Waiting
Login processing...

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

Developmental Biology

التمايز كفاءة الخلايا الجذعية المحفزة لNKX6-1 Published: March 7, 2017 doi: 10.3791/55265

Summary

نحن هنا وصف بروتوكول 4-مرحلة لتمييز الخلايا الجذعية الجنينية البشرية لNKX6-1 + الأسلاف البنكرياس في المختبر. ويمكن تطبيق هذا البروتوكول لمجموعة متنوعة من خطوط الخلايا الجذعية المحفزة الإنسان.

Abstract

الخلايا الجذعية المحفزة لديها القدرة على الذات تجديد وتميز لأنساب متعددة، مما يجعلها مصدرا جذابا لتوليد الخلايا الاولية البنكرياس التي يمكن استخدامها لدراسة والعلاج في المستقبل من مرض السكري. توضح هذه المقالة بروتوكول التمايز أربع مراحل مصممة لتوليد الخلايا الاولية البنكرياس من خلايا جذعية جنينية بشرية (hESCs). ويمكن تطبيق هذا البروتوكول إلى عدد من خطوط الخلايا الجذعية المحفزة الإنسان (hPSC). النهج المتبع لتوليد الخلايا الاولية البنكرياس هو التفريق hESCs لنموذج بدقة المراحل الأساسية للتنمية البنكرياس. هذا الأمر يبدأ تحريض الأديم الباطن نهائي، الذي يتحقق من خلال زراعة الخلايا في وجود Activin A، الخلايا الليفية عامل النمو الأساسي (bFGF) وCHIR990210. مزيد من التمايز والزخرفة مع عامل الخلايا الليفية النمو 10 (FGF10) وDorsomorphin يولد خلايا تشبه المعى الأمامي الخلفي. إضافة ريتينحمض منظمة المؤتمر الإسلامي، رأس، سان-1 وFGF10 يميز خلايا الخلفي المعى الأمامي إلى خلايا مميزة من الأديم البنكرياس. وأخيرا، فإن الجمع بين عامل نمو البشرة (EGF)، نيكوتيناميد ورأس يؤدي إلى توليد كفاءة PDX1 + / + NKX6-1 الخلايا. التدفق الخلوي يتم تنفيذه لتأكيد التعبير عن علامات معينة في مراحل رئيسية من تطوير البنكرياس. وPDX1 + / + NKX6-1 الأسلاف البنكرياس في نهاية المرحلة 4 هي قادرة على توليد خلايا β الناضجة على زرع في الفئران العوز المناعي ويمكن زيادة متباينة على توليد خلايا منتجة للأنسولين في المختبر. وبالتالي، فإن الجيل كفاءة PDX1 + / + NKX6-1 الأسلاف البنكرياس، كما هو موضح في هذا البروتوكول، أهمية كبيرة، حيث أنه يوفر منبرا لدراسة تطوير البنكرياس البشرية في المختبر، ويوفر مصدرا للخلايا مع إمكانية التفريق ل خلايا بيتا التي يمكن أن EVentually أن تستخدم لعلاج مرض السكري.

Introduction

انتشار مرض السكري في تزايد وفقا للجمعية الكندية للسكري، تشير التقديرات إلى أن أكثر من 11 مليون شخص في كندا والسكري أو prediabetic، مع 5-10٪ من هؤلاء الأفراد جود مرض السكري نوع 1 (T1D) 1. T1D هو أحد أمراض المناعة الذاتية التي يسببها تدمير خلايا بيتا المنتجة للأنسولين التي تقع ضمن جزر لانجرهانز. حاليا، والأفراد الذين يعيشون مع T1D تتطلب مصادر خارجية للأنسولين 2. على الرغم من التقدم في العلاج بالأنسولين، يستمر المرضى T1D لديهم الوقت الصعب تنظيم مستويات الجلوكوز في الدم وما زالت تعاني على حد سواء تحت؛ دون وارتفاع السكر في الدم. نموذج واعد للعلاج لاستعادة سوائية سكر الدم في T1D هو استخدام الخلايا الجذعية الجنينية البشرية (hESCs)، والتي يمكن استخدامها لتوليد امدادات غير محدودة من الانسولين إنتاج خلايا بيتا على حد سواء في المجراة في المختبر 7. التفريق hESCs إلى بيتا تشبه الخلايا يمكن أن يجعل من الممكن لدراسة مرض السكري في المختبر، والسماح لتحديد أهداف علاجية جديدة لمرض السكري من النوع 2، وتوفير الخلايا للزرع في المرضى T1D.

المحاولة الأكثر نجاحا في توليد خلايا منتجة للأنسولين من hESCs في المختبر هي تلخيص للأحداث الجنينية التي تحدث أثناء تطور البنكرياس 5. وهذا ينطوي على تلاعب من مسارات إشارات واضحة لنموذج بدقة المراحل الأساسية من البنكرياس النامية. تبدأ تطوير البنكرياس مع تحريض من الأديم الباطن نهائي، الذي يتميز التعبير عن CXCR4 وCD117 (ج-KIT) 9. التنظيم الدقيق للdefinitمطلوب منظمة الأديم إيف لتشكيل الأنبوب امعاء، والتي يخضع آنذاك الأمامي إلى الخلفي الزخرفة والبطنية الظهرية. ظهري وبطني براعم البنكرياس الخروج من منطقة المعى الأمامي الخلفي الذي يعبر عن البنكرياس والاثنى عشر علبة مثلية الجين (Pdx1)، وهو أمر ضروري لتطوير البنكرياس 10. ظهري وبطني براعم الصمامات لتشكيل البنكرياس، والذي يخضع لثم إعادة الظهارية واسعة النطاق والتوسع 11. ويرافق الالتزام الغدد الصماء وخارجية الإفراز النسب من قبل جيل من الخلايا الاصلية متعددة القدرات (البلدان المتوسطية الشريكة) أن أعرب، من بين أمور أخرى، والنسخ عوامل Pdx1، Nkx6.1 وPtf1a 12 و 13. البلدان المتوسطية الشريكة التي ستصبح الغدد الصماء والأقنية الخلايا تستمر في التعبير عن Nkx6-1 بينما تتناقص التعبير Ptf1a. وخلافا لذلك، فإن الخلايا الإفرازية النسب تفقد expressioن من Nkx6-1 والحفاظ على Ptf1a التعبير 12.

عامل النسخ Nkx6-1 دورا رئيسيا في تطوير البنكرياس، ولا سيما خلال تمايز الخلايا الاصلية الغدد الصماء لبيتا الخلايا. كما هو موضح سابقا، حذف النتائج Nkx6-1 في تشكيل ضعف الخلايا β خلال تطوير البنكرياس 14. لذلك، وتوليد خلايا بيتا المنتجة للأنسولين في كل من المختبر والمجراة يتطلب تحريض كفاءة Nkx6-1.

نحن وضعت مؤخرا على بروتوكول لتوليد بكفاءة PDX1 + / + NKX6-1 الأسلاف البنكرياس من hPSCs. هذه الأسلاف البنكرياس المستمدة hPSC-توليد خلايا β الناضجة على زرع في الفئران العوز المناعي 3. ويمكن تقسيم بروتوكول التمايز في 4 مراحل من سمات: 1) الاستقراء الأديم الباطن نهائي2) الزخرفة الخلفي المعى الأمامي، 3) مواصفات البنكرياس و4) الحث NKX6-1. هنا نقدم وصفا مفصلا لكل خطوة من التمايز الموجهة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. إعداد حلول والإعلام

ملاحظة: تحضير جميع وسائل الإعلام لزراعة الخلايا في بيئة معقمة. وسائل الاعلام يجب ان يتم واستخدامها على الفور. وتقدم تفاصيل الكاشف في جدول المواد.

  1. التمايز وسائل الإعلام
    1. إعداد يوم 0 التفاضل وسائل الإعلام: RPMI المتوسطة مع 1٪ الجلوتامين، 2 ميكرومتر CHIR 99021، 100 نانوغرام / مل Activin A، 10 4 M MTG.
    2. إعداد يوم 1-2 التمايز وسائل الإعلام: RPMI المتوسطة مع 1٪ الجلوتامين، 100 نانوغرام / مل Activin A، 10 4 M MTG، 5 نانوغرام / مل bFGF، حمض 50 ميكروغرام / مل الاسكوربيك.
    3. إعداد يوم 3-5 التمايز وسائل الإعلام: RPMI المتوسطة مع 1٪ الجلوتامين، 1٪ B27، 10 4 M MTG، 0.75 ميكرومتر Dorsomorphin، 50 نانوغرام / مل FGF10.
    4. إعداد يوم 6-7 التمايز وسائل الإعلام: DMEM مع 1٪ الجلوتامين، 1٪ B27 و 50 ميكروغرام / مل حمض الأسكوربيك، 50 نانوغرام / مل FGF10، 0.25 ميكرومتر SANT-1، 2 ميكرومتر الريتينويك حمض، 50 نانوغرام / مل رأس.
      ملاحظة: الريتينويكوينبغي أن يضاف حمض إلى وسائل الإعلام أخيرا، وينبغي أن تكون محمية وسائل الإعلام من ضوء لمنع تدهور التأكسدي 15.
    5. إعداد يوم 12/8 التمايز وسائل الإعلام: DMEM مع 1٪ الجلوتامين، 1٪ B27 و 50 ميكروغرام / مل حمض الأسكوربيك، 50 نانوغرام / مل رأس، و 100 نانوغرام / مل hEGF، 10 ملي نيكوتيناميد.
  2. إعداد نظام مراقبة الأصول الميدانية العازلة: 10٪ FBS في برنامج تلفزيوني، ناقص الكالسيوم والمغنيسيوم.

2. HESC التمايز

وإذابة HESC، passaged وتوسيعها على الماوس المشع الليفية الجنينية في وجود وسائل الإعلام على أساس KOSR تستكمل مع bFGF 16: ملاحظة. HESCs جاهزة للتمايز عندما تصل خلايا 80-95٪ confluency. في هذا الوقت ينبغي أن تكون مستعمرات كبيرة مع حدود محددة و"domelike 'هيكل (الشكل 1A). يتم تنفيذ جميع زراعة الخلايا في أسفل شقة، زراعة الأنسجة المعالجة لوحات مغلفة مع الجيلاتين 0.1٪. عادة، وتزرع الخلايا في 6 أولوحات 12-جيدا، في مجلدات وسائل الاعلام من 2 مل أو 1 مل على التوالي.

  1. في اليوم 0، يبدأ التمايز عن طريق استبدال وسائل الإعلام على أساس KOSR مع يوم 0 التفاضل وسائل الإعلام.
  2. في أيام 1 و 2، ويهز بلطف لوحة لإزالة أي خلايا ميتة من أحادي الطبقة قبل الشفط. استبدال يوم 1-2 التمايز وسائل الإعلام.
  3. في يوم 3، وخلايا الحصاد لالتدفق الخلوي. إذا كانت الخلايا تعبر عن أكثر من 90٪ CXCR4 + / + CD117، انتقل إلى الخطوة 2.4.
  4. في أيام 3 و 5، ويهز بلطف لوحة لإزالة أي خلايا ميتة من أحادي الطبقة قبل الشفط. استبدال يوم 3-5 التمايز وسائل الإعلام.
  5. في أيام 6 و 7، مع استبدال يوم 6-7 التمايز وسائل الإعلام.
  6. في أيام 8 و 10 و 12، مع استبدال يوم 12/8 التمايز وسائل الإعلام.
  7. في يوم 13، وخلايا الحصاد لالتدفق الخلوي لتحديد PDX1 والتعبير NKX6-1.

3. خلايا حصاد لتحليل التدفق الخلوي

  1. فصل الخلايا مع1X حل التربسين التجاري وفقا لبروتوكول الشركة المصنعة واحتضان عند 37 درجة مئوية لمدة 3 دقائق.
  2. إزالة الحل التربسين التجاري و resuspend الخلايا وحيدة في 1000 ميكرولتر FACS العازلة مع 30 ميكرولتر الدناز أولا
  3. تصفية الخلايا باستخدام 35 ميكرومتر شبكة النايلون مصفاة خلية ونقلها إلى أنبوب microcentrifuge.
  4. خلايا الطرد المركزي في 455 x ج لمدة 5 دقائق. إعداد الخلايا إما تلطيخ حية أو الثابتة.

4. تلطيخ لالتدفق الخلوي

  1. تدفق استعدادا لتلطيخ العيش في اليوم 3
    1. Resuspend الخلايا في 1000 ميكرولتر FACS العازلة. نقل 200 ميكرولتر (حوالي 1-3 × 10 5 خلايا) في بئرين من لوحة 96-جيدا (للعينات غير ملوثين والملون).
    2. أجهزة الطرد المركزي لوحة في 931 x ج لمدة 2 دقيقة. إزالة طاف بواسطة قلب اللوحة.
    3. وصمة عار مع الأجسام المضادة الأولية مترافق، CXCR4: APC وCD117: PE (انظر M المقيدين الجدول) لمدة 30 دقيقة في درجة حرارة الغرفة بعيدا عن الضوء.
    4. أجهزة الطرد المركزي لوحة في 931 x ج لمدة 2 دقيقة. إزالة طاف بواسطة قلب اللوحة.
    5. عينات resuspend في 100 ميكرولتر FACS العازلة.
    6. أجهزة الطرد المركزي لوحة في 931 x ج لمدة 2 دقيقة. إزالة طاف بواسطة قلب اللوحة.
    7. resuspend كل عينة ونقل في إجمالي حجم 300-500 ميكرولتر FACS العازلة إلى 1 مل أنابيب اختبار صغيرة أو 5 مل أنابيب جولة القاع.
    8. عينات تعمل على قياس التدفق الخلوي 17. إذا لا يمكن تشغيل عينات على الفور، وتخزين عند 4 درجات مئوية محمية من الضوء.
  2. تدفق استعدادا لتلطيخ الثابتة في يوم 13
    1. resuspend الكرية خلية في التجاري الحل تثبيت / permeabilization لمدة 24 ساعة في 4 درجات مئوية.
    2. الطرد المركزي العينة في 455 x ج لمدة 5 دقائق. resuspend في 400 ميكرولتر بيرم / غسيل حل.
    3. نقل 200 ميكرولتر من العينة (حوالي 0.5-1 × 10 6 خلايا) إلى TWس آبار لوحة 96-جيدا (من أجل السيطرة مفتش وPDX1 / NKX6-1 تلطيخ). أجهزة الطرد المركزي في 931 x ج لمدة 2 دقيقة.
    4. Resuspend والكريات الخلايا في 100 ميكرولتر بيرم / غسيل محلول يحتوي على مضاد للPDX1 وNKX6-1 أضداد السيطرة الأولية أو نمط إسوي (انظر المواد الجدول). احتضان بين عشية وضحاها في 4 درجات مئوية.
    5. أجهزة الطرد المركزي لوحة في 931 x ج لمدة 2 دقيقة. إزالة طاف بواسطة قلب اللوحة. عينات resuspend في 100 ميكرولتر بيرم / غسيل حل.
    6. أجهزة الطرد المركزي لوحة في 931 x ج لمدة 2 دقيقة. إزالة طاف بواسطة قلب اللوحة.
    7. Resuspend والعينات في 100 ميكرولتر بيرم / غسيل تحتوي على الأجسام المضادة الثانوية في درجة حرارة الغرفة لمدة 1 ساعة محمية من الضوء.
    8. أجهزة الطرد المركزي لوحة في 931 x ج لمدة 2 دقيقة. إزالة طاف بواسطة قلب اللوحة.
    9. عينات resuspend في 100 ميكرولتر بيرم / محلول الغسيل.
    10. أجهزة الطرد المركزي لوحة في 931 x ج لمدة 2 دقيقة. إزالة طاف بواسطة قلب اللوحة.
    11. ممثلأكل خطوة 4.2.9 و4.2.10.
    12. resuspend كل عينة ونقل في إجمالي حجم 300-500 ميكرولتر FACS العازلة إلى 1 مل أنابيب اختبار صغيرة أو 5 مل أنابيب جولة القاع.
    13. عينات تعمل على قياس التدفق الخلوي 17. إذا لا يمكن تشغيل عينات على الفور، وتخزين عند 4 درجات مئوية محمية من الضوء.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

جيل فعال من الأسلاف البنكرياس يعتمد على النمو السليم والحفاظ على خلايا غير متمايزة تليها إضافة دقيقة من الجزيئات يشير محددة خلال بروتوكول التمايز، كما هو موضح في التخطيطي في الشكل 1A. في اليوم 0، وينبغي أن تكون خلايا غير متمايزة 80-95٪ متكدسة ويجب أن يكون المستعمرات حواف محددة (الشكل 1A). خلال المرحلة 1، فإن وسائل الإعلام من المرجح أن تظهر غائم منذ موت الخلايا هو أمر شائع جدا في هذه المرحلة. وبحلول نهاية المرحلة 1، والخلايا يجب أن تشارك في التعبير عن علامات الأديم نهائية، CXCR4 وCD117، في نسبة أكبر من 90٪ (الشكل 1B).

كما تميز الخلايا في جميع أنحاء بروتوكول أربع مراحل، والتغيرات التشكل من، مثل بيضاوي ظهور ممدود (لوحظ في المرحلتين 1 و 2) إلى خلايا أصغر، مستدير (كما رأينا في مراحل 3 و 4) ( + / + NKX6-1 ما تؤكده التدفق الخلوي. في الشكل التمثيلي هو مبين في الشكل 1C، والتعبير عن NKX6-1 + في يوم 13 ما يقرب من 88٪. كما هو موضح، وجميع من المرحلة 4 المستمدة NKX6-1 + خلايا المشارك صريحة PDX-1 سمة من سمات الخلايا الاولية البنكرياس. ومع ذلك، التعبير NKX6-1 يختلف عبر خطوط مختلفة من الخلايا، وأظهر التقرير السابق أن NKX6-1 + التعبير يتراوح 30،5-91،4٪ في 8 خطوط hPSC مختلفة اختبار 3.

شكل 1
الشكل 1: رسم تخطيطي للتمايز السلف البنكرياس من hESCs والبيانات الداعمة. (A) رسم تخطيطي للتحريض السلف البنكرياس من hESCs. يوم التمايز، developmentaوشملت المرحلة لتر، وسائل الإعلام الأساس، والسيتوكينات وأضاف في كل مرحلة. أدناه، وتظهر الصور الطوري في المراحل الرئيسية للتمايز البنكرياس. في كل الشخصيات التمثيلية، والتمييز بين الخلايا H1 وفقا لبروتوكول التمايز 4-مرحلة وصفت أعلاه. اليوم 0، hESCs غير متمايزة. المرحلة 1، الأديم النهائي. المرحلة 2، مؤخره المعى الأمامي. المرحلة 3، PDX1 + الأديم. المرحلة 4، NKX6-1 + الأديم الباطن / الأسلاف البنكرياس. شريط مقياس = 200 ميكرون. (ب) يوم 3 ممثل قياس التدفق الخلوي المؤامرات لCXCR4: PE وCD117: APC تلوين الأجسام المضادة. عينة غير ملوثين على اليسار، عينة الملون على حق. (C) يوم 13 التمثيلية التدفق الخلوي مؤامرة لخلايا البنكرياس السلف مرحلة 4 المستمدة معربا عن NKX6-1 وPDX1. السيطرة مفتش على اليسار، عينة الملون على حق. HESC - الخلايا الجذعية الجنينية البشرية، الفعل - Activin A؛ bFGF - عامل نمو الخلايا الليفية الأساسية، FGF10 - عامل نمو الخلايا الليفية 10، DM - dorsomorphin، NOG - رأس، RA - حمض الريتينويك، EGF - عامل نمو البشرة، NA - نيكوتيناميد. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

توليد بنجاح NKX6-1 + الأسلاف البنكرياس من hPSCs في المختبر يعتمد على استخدام الثقافات جودة عالية من hPSCs والتمايز الموجهة على التنظيم الدقيق لمسارات الإشارات المحددة التي تحكم مراحل النمو الرئيسية خلال تطوير البنكرياس. على الرغم من أن هذا البروتوكول يمكن أن تستخدم للحث على التعبير القوي من NKX6-1 عبر مجموعة متنوعة من خطوط hPSC كما هو موضح سابقا لضمان جيل NKX6-1 كفاءة وينبغي بذل الاعتبارات التالية. من المهم أن يتم تنفيذ كل خلية ثقافة والإعلام إعداد في بيئة معقمة لمنع التلوث. من المهم أن المستعمرات HESC وصلت confluency المناسب ولم تبدأ التفريق قبل بداية اليوم 0 من التمايز. بدء التمايز مع hESCs التي ليست الأمثل يمكن أن يؤدي إلى تحريض غير فعالة من الأديم الباطن وإجراءات تنمية نهائيةآل مراحل. هذا هو السبب في أنه أمر بالغ الأهمية لتحليل الخلايا في يوم 3 من التدفق الخلوي لضمان تحريض كفاءة من الأديم الباطن نهائي. وينبغي أن تكون نسبة مزدوج CXCR4 إيجابي + CD117 + الخلايا في يوم 3 أكثر من 90٪ للتنمية البنكرياس فعالة 3. إذا كانت النسبة المئوية للخلايا التعبير عن كل CXCR4 وCD117 هي أقل من 90٪، والحث فعالة لالأسلاف البنكرياس من المرجح أن يتعرض للخطر (النتائج غير معروضة). وعلاوة على ذلك، وعلى عكس ما تم نشره سابقا، فإنه ليس من الضروري غسل الخلايا مع RPMI قبل تغذية مع مرحلة 1 وسائل الاعلام 16. الهز لطيف من لوحة قبل الشفط وسائل الإعلام غير كافية لإزالة الخلايا الميتة من أحادي الطبقة.

وقد تبين أن إضافة dorsomorphin في المرحلة 2 لازما فقط للخطوط hPSC محددة 18. وبالتالي، فمن المهم تحديد ما إذا dorsomorphin ضروري عند العمل مع دي خطوط hPSC fferent. بالإضافة إلى ذلك، وقد تبين مدة المرحلة 3 أن تكون حاسمة لتحديد إما monohormonal أو polyhormonal الخلايا الاولية وهو خط التي تعتمد على الخلايا 3. وهكذا، عند العمل مع خط hPSC جديد فمن المهم تحديد المدة التي الخلايا يجب أن يكون المثقف في المرحلة 3 وسائل الاعلام لتحديد الظروف المثلى لNKX6-1 الاستقراء. لتحديد ذلك، ينبغي مثقف الخلايا في المرحلة 3 وسائل الاعلام ل1-4 أيام وتحليلها بعد 5 أيام من التدفق الخلوي للتعبير NKX6-1.

توليد بكفاءة السكان المخصب في NKX6-1 + خلايا المهم، كما Nkx6-1 أمر حاسم بالنسبة βcell تطوير 14. في حين أن آخرين قد وضعت البروتوكولات التي يمكن أن تفرق HESC إلى NKX6-1 + الخلايا (حوالي 60٪ NKX6-1 + الخلايا المشتقة H1 و 55٪ PDX + / NKX6-1 + الخلايا المشتقة HUES8) "XREF"> 5، أسلوبنا يولد باستمرار> 80٪ PDX1 + / NKX6-1 + الخلايا المشتقة H1. ومع ذلك، يعتمد لدينا بروتوكول تمايز على استخدام الخلايا الليفية الماوس الجنينية، الأمر الذي يحد من استخدامها للبحث فقط، كما لدينا حتى الآن لتحسين الأسلوب في ممارسات التصنيع الجيدة. على الرغم من أننا لم يحاولوا cryopreserve مرحلتنا-4 المستمدة PDX1 + / + NKX6-1 الخلايا، وقد تم تنفيذ هذا النهج بنجاح شولتز وآخرون. ، الذي أثبت أن المجاميع البنكرياس cryopreserved كانت قادرة على الحفاظ على وظيفتها في الجسم الحي 19.

في هذه الورقة وصفنا بروتوكول 4-مرحلة لتوليد بكفاءة PDX1 + / + NKX6-1 الأسلاف البنكرياس من مجموعة متنوعة من خطوط hPSC. عن طريق التفريق hPSC من خلال أربع مراحل رئيسية للتنمية البنكرياس، ويوفر هذا البروتوكول نموذجا لدراسة تطوير البنكرياس البشري في المختبر. فورثermore، منذ PDX1 + / + NKX6-1 الخلايا لديها القدرة على توليد خلايا منتجة للأنسولين في كل من المجراة في المختبر (لا تظهر البيانات) وPDX1 المستمدة HESC + / + NKX6-1 البنكرياس توفر الأسلاف مصدرا محتملا لعلاج مرض السكري.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

الكتاب ليس لديهم ما يكشف.

Acknowledgments

وأيد هذا المخطوط من خلال تمويل من تورونتو العام ومؤسسة الغربية وجائزة الدراسات العليا شبكة الصحة بانتينغ وأفضل للسكري مركز الجامعي.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Media and cytokines
1-Thioglycerol (MTG) Sigma M6145
Activin A R&D 338-AC/CF 
Ascorbic Acid Sigma A4544
B-27 Supplement Life Technologies 12587-010 
BD Cytofix/Cytoperm Buffer BD Bioscience 554722
BD Perm/Wash buffer, 1x BD Bioscience 554723
bFGF R&D 233-FB
CHIR990210 Tocris 4423a
Dulbecco’s Modified Eagle Medium (DMEM) Life Technologies 11995
DNase I VWR 80510-412 
Dorsomorphin Sigma P5499
EGF R&D 236-EG
Fetal Bovine Serum (FBS) Wisent 88150
FGF10 R&D 345-FG
Gelatin from porcine skin Sigma G1890
Glutamine Life Technologies 25030
Nicotinamide Sigma NO636
NOGGIN R&D 3344-NG
Penicillin/Streptomycin Life Technologies 15070-063
Retinoic acid Sigma R2625
RPMI Medium 1640 Life Technologies 11875
SANT-1 Tocris 1974
TrypLE Express Enzyme (1x), phenol red Life Technologies 12605-010
Name Company Catalogue Number Comments
Antibodies for flow cytometry (working dilutions)
CD117 PE (1:100) Life Technologies CD11705
CXCR4 APC (1:50) BD  Bioscience 551966
Donkey Anti-Mouse IgG (H+L), Alexa Fluor 647 conjugate (1:400) Life Technologies A-31571
Donkey Anti-Goat IgG (H+L), Alexa Fluor 488 (1:400)  Jackson ImmunoResearch Laboratories Inc. 705-546-147
Isotype Control Mouse IgG  Jackson ImmunoResearch Laboratories Inc.  015-000-003
Isotype Control Goat IgG R&D   AB-108-C
NKX6-1 (1:2,000) DSHB F55A10
PDX1 (1:100) R&D AF2419

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Canadian Diabetes Association. , Available from: http://www.diabetes.ca/about-diabetes/types-of-diabetes (2016).
  2. Cogger, K., Nostro, M. C. Recent advances in cell replacement therapies for the treatment of type 1 diabetes. Endocrinology. 156 (1), 8-15 (2015).
  3. Nostro, M. C., et al. Efficient generation of NKX6-1+ pancreatic progenitors from multiple human pluripotent stem cell lines. Stem Cell Reports. 4 (4), 591-604 (2015).
  4. Pagliuca, F. W., et al. Generation of Functional Human Pancreatic beta Cells In Vitro. Cell. 159 (2), 428-439 (2014).
  5. Rezania, A., et al. Reversal of diabetes with insulin-producing cells derived in vitro from human pluripotent stem cells. Nat Biotechnol. , (2014).
  6. Kroon, E., et al. Pancreatic endoderm derived from human embryonic stem cells generates glucose-responsive insulin-secreting cells in vivo. Nat Biotechnol. 26 (4), 443-452 (2008).
  7. Rezania, A., et al. Maturation of human embryonic stem cell-derived pancreatic progenitors into functional islets capable of treating pre-existing diabetes in mice. Diabetes. 61 (8), 2016-2029 (2012).
  8. D'Amour, K. A., et al. Efficient differentiation of human embryonic stem cells to definitive endoderm. Nat Biotechnol. 23 (12), 1534-1541 (2005).
  9. Gouon-Evans, V., et al. BMP-4 is required for hepatic specification of mouse embryonic stem cell-derived definitive endoderm. Nat Biotechnol. 24 (11), 1402-1411 (2006).
  10. Jonsson, J., Carlsson, L., Edlund, T., Edlund, H. Insulin-promoter-factor 1 is required for pancreas development in mice. Nature. 371 (6498), 606-609 (1994).
  11. Pan, F. C., Wright, C. Pancreas organogenesis: from bud to plexus to gland. Dev Dyn. 240 (3), 530-565 (2011).
  12. Schaffer, A. E., Freude, K. K., Nelson, S. B., Sander, M. Nkx6 transcription factors and Ptf1a function as antagonistic lineage determinants in multipotent pancreatic progenitors. Dev Cell. 18 (6), 1022-1029 (2010).
  13. Zhou, Q., et al. A multipotent progenitor domain guides pancreatic organogenesis. Dev Cell. 13 (1), 103-114 (2007).
  14. Sander, M., et al. Homeobox gene Nkx6.1 lies downstream of Nkx2.2 in the major pathway of beta-cell formation in the pancreas. Development. 127 (24), 5533-5540 (2000).
  15. Sharow, K. A., Temkin, B., Asson-Batres, M. A. Retinoic acid stability in stem cell cultures. Int J Dev Biol. 56 (4), 273-278 (2012).
  16. Korytnikov, R., Nostro, M. C. Generation of polyhormonal and multipotent pancreatic progenitor lineages from human pluripotent stem cells. Methods. , 56-64 (2016).
  17. Baumgarth, N., Roederer, M. A practical approach to multicolor flow cytometry for immunophenotyping. J Immunol Methods. 243 (1-2), 77-97 (2000).
  18. Nostro, M. C., et al. Stage-specific signaling through TGFbeta family members and WNT regulates patterning and pancreatic specification of human pluripotent stem cells. Development. 138 (5), 861-871 (2011).
  19. Schulz, T. C., et al. A scalable system for production of functional pancreatic progenitors from human embryonic stem cells. PLoS One. 7 (5), e37004 (2012).

Tags

علم الأحياء التنموي، العدد 121، مرض السكري، البنكرياس، الجنينية البشرية خلايا الجذعية، متعددة القدرات البشرية الخلايا الجذعية، الطب التجديدي، البنكرياس الأسلاف، خلية بيتا، التمايز، التدفق الخلوي
التمايز كفاءة الخلايا الجذعية المحفزة لNKX6-1<sup&gt; +</sup&gt; البنكرياس أسلاف
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

McGaugh, E. C., Nostro, M. C.More

McGaugh, E. C., Nostro, M. C. Efficient Differentiation of Pluripotent Stem Cells to NKX6-1+ Pancreatic Progenitors. J. Vis. Exp. (121), e55265, doi:10.3791/55265 (2017).

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