Summary
כאן אנו מציגים כיתה קליניים הרומן בידוד ותרבות שיטה כליות Perivascular סטרומה תאים (kPSCs) המבוסס על כל האיבר זלוף עם אנזימי עיכול והעשרה תא NG2. בשיטה זו, אפשרי לרכוש מספרי הטלפון הנייד מספיק לתרפיה תאית.
Abstract
תאי סטרומה mesenchymal (MSCs) הם homeostatic ואת המערכת החיסונית modulatory בתאי רקמת הראו השפעות מועילות על מחלות כליה והשתלות. Perivascular תאי סטרומה (מגירסה) חולקות מאפיינים עם מח עצם MSCs (bmMSCs). עם זאת, גם ברשותם, קרוב לוודאי עקב החתמה מקומיים, רקמות ספציפיות מאפיינים ולשחק תפקיד רקמות מקומיות הומאוסטזיס. סגוליות רקמות זה עלול לגרום רקמות תיקון ספציפי, גם בתוך הכליה אנושי. בעבר הראינו כי כליה אנושית מגירסה (kPSCs) לשיפור משמעותי ריפוי ואילו bmMSCs לא היה פוטנציאל זה הפצע אפיתל של הכליה. יתר על כן, kPSCs ניתן להפחיתם פגיעה בכליות בתוך vivo. לכן, kPSCs מהוות מקור מעניין עבור טיפול בתאי, במיוחד עבור השתלת כליות ומחלות כליה. הנה אנחנו מראים שיטת בידוד ותרבות מפורט עבור kPSCs מכיתה-השתלת כליות אנושי המבוסס על איברים שלמים זלוף של אנזימי עיכול דרך עורק הכליות העשרה עבור דה מרקר perivascular NG2. בדרך זו, תאים גדולים כמויות ניתן להשיג המתאימים לטיפול הסלולר.
Introduction
תאי סטרומה mesenchymal (MSCs) הם תאים חיסוניים modulatory, שהיו במקור מבודד ממח העצם. הם מאופיינים שלהם פלך בצורת מורפולוגיה, היכולת להתמיין שומן, עצמות, סחוס הדבקות מפלסטיק. MSCs מבטאים את הסמנים סטרומה CD73, CD90, CD105 בעת היותו שלילי כדי להפוך את סמנים CD31 CD451,2,3. MSCs הם מועמד מבטיח טיפול בתאי בשל רקמת homeostatic ויכולות immunomodulatory שלהם. bmMSCs הם נחקר כעת בניסויים קליניים עבור מספר מחלות, כולל מחלות כליה השתלת כליה כפי שנבדקו במקום אחר4.
בעבר זה היה הראו כי perivascular תאים של מספר איברים מוצקים שונים, כולל רקמת שומן, השליה ואת שרירי השלד מאפיינים משותפים עם MSCs9. עם זאת, תאים אלה גם ייתקלו פונקציות רקמות ספציפיות אשר עלולה לגרום לתיקון organotypic10. התאים perivascular שריר הלב האנושי, לדוגמה, מגורה האנגיוגנזה תגובות לאחר היפוקסיה, הבדיל לתוך cardiomyocytes, בעוד perivascular תאים מבודד לרקמות אחרות לא הראה פוטנציאל אלה11.
תאי סטרומה Perivascular ניתן גם מבודד מן העכבר12,13,14 ו15,כליה אנושית16. אנו בהרחבה המאופיינת kPSCs, לעומת אלה bmMSCs. מצאנו כי kPSCs, הדומה bmMSCs, יש קיבולות לדיכוי המערכת החיסונית, יכול לתמוך היווצרות כלי דם פלקסוס. עם זאת, ישנם רקמות הבדלים מסוימים בין סוגי תאים, כמו kPSCs הראה חתימה ביטוי גנים ברמת השעתוק organotypic, לרבות גורמי שעתוק nephrogenic HoxD10 ו- HoxD11. kPSCs, בניגוד bmMSCs, לא עברה טרנספורמציה myofibroblast לאחר גירוי עם TGF-β, לא היו מסוגלים להתמיין adipocytes. יתר על כן, kPSCs מואצת יושרה האפיתל בכליה הפצע אפיתל צינורי assay מאפס, תופעה שבה לא נצפתה עם bmMSCs. את הפצע משופרת תיקון הייתה מתווכת באמצעות שחרור פקטורי גדילה hepatocyte. יתר על כן, kPSCs יושבחו אי-ספיקת כליות במודל של עכברים של כליות חריפה פגיעה15. לכן, kPSCs נראה שיש לך יכולות תיקון כליות מעולה, הם מקור חדש מעניין עבור תא טיפול במחלות כליה.
כדי להיות מסוגל להשתמש kPSCs למטרות טיפול תא, kPSCs צריך להיות מבודד בצורה קלינית כיתה עם אנזימים כיתה קליניים ופרוטוקולים. יתר על כן, כדי שתוכל לטפל כמה חולים עם kPSCs של התורם 1, מספרי הטלפון הנייד מספיקים צריכה להתקבל. הנה אנחנו מראים בפירוט, ההליך בידוד כיתה קליני של kPSCs מן הכליות להשתלה כל כיתה, מניב מספר מספיק של תאים כדי לשמש לטיפול קליני הסלולר.
Representative Results
שיטת בידוד kPSCs כיתה קליניים מסוכם באיור1. תאי הכליה גולמי מבודדים מן הכליות להשתלה אנושי כיתה מאת collagenase זלוף. התליה תא וכתוצאה מכך הוא תרבותי עד confluent ב 5% טסיות lysates. אז השבר תאי סטרומה perivascular הוא מבודד המבוסס על הביטוי NG2.
kPSCs פלסטיק דמוי פלך תאים חסיד (איור 2א) והם חיובי עבור הסמנים סמני סטרומה CD73, CD90, CD105, perivascular NG2, PDGFR-B ו- CD146, בעוד שלילי CD31, CD34, CD45, ד ר הלע (איור 2B). בדרך כלל, ניתן להגיע אוכלוסיה הומוגנית של kPSCs-מעבר 4, kPSCs להגיע הזדקנות ביולוגית סביב המעבר 9-10 (איור 2C). אנו ממליצים לבצע ניסויים בין המעבר 5-8.
כדי להעריך את יכולת תפקודית של kPSCs מבודדים, אנחנו מבצע של במבחנה כליות אפיתל פצע שריטה assay אצוה החדש של kPSCs, כפי שהראנו בעבר המדיום ממוזגים של kPSCs יכולים להאיץ את ריפוי הפצע אפיתל זו שריטה assay15. המדיום ממוזגים kPSC נעשית על ידי culturing kPSCs במשך 48 שעות, alphaMEM 5% lysates טסיות דם ואיסוף את תגובת שיקוע. בשלב הבא, מונצחים כליה אנושית המקורבת בתאי אפיתל (HK-2)17 מתורבתים עד confluent, ואז נוצר פצע שריטה. לאחר מכן או המדיום ממוזגים של מדיום kPSCs או בקרה נוספת הבארות, למדוד את המהירות של ריפוי הפצע. כשנוספת המדיום ממוזגים של kPSCs, הפצע נסגר מהר יותר באופן משמעותי (איור 2D).
איור 1 : קליני כיתה בידוד בשיטה של זכויות kPSCs. השתלת כליות כיתה לצינוריות, perfused עם collagenase דרך עורק הכליה (A - G), התליה תא וכתוצאה מכך נשטף, גם cryopreserved או להכניס תרבות (H - K). לאחר התאים להגיע confluency (L), NG2 תא העשרה הוא ביצע (M). התאים הם trypsinized כאשר גם הם confluent, פסקו מתרבים או כאשר מבנים תלת-ממד מופיעים (N - P). הקריטריונים לשחרור kPSCs הן עקרות, סמן ביטוי את היכולת לשפר ריפוי הפצע אפיתל צינורי (Q). חץ: עורק הכליה. סרגל קנה מידה = 200 מיקרומטר. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
איור 2: kPSCs אפיון של האדם. ) KPSCs הם תאים חסיד בצורת כישור, פלסטיק. KPSCs B) הן חיוביות לסמני mesenchymal CD73, CD90, CD105, סמנים perivascular NG2, PDGFR-β, CD146, בעוד שלילי עבור CD31, CD34 ו- CD45. kPSCs אקספרס מחלקה MHC אני (הלע-ABC) אבל לא class II (הלע ד ר). C) צמיחה מאפייני שלושה תורמים kPSC שונים של cytometry זרימה אישר הומוגנית NG2 אוכלוסיות חיובי (ב פסקה 4). kPSCs להגיע הזדקנות ביולוגית סביב המעבר 9-10. KPSCs D) מסוגלים לשפר תיקון האפיתל בכליה assay טיוטה הפצע. להחליפן בתמונות של שליטה בינוני, בינוני kPSC ממוזגים-t = 0, 4, 8 ו- 12 שעות מוצגים. בר בקנה מידה א') = מיקרומטר 200, ברה) = 100 מיקרומטר. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
Discussion
תאים Perivascular היה מבודד רבים האנושי מוצק איברים שונים, לרבות הלבלב, שומן, סחוס, ה9,15,של הכליה16. עם זאת, רוב השיטות, מבוססים על דוגמאות קטנות של רקמות, אשר גזור ו שטופלו לאחר מכן אנזימי עיכול. יתר על כן, זה בדרך כלל לא מבוצע עם מוצרים קליניים בכיתה. זה הופך אסטרטגיות אלו פחות מתאים ישירה תרגום קליני שבו כמויות גדולות של תאים קליני-כיתה נחוצים.
הנה אנחנו מראים שיטת בידוד הרומן kPSCs אנושי עבור כל האיברים בהתבסס על זלוף עם אנזימים כיתה קליניים וחומרים. הפרוטוקול הוא ממאמרו של פרוטוקול בידוד לנגרהנס קליניים נמצא כעת בשימוש עבור היישום הקליני שלנו מרכז18.
זוהי שיטת כיתה הקליני הראשון היכן ניתן להשיג כמויות גדולות של kPSCs. ההשתנות תא כממוצע הוא במידה רבה התורם התלויים. עם זאת, כאשר התשואה תא שאנחנו כרגע להשיג של שבריר של התליה תא גולמי של שלושה תורמים שונים הוא אומדן, בתיאוריה, התשואה הממוצעת של 2.7 x 1012 kPSCs לכל תורם יכול להיות מושגת. כפי MSC טיפול מורכב בדרך כלל 2 חליטות תא עם 1-2 x 106 תאים/ק"ג משקל גוף4, המספרים תא מספיקים לטיפול allogenic של מספר חולים.
שלב קריטי אחד בהליך בידוד הוא משך העיכול collagenase. כאשר תקופת העיכול קצרה מדי, יישארו גושים גדולים של רקמות, אשר יהיה קשה יותר לתרבות. כאשר תקופת זלוף הוא ארוך מדי, עלולים להיות שנצפו מות תאים מוגברת. לכן, ברגע הכליה מתחילה להיות רכה ונוזלים פחות שקוף, הכליה מומלץ לעסות בעדינות, יש להפסיק את הטיפול collagenase.
עוד צעד קריטי הוא התרבות של התאים לאחר NG2 תא העשרה. לפעמים אחרי העשרת תא NG2, התאים perivascular אינן מתחילות להתרבות או להתחיל לגדול ב- 3D מבנים. במקרה זה, כאשר התאים הם trypsinized, reseeded, התאים בדרך כלל יתחיל לצמוח בתרבות חד שכבתי.
כמתחילה חומר, שימשו אנושי להשתלה כיתה הכליות שנמחקו בעיקר מסיבות כירורגי. אלה הם איברים פונקציונליים ללא פיברוזיס הגדולות. אנו להכיר שזו עלולה להיות מגבלה כמו זה יחסית נדיר וקשה להשיג מקור איברים. הכליות explanted יכול להיות מקור נוסף; עם זאת, בהתאם לסיבת explantation הכליה, הכליות אלה עשוי להכיל פיברוזיס יותר ובכך myofibroblasts, ולכן צריך לקחת כיוון myofibroblasts עלול להיות מבודדת ותרבותית במקום perivascular תאים.
KPSCs מבודדים עם הפרוטוקול הזה מאפיינים אורגניות-typic עם כליה אפיתל פצע ריפוי קיבולות15, טיפול בתאי עם kPSCs במחלות כליה, השתלת יהיה יישום מעניין בעתיד. למטרה זו, ישנן מספר אסטרטגיות של משלוח המוצר תא התא. האסטרטגיה הראשונה היא העירוי הרביעי של kPSCs, משמש כיום בכל המחקרים הקליניים bmMSC. יישום מעניין נוסף הוא שימוש kPSCs או גורמים מופרש kPSC מכונת זלוף לפני השתלת. בדרך זו, האיכות של הכליה explanted עשוי לשפר את אשר יכול להוביל בתפקוד הכליות משופר לאחר ההשתלה. עבור שתי אסטרטגיות, kPSCs הם מקור תא חדש מעניין לחקור לעומק למטרות קליניות.
Disclosures
D.G.L., M.A.E., ו T.J.R. המשויכים בקשה לרישום פטנט לגבי המחקר הזה. המחברים האחרים אין לחשוף.
Acknowledgments
מחקר זה קיבל מימון מתוך תוכנית המסגרת השביעית של הקהילה האירופית (האיחוד FP7/2007-2013) תחת גרנט מספר הסכם 305436 סטלר.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Baxter bags | Fenwal | R4R-7004 | |
| Human platelets | Sanquin | hospital surplus material expired for less than 2 d is used | |
| platelet lysate | custom made | ||
| Disposable sterile bottles | Corning | 09-761-11 | |
| 500 mL PP centrifuge tubes | Corning | 431123 | |
| a-MEM medium | Lonza | BE12-169F | |
| glutamax | thermo fisher | 35050038 | |
| pen/strep | Invitrogen | 15070063 | |
| transfusion system | Codan | 455609 | |
| DMEM-F12 | life technologies | 11320-074 | |
| Normal Human Serum (NHS) | Sanquin | ||
| Hepes 1 M | Lonza | BE-17-737E | |
| NaHCO3 7.5% | Lonza | BE17-613E | |
| CaCl2 1 M | Sigma-Aldrich | 10043-52-4 | |
| UW | Bridge to life | 32911 | |
| Heparin | Leo Pharma | ||
| collagenase NB1 GMP grade | SERVA | 17455.03 | |
| DMSO | Sigma Aldrich | D2650-100ml | |
| surgical drapes | 3M Nederland | DH999969404 | |
| perfusion pump | metrohm | x007528300 | |
| pump head | metrohm | x077202600 | |
| perfusion tray | custom made | ||
| LS25 masterflex tubes | Masterflex | HV-96410-25 | |
| accessory spike | Gambro DASCO | 6038020 | |
| pulmozyme | Roche | ||
| culture flasks 25 cm2 | greiner | 690175 | |
| culture flask 75 cm2 | greiner | 658170 | |
| culture flask 175 cm2 | greiner | 661160 | |
| Trypsin | sigma | t4174 | |
| Bovine Serum Albumin (BSA) | Sigma | A2153 | |
| EDTA | Sigma-Aldrich | E5134-500g | |
| FcR blocking reagent | miltenyi | 130-059-901 | |
| anti melanoma beads (NG2) | miltenyi | 130-090-452 | |
| cell strainer 70 µm | Corning | 352350 | |
| LS columns | Miltenyi | 130-042-401 | |
| MACS magnet | miltenyi | 130-090-976 | |
| CD34 FITC | BD | 555821 | |
| CD45 APC | BD | 555485 | |
| CD146 PE | BD | 550315 | |
| NG2 APC | R&D | FAB2585A | |
| CD90 PE | BD | 555596 | |
| HLA ABC APC | BD | 555555 | |
| CD105 FITC | Ancell | 326-040 | |
| HLA DR APC | BD | 559866 | |
| CD56 PE | BD | 555516 | |
| CD73 PE | BD | 550257 | |
| CD31 FITC | BD | 555445 | |
| CD133 PE | miltenyi | 130-090-853 | |
| PDGF-r | R&D | mab 1263 | |
| mouse IgG1 FITC | BD | 345815 | |
| mouse IgG1 PE | BD | 345816 | |
| mouse IgG1 APC | BD | 345818 | |
| IgG2b PE | BD | 555743 | |
| goat anti mouse PE | Dako | R0480 | |
| sodium azide | Merck | 822335 | |
| DMEM Ham’s F12 | Gibco | 31331-028 | |
| ITS (insulin, transferrin, selenium) | Sigma | I1884 | |
| hydrocortisone | Sigma | H0135 | |
| triiodothyrinine | Sigma | T5516 | |
| Epidermal Growth Factor (EGF) | sigma | E9644 | |
| Immortalized human renal PTEC (HK2) | courtesey of M. Ryan, university college Dublin |
References
- Friedenstein, A. J., et al. Precursors for fibroblasts in different populations of hematopoietic cells as detected by the in vitro colony assay method. Exp Hematol. 2 (2), 83-92 (1974).
- Dominici, M., et al. Minimal criteria for defining multipotent mesenchymal stromal cells. The International Society for Cellular Therapy position statement. Cytotherapy. 8 (4), 315-317 (2006).
- Pittenger, M. F., et al. Multilineage potential of adult human mesenchymal stem cells. Science. 284 (5411), 143-147 (1999).
- Leuning, D. G., Reinders, M. E., de Fijter, J. W., Rabelink, T. J. Clinical translation of multipotent mesenchymal stromal cells in transplantation. Semin Nephrol. 34 (4), 351-364 (2014).
- Reinders, M. E., et al. Autologous bone marrow-derived mesenchymal stromal cells for the treatment of allograft rejection after renal transplantation: results of a phase I study. Stem Cells Transl Med. 2 (2), 107-111 (2013).
- Perico, N., et al. Autologous mesenchymal stromal cells and kidney transplantation: a pilot study of safety and clinical feasibility. Clin J Am Soc Nephrol. 6 (2), 412-422 (2011).
- Perico, N., et al. Mesenchymal stromal cells and kidney transplantation: pretransplant infusion protects from graft dysfunction while fostering immunoregulation. Transpl Int. 26 (9), 867-878 (2013).
- Tan, J., et al. Induction therapy with autologous mesenchymal stem cells in living-related kidney transplants: a randomized controlled trial. JAMA. 307 (11), 1169-1177 (2012).
- Crisan, M., et al. A perivascular origin for mesenchymal stem cells in multiple human organs. Cell Stem Cell. 3 (3), 301-313 (2008).
- Sacchetti, B., et al. No Identical "Mesenchymal Stem Cells" at Different Times and Sites: Human Committed Progenitors of Distinct Origin and Differentiation Potential Are Incorporated as Adventitial Cells in Microvessels. Stem Cell Reports. 6 (6), 897-913 (2016).
- Chen, W. C., et al. Human myocardial pericytes: multipotent mesodermal precursors exhibiting cardiac specificity. Stem Cells. 33 (2), 557-573 (2015).
- Dekel, B., et al. Isolation and characterization of nontubular sca-1+lin- multipotent stem/progenitor cells from adult mouse kidney. J Am Soc Nephrol. 17 (12), 3300-3314 (2006).
- Li, J., et al. Collecting duct-derived cells display mesenchymal stem cell properties and retain selective in vitro and in vivo epithelial capacity. J Am Soc Nephrol. 26 (1), 81-94 (2015).
- Pelekanos, R. A., et al. Comprehensive transcriptome and immunophenotype analysis of renal and cardiac MSC-like populations supports strong congruence with bone marrow MSC despite maintenance of distinct identities. Stem Cell Res. 8 (1), 58-73 (2012).
- Leuning, D. G., et al. Clinical-Grade Isolated Human Kidney Perivascular Stromal Cells as an Organotypic Cell Source for Kidney Regenerative Medicine. Stem Cells Transl Med. , (2016).
- Bruno, S., et al. Isolation and characterization of resident mesenchymal stem cells in human glomeruli. Stem Cells Dev. 18 (6), 867-880 (2009).
- Ryan, M. J., et al. HK-2: an immortalized proximal tubule epithelial cell line from normal adult human kidney. Kidney Int. 45 (1), 48-57 (1994).
- Nijhoff, M. F., et al. Glycemic Stability Through Islet-After-Kidney Transplantation Using an Alemtuzumab-Based Induction Regimen and Long-Term Triple-Maintenance Immunosuppression. Am J Transplant. , (2015).
