Summary

Caractérisation phénotypique et fonctionnelle des cellules endothéliales formant colonie dérivés du sang de cordon ombilical humain

Published: April 13, 2012
doi:

Summary

Cellules endothéliales formant colonie (CPEF) sont les cellules endothéliales circulantes avec robuste potentiel prolifératif clonal qui affichent intrinsèque<em> In vivo</emNavire> capacité à former des. La caractérisation phénotypique et fonctionnelle des cellules endothéliales provenant de excroissance CB est important d'identifier et d'isoler<em> De bonne foi</em> CPEF pour l'application clinique potentielle de réparation des tissus endommagés.

Abstract

Vues de longue date de la formation de nouveaux vaisseaux sanguins par l'intermédiaire d'angiogenèse, vasculogenèse, et artériogenèse ont été récemment passé en revue 1. La présence de progéniteurs endothéliaux circulants (PEC) ont d'abord été identifié chez l'adulte le sang périphérique humain par Asahara et al. En 1997 2 portant une perfusion de nouvelles hypothèses et les stratégies de régénération et de réparation vasculaire. EPC sont des éléments rares, mais normale de la circulation du sang qui abrite des sites de formation de vaisseaux sanguins ou le remodelage vasculaire, et de faciliter soit la vasculogenèse postnatale, l'angiogenèse, ou artériogenèse largement via la stimulation paracrine de paroi de la cuve existante cellules dérivées 3. Aucun marqueur spécifique pour identifier un CBE a été identifié, et à l'heure actuelle l'état du champ est de comprendre que de nombreux types cellulaires, y compris pro-angiogénique souches hématopoïétiques et des cellules progénitrices, les cellules circulantes angiogéniques, Tie2 + de monocytes, cel progéniteur myéloïdels, les macrophages tumorales associées, et M2 macrophages activés participer à stimuler le processus angiogénique dans une variété de précliniques systèmes de modèles animaux et chez des sujets humains dans plusieurs états pathologiques 4, 5. Cellules endothéliales formant colonie (CPEF) sont rares en circulation des cellules endothéliales viables caractérisés par robuste potentiel prolifératif clonale, une colonie secondaire et tertiaire à la capacité à former des replacage, et sa capacité à former intrinsèque dans les vaisseaux in vivo sur la transplantation dans des souris immunodéficientes 6-8. Alors que CPEF ont été isolées avec succès à partir du sang périphérique de sujets adultes en bonne santé, le sang du cordon ombilical (CB) de la santé des nouveau-nés, et paroi de la cuve de nombreux humains vaisseaux artériels et veineux 6-9, CB possède la plus grande fréquence des CPEF 7 que l'affichage le plus robuste possible clonale proliférative et la forme des vaisseaux sanguins durables et fonctionnelle in vivo 8, 10-13. Alors que la dérivation deECFC à partir du sang périphérique adulte a été présenté 14, 15, ici, nous décrivons les méthodes pour la dérivation, le clonage, l'expansion, et in vitro ainsi que dans la caractérisation in vivo de CPEF du cordon ombilical humain CB.

Protocol

Réactifs et solutions EMG-2 médias (Lonza, No. de cat. Cc-3162 contenant EBM-2 milieu de base et EGM-2 Suppléments kit SingleQuot, & facteurs de croissance) EBM-2 (Lonza, No. de cat. Cc-3156) complétées par des suppléments entiers kit SingleQuot et facteurs de croissance (Lonza, No. de cat. Cc-4176), 10% (v / v) de sérum bovin fœtal (FBS) et 1% (v / v) la pénicilline (10000 U / ml) / streptomycine (10000 g / ml) / amphotéricine (25 pg / ml). Stockez jusq…

Discussion

La caractérisation phénotypique et fonctionnelle des cellules progénitrices endothéliales putatifs est important d'identifier les CPEF de bonne foi qui sont capables de clonage et de série re-placage dans la culture et de donner lieu à durables et fonctionnels des vaisseaux sanguins implantables in vivo. Sang de cordon ombilical humain est enrichi en CPEF et la concentration de ces cellules circulantes diminue avec le vieillissement ou d'une maladie 10. Des études récentes su…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Dr Yoder est consultant pour les technologies EndGenitor, Inc et un membre du conseil d'administration de Technologies Rimedion, Inc

Materials

Name of the reagent Company Catalogue number
Heparin Sodium Injection, USP APP Pharmaceuticals 504031
Ficoll-Pague Amersham Biosciences 17-1440-03
Mixing cannula Maersk Medical 500.11.012
EGM-2 Lonza CC-3162
Defined FBS Hyclone SH30070.03
TrypLE express Gibco 12605
Rat type I collagen BD Biosciences 354236
Matrigel BD Biosciences 356234
FcR Block Miltenyi Biotech 130-059-901
hCD31, FITC conjugated BD Pharmingen 555445
hCD45, FITC conjugated BD Pharmingen 555482
hCD14, FITC conjugated BD Pharmingen 555397
hCD144, PE conjugated eBioscience 12-1449-80
hCD146, PE conjugated BD Pharmingen 550315
hCD105, PE conjugated Invitrogen MHCD10504
Ms IgG1,k antibody, FITC conjugated BD Pharmingen 555748
Ms IgG1,k antibody, PE conjugated BD Pharmingen 559320
Ms IgG2a,k antibody, FITC conjugated BD Pharmingen 555573
Anti-human CD31 Dako clone JC70/A
Anti-mouse CD31 BD Pharmingen 553370
0.22-μm vacuum filtration system Millipore SCGPU05RE
Glacial acetic acid, 17.4N Fisher A38-500
Antibiotic-Antimycotic Invitrogen 15240-062
Fetal bovine serum (FBS) Hyclone SH30070.03
IHC Zinc Fixative BD Biosciences 550523
Sytox green reagent Invitrogen S33025
Cloning cylinders, sterile Fisher Scientific 07-907-10

References

  1. Carmeliet, P., Jain, R. K. Molecular mechanisms and clinical applications of angiogenesis. Nature. 473, 298-307 (2011).
  2. Asahara, T. Isolation of putative progenitor endothelial cells for angiogenesis. Science. 275, 964-967 (1997).
  3. Urbich, C., Dimmeler, S. Endothelial progenitor cells: characterization and role in vascular biology. Circ. Res. 95, 343-353 (2004).
  4. Critser, P. J., Voytik-Harbin, S. L., Yoder, M. C. Isolating and defining cells to engineer human blood vessels. Cell. Prolif. 44, 15-21 (2011).
  5. Matthias, M., David, N., Josef, N. From bench to bedside: what physicians need to know about endothelial progenitor cells. Am. J. Med. 124, 489-4897 (2011).
  6. Ingram, D. A. Vessel wall-derived endothelial cells rapidly proliferate because they contain a complete hierarchy of endothelial progenitor cells. Blood. 105, 2783-276 (2005).
  7. Ingram, D. A. Identification of a novel hierarchy of endothelial progenitor cells using human peripheral and umbilical cord blood. Blood. 104, 2752-2760 (2004).
  8. Yoder, M. C. Redefining endothelial progenitor cells via clonal analysis and hematopoietic stem/progenitor cell principals. Blood. 109, 1801-1809 (2007).
  9. Reinisch, A., Strunk, D. Isolation and Animal Serum Free Expansion of Human Umbilical Cord Derived Mesenchymal Stromal Cells (MSCs) and Endothelial Colony Forming Progenitor Cells (ECFCs. J. Vis. Exp. (32), e1525 (2009).
  10. Au, P. Differential in vivo potential of endothelial progenitor cells from human umbilical cord blood and adult peripheral blood to form functional long-lasting vessels. Blood. 111, 1302-135 (2008).
  11. Critser, P. J., Kreger, S. T., Voytik-Harbin, S. L., Yoder, M. C. Collagen matrix physical properties modulate endothelial colony forming cell-derived vessels in vivo. Microvasc. Res. 80, 23-30 (2010).
  12. Melero-Martin, J. M. Engineering robust and functional vascular networks in vivo with human adult and cord blood-derived progenitor cells. Circ. Res. 103, 194-202 (2008).
  13. Melero-Martin, J. M. In vivo vasculogenic potential of human blood-derived endothelial progenitor cells. Blood. 109, 4761-4768 (2007).
  14. Hofmann, N. A., Reinisch, A., Strunk, D. Isolation and Large Scale Expansion of Adult Human Endothelial Colony Forming Progenitor Cells. J. Vis. Exp. (32), e1524 (2009).
  15. Lin, Y., Weisdorf, D. J., Solovey, A., Hebbel, R. P. Origins of circulating endothelial cells and endothelial outgrowth from blood. J. Clin. Invest. 105, 71-77 (2000).
  16. Witting, S. R. Efficient Large Volume Lentiviral Vector Production Using Flow Electroporation. Hum. Gene. Ther. , (2011).
  17. Yoon, C. H. Synergistic neovascularization by mixed transplantation of early endothelial progenitor cells and late outgrowth endothelial cells: the role of angiogenic cytokines and matrix metalloproteinases. Circulation. , 112-1618 (2005).
  18. Dubois, C. Differential effects of progenitor cell populations on left ventricular remodeling and myocardial neovascularization after myocardial infarction. J. Am. Coll. Cardiol. 55, 2232-2243 (2010).
  19. Medina, R. J., O’Neill, C. L., Humphreys, M. W., Gardiner, T. A., Stitt, A. W. Outgrowth endothelial cells: characterization and their potential for reversing ischemic retinopathy. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 51, 5906-5913 (2010).

Play Video

Cite This Article
Prasain, N., Meador, J. L., Yoder, M. C. Phenotypic and Functional Characterization of Endothelial Colony Forming Cells Derived from Human Umbilical Cord Blood. J. Vis. Exp. (62), e3872, doi:10.3791/3872 (2012).

View Video