования для успешной генерации меланоцитов.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Эта работа была одобрена Комитетом по управлению и использованию лабораторных животных в Университете Цзянсу (UJS-IACUC-AP--20190305010). Эксперименты проводились в строгом соответствии со стандартами, установленными Международной ассоциацией по оценке и аккредитации по уходу за лабораторными животными (AAALAC International). Не было никаких экспериментов с участием людей, поэтому эта работа не нуждалась в одобрении комитета по этике исследований человека. Обратитесь к Таблице материалов для получения подробной информации о реагентах.
1. Построение концентрированной лентивирусной упаковочной системы для транскрипционных факторов
2. Прямое перепрограммирование фибробластов в меланоциты (рисунок 2А)
3. Оптимизация для прямого перепрограммирования и идентификации
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Данная статья включает протоколы концентрированной лентивирусной упаковочной системы для получения лентивируса факторов транскрипции для прямого перепрограммирования фибробластов в меланоциты и протоколы скрининга факторов транскрипции и прямого перепрограммирования меланоцитов из MEF.
Успешность концентрированного производства лентивируса оценивали путем наблюдения за интенсивностью флуоресценции GFP (рисунок 1A) или с помощью проточной цитометрии (
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Качество вируса имеет решающее значение для успеха прямого перепрограммирования на меланоциты в этом протоколе. Способ упаковки и концентрирования вирусов в этом протоколе прост и легко повторяется и не опирается на какой-либо другой вспомогательный концентрированный реагент. Этот протокол можно успешно соблюдать в большинстве лабораторий. Для обеспечения качества концентрированного вируса особого внимания требуют следующие моменты. Одним из них является клеточный статус HEK-293T. Хотя клетки HEK-293T являются увековечен...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
У авторов нет конфликта интересов для раскрытия.
Это исследование было частично поддержано грантами Национального фонда естественных наук Китая (82070638 и 81770621) и Фонда естественных наук провинции Цзянсу (BK20180281).
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| 0,05% трипсин-ЭДТА | Gibco | 25300-062 | при температуре -20 °°; С |
| 0,45 μ М фильтр | Millipore | SLHVR33RB | |
| 5 мл полистирольная трубка с круглым дном | Falcon | 352052 | |
| 95%/100% этанол | LANBAO | 210106 | Хранится в RT |
| Аденин | Sigma | A2786 | Исходная концентрация 40 мг/мл<бр/> Конечная концентрация 24 &; г/мл |
| Alexa Fluor 555 Козий антимышиный IgG2a | Invitrogen | A21137 | Разведение 1:500 для использования |
| антибиотиков (Pen/Strep) | Gibco | 15140-122 | Хранится при -20 °deg; C |
| Антитело к TRP1/TYRP1 | Миллипор | MABC592 | Хозяин/Изотип: Мышь IgG2a Реакционная способность вида: Мышь/Человек Разведение 1:200 для использования |
| антитела Anti-TRP2/DCT | Abcam | ab74073 | Хозяин/Изотип: Кролик IgG Реакционная способность: Мышь/Человек Разведение 1:200 для использования |
| CHIR99021 | Stemgent | 04-0004 | Исходная концентрация 10 мМ<бр/> Окончательный концентрация 3 μ M |
| Холерный токсин | Sigma | C8052 | Исходная концентрация 0,3 мг/мл Конечная концентрация 20 pM |
| Cy3 Козий антикролик IgG (H+L) | Jackson Immunoresearch | 111-165-144 | Разведение 1:500 для использования |
| DMEM (с высоким содержанием глюкозы) | HyClone | SH30243.01 | Хранится при 4 ° C |
| DMSO | Sigma | D2650 | хранился в RT |
| FBS | Gibco | 10270-106 | хранился при температуре -20 градусов; C Перед применением |
| желатин | Sigma | G9391 | инактивирован при нагревании |
| в плазмидах RT GFP-PURO (MITF, Sox10, Pax3, Sox2, Sox9 и Snai2) | Hanheng Biological Technology Co., Ltd. | pHBLPm003198 pHBLPm001143 pHBLPm002968 pHBLPm002981 pHBLPm004348 pHBLPm000325 | Хранится при температуре -20 ° C |
| Гематоксилин | Abcam | ab220365 | Хранится в |
| RT Human EDN3 | American-Peptide | 88-5-10A | Исходная концентрация 100 μ M Конечная концентрация 0,1 μ M |
| Hydrocortisone | Sigma | H0888 | Стоковая концентрация 100 & микро; г/мл Конечная концентрация 0,5 &; г/мл |
| L-ДОПА | Sigma | D9628 | Хранится в RT |
| Липофектамин 2000 | Инвитроген | 11668-019 | Реагент для трансфекции, хранится при 4 ° C |
| Набор для окрашивания Masson-Fontana | Solarbio | G2032 | Хранится при температуре 4 градуса; C |
| Нейтральный бальзам | Solarbio | G8590 | Хранится при температуре 4 ° C |
| Параформальдегид | Sigma | P6148 | Хранение в RT |
| PBS (-) | Gibco | C10010500BT | хранение в RT |
| Phorbol 12-миристат 13-ацетат (ТПА) | Sigma | P8139 | Исходная концентрация 1 мМ<бр/> Конечная концентрация 200 нМ |
| Полибрен | Sigma | H9268 | катионный полимерный реагент для трансфекции; Концентрация запаса 8 μ g/µ L Конечная концентрация 4 нг/мкм; L |
| Пуромицин | Gibco | A11138-03 | хранится при -20 °°; C |
| Рекомбинантный человеческий bFGF | Invitrogen | 13256-029 | Исходная концентрация 4 г/мл Конечная концентрация 10 нг/мл |
| Рекомбинантный человеческий инсулин | Sigma | I3536 | Исходная концентрация 10 мг/мл Конечная концентрация 5&м; г/мл |
| Рекомбинантный человеческий SCF | R& D | 255-SC-010 | Концентрация запасов 200 г/мл<бр/> Конечная концентрация 100 нг/мл |
| RPMI-1640 | Gibco | 11875-093 | Хранение при 4 ° C |
| ксилол | сигма | 1330-20-7 | хранится в компании RT |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.