誘導多能性

Developmental Biology

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Summary

誘導多能性幹細胞 (Ips) は、未分化の幹細胞を形成する遺伝子再プログラムされている細胞です。萌芽期の幹細胞のような異なる種類の細胞への分化を促進する培養条件で Ips を栽培できます。したがって、Ips 再生医療の分野での主要な進歩は、任意の細胞型の無制限のソースがあります。ただし、派生と分化 Ips のより多くの研究はまだ実際に臨床練習のこれらのセルを使用する必要です。

このビデオでは、まず細胞リプログラミングの背後にある基本的な原理を紹介し、差別化されたマウス胚性線維芽細胞から Ips の生成のためのプロトコルを示します。最後に、それはいくつかの実験科学者が改善または iPSC 生成手法の適用について説明します。

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JoVE Science Education Database. 発生生物学の必需品. 誘導多能性. JoVE, Cambridge, MA, (2019).

誘導多能性幹細胞、ヒトの胚性幹細胞のようなは、体のほぼすべての細胞に分化し、そのため再生医療の分野で偉大な約束を保持できます。

ヒト胚性幹細胞、または hESCs は、完全に分化した細胞は Ips とも呼ばれます、誘導多能性幹細胞を生成に使用されるに対し、着床前胚から取得されます。

このビデオであなたは Ips、分化した細胞といくつかの多くのダウン ストリーム アプリケーションおよびこのプロトコルの変更で多能性を誘導するためにステップバイ ステップのプロトコルを生成するの背後にある基本的な原則について学ぶつもりです。

種類の体細胞から Ips の生成の背後にある原則を議論することから始めましょう。

分化した細胞は、皮膚細胞や神経細胞のようなその運命が決定されるものです。特定の機能を実行することを約束しています。その一方で、多能性幹細胞はその運命は決まっているものと、どんなタイプのセルに区別することができます。

細胞リプログラミング多能性の状態に既に分化した細胞のアイデンティティを変更するプロセスと呼びます。携帯の id を定義する際に重要な役割細胞再生によって生成される数と種類のタンパク質細胞内遺伝子発現のパターンを変更します。

細胞リプログラミングを誘発する方法の 1 つは、特定の転写因子の発現を誘導することによってです。トランスクリプション要因は遺伝子内の規制シーケンスに結合する蛋白質です。これらのシーケンスの一部は、「プロモーター」と呼びます、したがって遺伝子の転写を促進します。いくつかの転写因子は、セル id に巨大な影響を持っている多数の遺伝子の発現に影響を与えます。

多能性を誘導するために示されている 4 つの古典的な転写因子、します Oct4、Sox2、Klf4 cMyc。これらの要因は、リプログラミングの効果を発見した研究者の後として知られている山中要因が。

複数のメソッドは、これらの転写因子の発現を誘導するために使用できます。最も一般的で効率的な方法は、彼らがゲノム統合核に転写因子遺伝子を提供する変更されたウイルスの使用です。

このメソッドで山中 4 因子をコードする遺伝子が個別に異なるレトロ ウイルスにパッケージ化し、分化する細胞を追加しました。分化した細胞のごく一部セルが変更ウイルスにさらされる、すべての 4 つの転写に感染ウイルスの要因を運ぶします。彼らは脱分化多能性幹細胞の大きな球状のクラスターが形成されるまでに始めます。体内の幹細胞のような微小環境を作成し、したがって彼らの多能性を維持するためにそれらを支援する Ips をクラスターの形成に役立ちます。

あなたは今、Ips の生成の背後にある基本的な原理を理解し、以来はマウス胚性線維芽細胞またはウイルスの伝達システムを用いた MEFs に多能性を誘導するための一般的なプロトコルを行ってみましょう。

この手順を開始する前に注意してくださいウイルスできますので安全性ガイドラインに従うあなたの体の細胞に感染することは極めて重要です。

トランスフェクションのプロセスを開始する培が MEFs の高密度を有する板から削除され、セルが緩衝液で洗浄します。次に、皿の底から細胞を持ち上げ、トリプシンのようなタンパク質分解酵素を含むソリューションが追加されます。培地プレートに追加されます、剥離細胞は遠心管に転送されます。

遠心分離、ペレットは、培地の再懸濁です。次に、セルをカウントし、濃度を調整セルの最適な数は、次の日ウイルスに感染することができます。セルを一晩インキュベートします。

セルは、新しい料理に落ち着いて後、古いメディアは新しいメディアに置き換えられます、組み換えウイルス目的の転写因子が含まれているがプレートに追加されます。細胞は、ウイルス感染の場所を取ることを許可する十分な時間と孵化させます。インキュベーション後、無料のウイルスを含む培地が削除され、新鮮な胚性幹細胞用培地に置き換えられます。

2-3 週間は次の変換、セルは、インキュベーターで 37 ° で栽培する必要があります、文化メディアを毎日交換する必要があります。

この期間の経過後胚性幹細胞のコロニーに類似している見る iPSC のコロニーはピックアップするのに十分な大きさになります。植民地は、適切な成長因子と媒体を含んでいる新鮮なプレートに転送し、更なる成長を許可できます。多能性を確認するために細胞の人口の部分は多能性マーカーと汚れます。

今では分化した細胞から Ips を生成する方法を見てきた、いくつかのダウン ストリーム アプリケーションとこの非常に有用な方法の変更を見てみましょう。

Ips の重要な特徴は体のほぼすべてのセルを生成する使用できます。これは Ips から心筋細胞と呼ばれる心臓の筋肉細胞の生成の例します。そのために、Ips は胚様体を形成、多能性幹細胞の集合体であるようにそれら非付着板に転送されます。胚様体培養される専門にされた媒体含んでいる血清のアスコルビン酸は、心筋分化を強化します。ビートを開始いくつかの細胞と、正常な分化を簡単に観察できます。

Ips は、任意のセル型に区別できる可能性がある、のでそれらはまたマウスのような全体の有機体を形成できます。これを行うことができます四倍体相補アッセイを使用すると呼ばれます。最初に、四倍体胚、胎児染色体の 4 つのセットを含むは電界を使用して一緒に初期胚の 2 つの細胞の融合によって形成されます。四倍体胚は、胚盤胞の段階に開発が許可されます。Ips は受信者の妊娠女性にそれから移植は胚盤胞に注入します。四倍体の細胞は、このメソッドから生じる動物は、Ips から完全派生のみ、胎盤のような胚の構造を形成することができます。

一部の研究者より効率的な正常にプログラムし直されたセルを識別するのプロセスを作るに初期化プロシージャを修正します。たとえば、この実験で Oct4 プロモーターの影響の下で緑色蛍光蛋白質を表現する能力を持つ MEFs は多能性を獲得した細胞を簡単に識別するために研究者を助けた。

誘導多能性幹細胞の生成にゼウスのビデオを見てきただけ。このビデオは、この手順と分化細胞から Ips を生成するステップ バイ ステップ プロトコルの背後にある原理を検討しました。どのようにこのメソッドを適用または研究室での実験のため修正されたことも確認しました。

それは退行性疾患の治療に用いることができる治療法を開発するための巨大な潜在性を持っているので、Ips の発見は幹細胞生物学の分野の巨大な影響を及ぼしています。多くの進歩は、Ips としました、交差する必要がまだあるハードルは癌のリスクです。現在のプログラムし直す手順に癌があります無秩序な細胞の成長につながる可能性があります。したがってより多くの研究は、実際に臨床的に Ips を使用する必要です。いつも見てくれてありがとう!

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