Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Medicine

Generasjon av Induced Pluripotent Stamceller fra muskeldystrofi Pasienter: Effektiv integrasjon fritt Omprogrammering av urin Avledet Cells

Published: January 28, 2015 doi: 10.3791/52032

Abstract

Dystrofe kardiomyopati er en dårlig forstått konsekvens av muskeldystrofi. Generere induserte Pluripotent stamceller (iPSCs) fra pasienter med muskeldystrofi er en uvurderlig mobilnettet kilde for in vitro sykdom modellsystemer og kan brukes for narkotika screening studier. Pasient-avledet urin celler er blitt anvendt i vellykket omprogrammering i induserte pluripotente stamceller for å modellere en dystrofiske kardiomyopati. Adressering sikkerhet bekymringer med å integrere vektorsystemer, presenterer vi en protokoll med et ikke-integrere Sendai virusvektor for transduksjon av Yamanaka faktorer inn i urin celler hentet fra pasienter med muskeldystrofi. Denne protokollen genererer fullt omprogrammeres kloner i løpet av 2-3 uker. De pluripotente celler er vektor-fri ved passasje-13. Disse dystrofiske iPSCs kan differensieres i kardiomyocytter og brukes enten for å studere sykdomsmekanismer eller for narkotika screening.

Introduction

Kardiomyopati er den nest største årsaken til dødsfall hos pasienter med Duchenne og Becker muskeldystrofi (MD). Selv om mutasjoner i X-linked dystrofingenet oppstå i en: 3500 mannlige fødsler, er svært lite kjent om de molekylære og cellulære hendelser som fører til progressiv hjertemuskelskader. Menneskeskapte pluripotente stamceller hentet fra muskeldystrofi pasienter har dukket opp som en roman verktøy for å studere de underliggende sykdomsmekanismer og å bruke for narkotika screening 1,2.

Den forventede ubehag av hud biopsier eller blodprøver kan fraråde unge pasienter og / eller deres foresatte til å gi samtykke til studiedeltakelse. Urinprøver er en ikke-invasiv kilde for somatiske celler, som er foranderlig i reprogrammerings-metoder. Vi har nylig vist at urin celler hentet fra muskeldystrofi pasienter kan være kultivert og effektivt omprogrammeres til iPSCs bruker retrovirale transduksjon med Yamanaka faktorer (Oct3 / 4, Sox2, Klf4, og c-Myc; OSKM) 1. Ulempen med retrovirale genavlevering er tilfeldig integrering av reprogrammerings-gener inn i vertens kromosom. For å overvinne denne begrensningen, har vi brukt den ikke-integrere Sendai virus for urin celle omprogrammering.

Denne protokollen beskriver Sendai virus omprogrammering av isolerte urin celler fra muskeldystrofi pasienter som deretter kan differensieres i kardiomyocytter eller andre celletyper for videre studier. Denne protokollen kan også tilpasses for andre pasientspesifikke sykdommer.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

MERK: Pasienter og / eller deres foresatte bør gi informert samtykke til å delta i en Institutional Review Board godkjent studien.

1. Buffere og Media Forberedelser

  1. Vaskebuffer: For å fremstille 100 ml vaskebuffer, tilsett 1 ml 100x pen / strep-oppløsning (100 U / ml penicillin + 100 ug / ml streptomycin) i 99 ml fosfatbuffersaltløsning (PBS).
  2. Urin stamceller (UPC) Medium: For å forberede UPC medium, blande like volumer av keratinocyte Serum Free (KSF) Medium + stamcelle Medium.
    1. KSF Medium: For å fremstille keratinocytt-medium, tilsett 5 ng / ml epidermal vekstfaktor (EGF), 50 ng / ml bovint hypofyseekstrakt (BPE), 30 ng / ml av koleratoksin, og pennen / strep-oppløsning (100 U / ml penicillin, 100 ug / ml streptomycin) i 500 ml KSF medium.
    2. Stamcelle Medium: Legg tre fjerdedeler av DMEM med en fjerdedel av Ham-F12 media og supplere med 10% FBS, 0,4 mikrogram / ml hydrokortison, 0.1nM koleratoksin, 5 ng / ml insulin, 1,8 x 10 -4 M adenin, 5 ug / ml transferrin, 2 x 10 -9 M trijod thyronine, 10 ng / ml EGF, og pennen / strep-løsning.
  3. Hes Medium: Legg 20% ​​KO-serum erstatning (K-SR), 1x MEM ikke-essensielle aminosyrer, 2 mm L-glutamin, 100 mikrometer β-mercaptoethanol, 20 ng / ml bFGF og penn / strep til 400 ml DMEM / F12 medium.

2. Urin Prøvetaking

  1. Instruere pasienten til å drikke 30 min før urinoppsamling for å sikre at en tilstrekkelig mengde (~ 30-40 ml) av urin kan samles.
  2. Gi pasientene og / eller deres foresatte en urin kit som inneholder følgende elementer: (1) skriftlige instruksjoner om hvordan du kan få steril eller ren fangst urinprøve, (2) fuktig anti-bakterielle toaletter, og (3) en 100 ml steril prøvetaking cup. Instruere pasienter å samle prøven.
  3. Umiddelbart plassere urinprøver på is og overføre til laboraTory i en kjøligere. Behandle urin for celle isolasjon umiddelbart. Dersom forsinkelsen er uunngåelig, lagre prøven på is i opp til 4 timer med minimalt tap av celle-levedyktighet.

3. Isolering og Utvidelse av urin Cells

MERK: Utfør følgende trinn under sterile forhold i en BSL2 biologisk sikkerhetskabinett.

  1. Ved hjelp av sterile pipetter, å overføre urinprøver sterilt 50 ml sentrifugerør. Sentrifuger ved 400 x g i 10 minutter ved RT.
  2. Aspirere supernatanten forlater 1 ml i røret; være forsiktig for ikke å forstyrre cellen pellet.
  3. Resuspender og kombinere de pellets fra flere rør i 7 ml vaskebuffer, og gjenta sentrifugering ved 400 x g i 10 minutter ved RT.
  4. Aspirere nøye supernatanten, forlater cellepelleten og ~ 0,2 til 0,5 ml av supernatanten. Resuspender i 2-3 ml av urin stamceller (UPC) medium og overføre suspensjon inn 4-6 brønner av en unbelagte 24-brønners plate.
  5. Etter 72 timer, supplere kultur med 0,5 ml friskt medium UPC per brønn og endre medium hver 2-3 dager etter. Erytrocytter og plateepitel celler som ikke festes til platen vil bli fjernet med de mellom endringer.
  6. Overvåke kultur etter 4-6 dager.
    MERK: Små 2-4 cellekolonier vil begynne å dukke opp. Celler vil bli avrundet eller avlange som representerer type I eller type II av renal epitel (RE) celler på henholdsvis tre.
  7. Endre medium hver 2-3 dager siden en gang cellene vises, vil de gjennomgå en rask ekspansjonsfase.
  8. Når cellene når 80-90% samløpet, rundt 9-15 dager etter plating, distansere og passasje cellene (15.000-18.000 celler / cm 2) på 2-4 brønner av 24 brønners plate for videre ekspansjon. Markere dette som celle passasje 1 (P1).
  9. Karakterurin celler for avstamning spesifikasjoner gjennom flowcytometrisk analyse, immunohistochemical farging eller ved revers transkriptase-polymerasekjedereaksjon (RT-PCR).
  10. Omprogrammere isolerte urin celler (§ 4) eller fryse dem ned i Frysing Medium (DMEM supplert med 10% serum og 10% DMSO) for langsiktig cryostorage.

4. Urin Cell Omprogrammering Bruke Sendai Virus

MERK: Riktig håndtering og bruk av PVU (personlig verneutstyr) anbefales mens manipulere trans agenter. Utfør følgende trinn under sterile forhold i en BSL2 biologisk sikkerhetskabinett. Riktig disponering av transmiddel og / eller transfekterte celler anbefales å unngå risiko for miljø- og helsefare. For urin celle omprogrammering, bruk en Sendai Omprogrammering Kit med modifikasjoner til produsentens mater avhengig protokoll som beskrevet nedenfor.

  1. For å sikre høy effektivitet omprogrammering hjelp av Sendai virus, passasjer bruk 1-5 av urin celler som er raskly dele. Hvis cellene ikke replikere godt eller bli senescent, kast dem som de ikke vil omprogrammere effektivt.
  2. Seed 60.000 celler per brønn i to brønner i en 6 brønners plate. Merk dette som Dag -2. Justere celle seeding tetthet (5 x 4 til 9 oktober x 10 4 celler per brønn) som trengs for å nå 80-90% samløpet ved dag 0.
  3. På dag 0 (48 h etter plating av cellene), fremstille de Sendai reprogrammerings-vektorer (SEV) inneholdende hver av de fire OSKM faktorer. Legge til hver av vektorene til 1 ml forvarmet UPC medium. Bruke en MOI på 1-1,5 (5-7,5 x 10 5 CIU), som er tilstrekkelig for omprogrammering urin celler. Aspirer medium og sakte legge til en ml UPC + SeV til ett godt av urin celler. Bruk det andre, i tillegg til transduksjon negativ kontroll.
  4. På dag 1, erstatte UPC + SeV medium med frisk UPC medium. Noen celledød ses etter 24 timer på grunn av virus-cytotoksisitet.
  5. Avhengig av effektiviteten av omprogrammeres Clone formasjoner og den kompakte morfologi, holde endre mediet daglig til dag 6 eller 7.
  6. En dag forut for dissosiasjon av transduserte celler (dag 5 eller 6), forberede MEF mater platene ved utsåing Mitomycin-C (10 ug / ml i 3 timer) ble behandlet-MEFs på tetthet på 5 x 10 4 celler / cm 2, på 0,1 % gelatin belagt 100 mm 2 kultur retter.
  7. Neste dag (dag 6 eller 7), dissosiere cellene med 0,25% trypsin, resuspender cellene i UPC medium og platen 5 x oktober 4-2 x 10 5 celler / 100 mm 2 MEF mateplaten.
  8. Dagen etter bytte til HMS medium og endre medium hver dag. Observere cellene under et mikroskop for å overvåke transformerte celler.
    MERK: Cellene danner klonale aggregater med karakteristiske brostein morfologi og har høyere kjernen til cytoplasma ratio (12-18 dager etter transduksjon).
  9. Innen to til tre uker etter transduksjon, plukke kolonier og overføre til nye plater for Clonal ekspansjon.
  10. Opptre live cellefarging for å velge IPSC kloner ved å inkubere cellene med TRA-1-81 antistoff i 1 time ved 37 ° C i CO2-inkubator, etterfulgt av telleren farging med spesifikke fluoriserende fargestoff konjugert sekundært antistoff i 1 time ved 37 ° C i CO2-inkubator.
  11. Bruk en 26 G 1½ tommers nål til kryss klekkes de større TRA-1-81 positive IPSC kloner i små like store biter (4-6 stk pr klone).
  12. Bruk av en steril pipette-spissen for å velge og overføre 10-20 kryss-skraverte stykker fra flere kloner inn i hver brønn av Matrigel (10 mikrogram / ​​cm 2) belagte 24-brønners plate med HES medium.
    MERK: Stykker fra en enkelt klone belagt individuelt i en enkelt brønn ikke utvide eller opprettholde pluripotency.
  13. Endring fra hes til IPSC medium 24-48 timer etter at omprogrammeres kloner er festet til Matrigel overflate.
  14. Under vedlikehold på Matrigel-belagte plater, manuelt SCRApe-off eventuelle differensierte celler eller forurensende MEF mater celler ved hjelp av en pipette-tip til å berike for fullt omprogrammeres og pluripotente dystrofiske IPSC (MD-IPSC) kloner.
  15. Etter individuelle kloner har nådd ~ 100 mikrometer størrelse, utvide kloner ved dissociating med 0,48 mM EDTA (ethylendiamintetraeddiksyre) løsning for 3 min og plating små celle aggregater av MD-iPSCs suspendert i IPSC medium (supplert med fem mikrometer Y27632, Rho kinase inhibitor ) på fersk matrigel (10 mikrogram / ​​cm 2) belagt 12-brønners plate. Endre IPSC medium daglig.
  16. Full omprogrammering av hver klon kan bestemmes ved både genekspresjon analyse av OSKM gener og immunhistokjemisk farging av pluripotency markører (Oct3 / 4 og TRA-1-81). En grundig evaluering av pluripotency potensialet bør benyttes for å bekrefte fullt omprogrammerte IPSC linjer kan skille i tre bakterie lag. Dette kan oppnås enten ved embryoid legeme (EB) dannelse og differensiering assay eller et terAtoma dannelse analysen.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

De fleste stamceller isolert fra human urin er positive for uroepithelial progenitor og pericyte markører slik som CD44, CD73, CD146 og (97,37%, 97,09% og 97,3% henholdsvis, figur 1A og 1B). Disse cellene uttrykte også andre mesenchymale markører som alpha-glatt muskulatur aktin og vimentin (figur 1B). RT-PCR-analyse gir bevis for en blandet populasjon av celler i kulturer i at det er svak ekspresjon av Cytokeratin-7 (CK-7) og Uroplakin (UP) -ia & -IIIa, markører for uroepithelial avstamning (figur 1C).

Omprogrammering trinn er oppsummert av skjematisk i figur 2A. Representative bildene viser morfologien av cellene under forskjellige tidspunkter i løpet av protokollen (figur 2B). Urin celler forvandle fra langstrakt, type II celler (dag 0) i en brostein mønster (Dag 4) under omprogrammering. By Day 12, typiske pluripotente kloner (IPSC) blir sett og er i stand til å opprettholde sin pluripotent morfologi etter mater frie forhold (IPSC-P2). Levende celle farging for TRA-1-81 identifiserer omprogrammerte kloner (Figur 2C).

For å bekrefte dannelsen av vektor og transgene fri pluripotente kloner, RT-PCR utført ved å bruke primerne mot SEV virusgenomet, og hver av de eksogene OSKM faktorer. Oppreguleringen av endogene reprogrammerings faktorer kan også bli bekreftet ved dette trinnet. Den eksogene genekspresjon ikke lenger detekteres ved passasje-13, men opp-regulering av endogene faktorer er sett (figur 3A). Immunofluorescent farging bekrefter pluripotency markør uttrykk på iPSCs (Oct3 / 4 og TRA-1-81, figur 3B). Den endogene omprogrammering genekspresjon sett i urin celler kan føre disse cellene til å omprogrammere ved høyere virkningsgrader 1, sammenlignet med andre somatiske cellekilder. De expressjon av dystrofingenet og protein er verifisert av immunfluorescens farging, western blot (WB) og RT-PCR-analyser (figur 3C-E). Immunofluorescent farging av villtype UCS og iPSCs for dystrophin demonstrere tydelig kjernefysiske lokalisering 11 i iPSCs, men svært få UCS uttrykte positive (Figur 3C). Å verifisere dystrophin uttrykk i cellene, immunoblotanalyse for dystrophin avdekket at den allestedsnærværende dystrophin isoform (Dp71) er den dominerende isoform produsert i villtype iPSCs, mens dystrofiske iPSCs mangler dystrophin genuttrykk har undetectable Dp71 uttrykk (Figur 3D). De exon delesjonsmutasjoner dystrophin kan bekreftes i dystrofe iPSCs bruker spesifikke primere flankerer de slettede eksoner. Ingen PCR forsterkning er oppdaget i dystrofe iPSCs mens villtype iPSCs demonstrere dystrophin transkripsjon forsterkning (Figur 3E).

innen-side = "always"> Figur 1
Figur 1. Karakterisering av isolerte Urin Cells (UCS) viser uroepithelial stamfar, mesenchymale og glatte muskelceller linjene. (A) Flowcytometrisk analyse av UCS undersøkt med konjugerte antistoffer mot uroepithelial og pericyte markører CD44, CD73 og CD146. (B) Immunofluorescent farging av UCS med CD44, αSMA og vimentin. (C) Gene uttrykk profilen til UCS viser svak uttrykk for CK-7 og UP-Ia og UP-IIIa i forhold til positive kontrollprøver mens genuttrykk av alfa-glatt muskulatur aktin (αSMA) kan sammenlignes med positiv kontroll. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

laste opp / 52032 / 52032fig2highres.jpg "width =" 700px "/>
Figur 2. programmering av UC å generere iPSCs. (A) Skjematisk oversikt over reprogrammerings-tidslinjen. (B) som representerer forskjellige morfologi av UCS under SeV transduksjon, på dag 0 (SeV transduksjon), Dag 4 (morfologisk overgang), Dag 12 (pluripotente kloner dukker opp på MEFs) og den karakteristiske IPSC klone etter mater frie forhold (IPSC P2 på Matrigel). (C) Live-cell imaging for TRA-1-81 å identifisere pluripotente kolonier på dag 17. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 3
Figur 3. generasjon av Viral Genome og Transgene Free iPSCs. (A)Genekspresjon analysen viser tilstedeværelsen av SEV-genomet og OSKM transgener ved passasje 2 (IPSC-P2) og deres forsvinning av passasjen 13 (IPSC-P13) mens endogene genekspresjon vedvarer hele. (B) bilder Fase kontrast og immunfluorescens sammenligne Oct3 / 4 og TRA-1-81 flekker i UCS og resulterende iPSCs. (C) dystrofin detekteres av immunfluorescens i villtype iPSCs sammenlignet med villtype-UCS, og (D) den spesifikke dystrofin isoform (Dp71) kan bekreftes ved WB. (E) RT-PCR-analyse brukes til å bekrefte den spesifikke dystrophin ekson sletting i dystrofe iPSCs sammenlignet med villtype UCS og iPSCs. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Navn av Reagens / materiell / utstyr Selskap Catalog Number Kommentarer
GAPDH-Forward Primer IDT Inc. Seq gitt i kommentarer GTGGACCTGACCTGCCGTCT
GAPDH-Reverse Primer IDT Inc. Seq gitt i kommentarer GGAGGAGTGGGTGTCGCTGT
CK7-Forward Primer IDT Inc. Seq gitt i kommentarer TGGTGCTGAAGAAGGATGTG
CK7-Reverse Primer IDT Inc. Seq gitt i kommentarer CACGCTGGTTCTTGATGTTG
Up-Ia-Forward Primer IDT Inc. Seq gitt i kommentarer ACGTCCTACACCCACCGTGA
Up-Ia-Reverse Primer IDT Inc. Seq gitt i kommentarer ACCCCACGTGTAGCTGTCGAT
Up-IIIa-Forward Primer IDT Inc. Seq gIven i kommentarer ACAAACAGAGGGTGGGAGGA
CAG
Up-IIIa-Reverse Primer IDT Inc. Seq gitt i kommentarer AGAAGGGCAGGGAGCCCAGG
αSMA-Forward Primer IDT Inc. Seq gitt i kommentarer ACCCACAATGTCCCCATCTA
αSMA-Reverse Primer IDT Inc. Seq gitt i kommentarer TGATCCACATCTGCTGGAAG
Oct3 / 4 (eksogene) -Forward Primer * IDT Inc. * Livet Tech-Cytotune kit CCCGAAAGAGAAAGCGAACCAG
Oct3 / 4 (eksogene) -Motsatt Primer * IDT Inc. * Livet Tech-Cytotune kit AATGTATCGAAGGTGCTCAA
Sox2 (eksogene) -Forward Primer * IDT Inc. * Livet Tech-Cytotune kit ATGCACCGCTACGACGTGAG
CGC
Sox2 (eksogene) -Reverse Primer * IDT Inc. * Livet Tech-Cytotune kit AATGTATCGAAGGTGCTCAA
Klf4 (eksogene) -Forward Primer * IDT Inc. * Livet Tech-Cytotune kit TTCCTGCATGCCAGAGGAGCCC
Klf4 (eksogene) -Motsatt Primer * IDT Inc. * Livet Tech-Cytotune kit AATGTATCGAAGGTGCTCAA
cMyc (eksogene) -Forward Primer * IDT Inc. * Livet Tech-Cytotune kit TAACTGACTAGCAGGCTTGTCG
cMyc (eksogene) -Motsatt Primer * IDT Inc. * Livet Tech-Cytotune kit TCCACATACAGTCCTGGATGAT
GATG
SeV (eksogene) -Forward Primer * IDT Inc. * Livet Tech-Cytotune kit GGATCACTAGGTGATATCGAGC
SeV (eksogene) -Motsatt Primer * IDT Inc. * Livet Tech-Cytotune kit ACCAGACAAGAGTTTAAGAGA
TATGTATC
Oct3 / 4 (Endogen) -Forward Primer IDT Inc. Seq gitt i kommentarer CAGTGCCCGAAACCCACAC
Oct3 / 4 (Endogen) -Motsatt Primer IDT Inc. Seq gitt i kommentarer GGAGACCCAGCAGCCTCAAA
Sox2 (Endogen) -Forward Primer IDT Inc. Seq gitt i kommentarer CAAGATGCACAACTCGGAGA
Sox2 (Endogen) -Motsatt Primer IDT Inc. Seq gitt i kommentarer GTTCATGTGCGCGTAACTGT
Dystrophin-Forward Primer IDT Inc. Seq gitt i kommentarer GGCAAAAACTGCCAAAAGAA
Dystrophin-Reverse Primer IDT Inc. Seq gitt i kommentarer GACCTGCCAGTGGAGGATTA

Tabell 1. Liste over PriMer sekvenser.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Modellering kardiovaskulære sykdommer ved hjelp iPSCs blir en felles tilnærming for å forstå den genetiske bidraget 4-6. Noen uventede vanskeligheter med å skaffe celleprøver fra pasienter, særlig små barn, kan unngås ved å tilby muligheten av en ikke-invasiv metode for eksempel en urinoppsamling. I denne unge pasientpopulasjon, er det ofte vanskelig å samle et volum av urin som er tilstrekkelig til å gi nok urin celler for omprogrammering. Coaching de unge pasientene å drikke 30 min før urinen samling forbedrer suksessen av urin celle isolasjon. Imidlertid kan gjenta urin samlinger være nødvendig i denne populasjonen. Vi har kombinert og tilpasset to ulike protokoller 3,7 for å optimalisere isolering og kultur av UCS fra pasienter med muskulær dystrofi.

Induserte pluripotente stamceller har blitt generert fra enten hudfibroblaster eller urin celler fra muskeldystrofi patients 1,2. Men begge omprogrammering protokoller stolt på lentiviruses å innføre omprogrammering faktorer i de somatiske celler. Denne integrering av virusleveringsmetode kan være problematisk dersom transgenet integreres tilfeldig inn i vertsgenomet og forårsaker enten transgen reaktivering eller mutagenese (oversikt i 8). Derfor forbedres vi over disse teknikker ved hjelp av Sendai-virus til å omsette de OSKM transgener i urinen cellene i en ikke-integrert måte ni.

Denne metode under anvendelse av Sendai-virus til å omprogrammere UCS gir fordelen av en ikke-integrert tilnærming med en høyere virkningsgrad transduksjon 9,10. Urin celler hentet fra muskeldystrofi pasienter blir reprogrammert innen 2-3 uker etter transduksjon. Disse omprogrammering kinetikk er sammenlignbare med UC omprogrammering hjelp lentiviral transduksjon en. Selv om denne protokollen kan skaleres til å etablere mater-fri metode for urin celle omprogrammering, væreing en effektiv metode å bruke Sendai-virus transduksjon av urin celler isolert fra muskeldystrofi pasienter. Denne metoden er beskrevet er avhengig av MEFs som en mater-lag for å fullt etablere pluripotent MD klone før overføring til mater-frie forholdene på passasje to.

Atom fordeling av Dp71 isoformen av dystrophin protein har lenge vært etablert i forskjellige fosterstadiet cellemodeller 11,12. Denne allestedsnærværende uttrykk for Dp71 i atom matrise brøkdel av tidlige progenitor / fosterstadiet celler antyder sin rolle i atom arkitektur og cellesyklusregulering 12. Våre omprogrammeres villtype iPSCs uttrykke Dp71; imidlertid ikke sitt fravær i dystrofe iPSCs ikke hemme omprogrammering eller pluripotent potensialet i dystrofe celler. I konklusjonen, er dystrofe genmutasjoner konservert i omprogrammerte iPSCs; noe som gjør det til et effektivt verktøy for å modellere dystrofe kardiomyopati.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Materials
4 Oz. Specimen Cup with Lid STL Medical Supply M9AMSAS340 For Urine Sample Collection
15 ml BD-Falcon Tubes Fisher Scientific 352097
50 ml BD-Falcon Tubes Fisher Scientific 352098
Round Glass Coverslips Fisher Scientific 12-545-81
CytoTune-iPS Sendai Reprogramming Kit Life Technologies A1378-001
PBS, pH 7.4 Life Technologies 10010-023
Pen-Strep w/o Glutamine  Life Technologies 15140-122 Warm in 37 °C water bath before use
RPMI Medium 1640 Life Technologies 11875-093 Warm in 37 °C water bath before use
B-27 Supplement w/Insulin (50x) Life Technologies 17504-044 Warm in 37 °C water bath before use
B-27 Supplement w/o Insulin (50x) Life Technologies 0050129SA Warm in 37 °C water bath before use
DMEM/F12 (1:1) Life Technologies 11330-032 Warm in 37 °C water bath before use
Versene, 1:5,000 Life Technologies 15040066 Warm in 37 °C water bath before use
bFGF (10 µg) Life Technologies 13256-029 Warm in 37 °C water bath before use
Cell Counter Cartridges Life Technologies C10228
Knockout Serum (500 ml Bottle) Life Technologies 10828-028 Warm in 37 °C water bath before use
Recovery Cell Culture Freezing Medium Life Technologies 12648-010
Keratinocyte-SFM (1x), Liquid Life Technologies 17005-042 Warm in 37 °C water bath before use
DMEM, High Glucose, Glutamax Life Technologies 10566-016 Warm in 37 °C water bath before use
Ham's F-12 Nutrient Mix  Life Technologies 11765-054 Warm in 37 °C water bath before use
EGF Recombinant Human Protein, Liquid Form Life Technologies PHG0311L Warm in 37 °C water bath before use
Insulin, Human Recombinant, Zinc Soln Life Technologies 12585-014 Warm in 37 °C water bath before use
TeSR-E8 Stem Cell Technologies 5940 Warm in 37 °C water bath before use
ROCK Inhibitor (Y-27632) Selleck S1049 Warm in 37 °C water bath before use
Matrigel BD Biosciences 354277 hESC Qualified Matrix, LVED Free
RNeasy Mini Kit  Qiagen 74104
iScript cDNA Synthesis Kit Bio-Rad 170-8890
DreamTaq Green PCR Master Mix (2x) Thermo-Scientific K1081
FBS-Qualified Sigma Aldrich F6178 Warm in 37 °C water bath before use
Adenine Bioreagent Sigma Aldrich A2786-5G Warm in 37 °C water bath before use
Cholera Toxin from Vibrio cholerae Sigma Aldrich C8052-.5MG Warm in 37 °C water bath before use
Hydrocortisone Sigma Aldrich H0888-1G Warm in 37 °C water bath before use
Holo-transferrin from human Sigma Aldrich T0665-50MG Warm in 37 °C water bath before use
3,3',5-Triiodo-L-thyronine sodium salt Sigma Aldrich T6397-100MG Warm in 37 °C water bath before use
DAPI  Santa Cruz Biotechnology SC-3598
Fluoromount Aquous mounting medium Sigma Aldrich F4680
16% Paraformaldehyde Alfa-Aesar 43368
Antibodies
Mouse anti CD44 - labeled with FITC  BD Biosciences 560977
Mouse anti CD146 - labeled with PE BD Biosciences 561013
Mouse anti CD73 - labeled with PE BD Biosciences 561014
Mouse anti-α-smooth muscle actin Sigma Aldrich A2547
Mouse anti-Vimentin Abcam ab8978-100
Mouse Anti - TRA-1-81 Life Technologies 411100
Rabbit anti Oct 3/4 Santa Cruz Biotechnology SC-9081
Mouse Anti Dystrophin Leica Biosystems NCL-DYSB

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Guan, X., et al. Dystrophin-deficient cardiomyocytes derived from human urine: New biologic reagents for drug discovery. Stem Cell Research. 12 (2), 467-480 (2014).
  2. Dick, E., et al. Exon Skipping and Gene Transfer Restore Dystrophin Expression in Human Induced Pluripotent Stem Cells-Cardiomyocytes Harboring DMD Mutations. Stem Cells Dev. 22 (20), 2714-2724 (2013).
  3. Zhou, T., et al. Generation of human induced pluripotent stem cells from urine samples. Nat Protoc. 7 (12), 2080-2089 (2012).
  4. Bellin, M., Marchetto, M. C., Gage, F. H., Mummery, C. L. Induced pluripotent stem cells: the new patient. Nat Rev Mol Cell Biol. 13 (11), 713-726 (2012).
  5. Carvajal-Vergara, X., et al. Patient-specific induced pluripotent stem-cell-derived models of LEOPARD syndrome. Nature. 465 (7299), 808-812 (2010).
  6. Sun, N., et al. Patient-Specific Induced Pluripotent Stem Cells as a Model for Familial Dilated Cardiomyopathy. Science Translational Medicine. 4 (130), 130ra147 (2012).
  7. Zhang, Y., et al. Urine derived cells are a potential source for urological tissue reconstruction. J Urol. 180 (5), 2226-2233 (2008).
  8. Bayart, E., Cohen-Haguenauer, O. Technological overview of iPS induction from human adult somatic cells. Curr Gene Ther. 13 (2), 73-92 (2013).
  9. Malik, N., Rao, M. S. A review of the methods for human iPSC derivation. Methods Mol Biol. 997, 23-33 (2013).
  10. Nakanishi, M., Otsu, M. Development of Sendai virus vectors and their potential applications in gene therapy and regenerative medicine. Curr. Gene Ther. 12 (5), 410-416 (2012).
  11. González-Ramírez, R., Morales-Lázaro, S. L., Tapia-Ramírez, V., Mornet, D., Cisneros, B. Nuclear and nuclear envelope localization of dystrophin Dp71 and dystrophin-associated proteins (DAPs) in the C2C12 muscle cells: DAPs nuclear localization is modulated during myogenesis. J Cell Biochem. 105 (3), 735-745 (2008).
  12. Villarreal-Silva, M., Centeno-Cruz, F., Suárez-Sánchez, R., Garrido, E., Cisneros, B. Knockdown of dystrophin Dp71 impairs PC12 cells cycle: localization in the spindle and cytokinesis structures implies a role for Dp71 in cell division. PloS One. 6 (8), e23504 (2011).

Tags

Medisin stamcellebiologi Urin avledet Cells (UCS) Induced Pluripotent stamceller (iPSCs) omprogrammering Sendai Virus (SeV) viral transduksjon IPSC-avledet kardiomyocytter (ICMS) regenerativ medisin muskeldystrofi (MD ) dystrofe kardiomyopati.
Generasjon av Induced Pluripotent Stamceller fra muskeldystrofi Pasienter: Effektiv integrasjon fritt Omprogrammering av urin Avledet Cells
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Afzal, M. Z., Strande, J. L.More

Afzal, M. Z., Strande, J. L. Generation of Induced Pluripotent Stem Cells from Muscular Dystrophy Patients: Efficient Integration-free Reprogramming of Urine Derived Cells. J. Vis. Exp. (95), e52032, doi:10.3791/52032 (2015).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter