Waiting
Login processing...

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

Developmental Biology

Генерация мезенхимальных стволовых клеток из ткани пуповины человека и их дифференцировка в линию скелетных мышц

Published: August 31, 2022 doi: 10.3791/63725

Summary

Описан протокол выделения мезенхимальных стволовых клеток из ткани пуповины человека и их дифференцировки в линию скелетных мышц.

Abstract

Изучение терапевтического потенциала мезенхимальных стволовых клеток зависит от легкости изоляции, способности к дифференцировке, а также надежности и надежности источника. Мы описываем здесь поэтапный протокол выделения мезенхимальных стволовых клеток из ткани пуповины человека (uMSCs), их иммунофенотипирования и распространения таких культур в течение нескольких проходов. В этой процедуре жизнеспособность uMSC высока, потому что нет ферментативного пищеварения. Далее удаление кровеносных сосудов, включая пуповинные артерии и вену, обеспечивает отсутствие загрязнения клеток эндотелиального происхождения. Используя проточную цитометрию, uMSC при выделении получают CD45CD34, что указывает на отсутствие клеток в кроветворной линии. Важно отметить, что они выражают ключевые маркеры поверхности, CD105, CD90 и CD73. После создания культур в данной работе описывается эффективный метод индуцирования дифференцировки в этих умСК в линию скелетных мышц. Детальный анализ миогенной прогрессии в дифференцированных умСК показывает, что умСК экспрессируют Pax7, маркер миогенных предшественников на начальных стадиях дифференцировки, за которым следует экспрессия MyoD и Myf5, и, наконец, терминальный маркер дифференцировки, тяжелая миозиновая цепь (MyHC).

Introduction

Считается, что пуповина человека обладает надежным резервуаром мезенхимальных стволовых клеток, которые в настоящее время исследуются для регенеративной терапии из-за их надежной скорости пролиферации и дифференцировки, иммуномодулирующих свойств и способности генерировать клетки из всех трех зародышевых слоев1. Пуповинная ткань состоит из нескольких компартментов, таких как пуповинная кровь, субэндотелий пуповинной вены и желе Уортона (WJ), которое само по себе охватывает три нечеткие области - периваскулярную зону, межсосудистую зону и субамнион или подкладку пуповины (CL)2. Хотя uMSC могут быть изолированы от всех этих различных регионов и широко выражать ключевые маркеры MSC, нет ясности в отношении того, содержат ли эти отсеки одну и ту же популяцию uMSC или демонстрируют различия в их дифференциационных потенциалах3. Следовательно, протоколы изоляции умСК требуют большей точности в их режиме и области изоляции, надежной характеристики потенциалов дифференциации и, наконец, сравнительного анализа из разных отсеков шнура.

В этом контексте немногие исследования продемонстрировали различия в пролиферативных и дифференцирующих потенциалах uMSC между различными частями пуповины. Из них сравнительный анализ между uMSCs, выделенными из областей CL и WJ, выявил больший пролиферативный потенциал в uMSCs, полученных из CL 3,4. В отдельном исследовании uMSC, полученные из WJ, показали лучшие результаты в анализах пролиферации по сравнению с периваскулярными клетками (HUCPV)5. При изучении различий между uMSC, полученными из пуповинной крови, и uMSC, полученными из пуповинной ткани, лишенными сосудистого загрязнения, сообщалось о дифференциальной экспрессии ключевых маркеров MSC между двумя компартментами, а также об увеличении скорости пролиферации в uMSCs6, полученных из пуповинной ткани.

Из нескольких исследований, изучающих потенциалы дифференциации uMSCs в основном в тканях линии мезодермы, таких как остеогенные, адипогенные и хондрогенные линии, очень немногие предоставили подробные протоколы для миогенной дифференциации и последующей характеристики, а также сравнительный анализ между различными отсеками пуповины. В этом контексте мы разработали надежный протокол дифференцировки мышц и отметили, что uMSCs, полученные из пуповинной ткани, демонстрируют превосходные возможности миогенной дифференцировки по сравнению с пуповинной кровью6. Здесь подробно описан поэтапный протокол для выделения uMSC из всей ткани пуповины, лишенной клеток, связанных с сосудистой системой, их характеристики и их дифференцировки в миогенную линию.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Использование ткани пуповины в этом исследовании было одобрено Институциональным комитетом по исследованию стволовых клеток (IC-SCR), Комитетом по институциональной этике, Институтом науки и технологии трансляционного здравоохранения (IEC-THSTI), Комитетом по институциональной этике гражданской больницы, Гуруграм, Харьяна, и Институциональным комитетом по биобезопасности, THSTI. Образцы пуповинной ткани человека были собраны из доношенных родов во время родов. Информированное письменное согласие было получено от субъектов. Все методы проводились в соответствии с соответствующими руководящими принципами и правилами.

1. Выделение МСК из ткани пуповины

  1. Во время родов отрезают по меньшей мере 5 см пуповины, предпочтительно ближе к плаценте, и стерилизуют пуповину, смазывая внешнюю поверхность 70% этанолом. Перенесите кусок ткани пуповины последовательно из одной 50 мл коллекторной трубки, содержащей фосфатно-буферный физиологический раствор (PBS), в другую, содержащую то же самое. Транспортируйте на льду сборную трубку с именем субъекта в лабораторию в течение 1 ч.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Для более крупного исследования может быть полезно штрих-кодировать образцы, чтобы их можно было отслеживать на протяжении всего исследования. Важно отметить, что всему персоналу, работающему с тканями человека, должен быть предложен полный режим вакцинации против гепатита В.
  2. В лаборатории включите ультрафиолетовое излучение в течение 25 минут в капоте BSL-2, чтобы стерилизовать автоклавные инструменты и пипетки перед использованием.
  3. Перенесите кусок пуповинной ткани из коллекционной трубки в чашку размером 10см2 , обработанную культурой ткани, содержащую PBS, обогащенную 5 г / л глюкозы, 50 мкг / мл гентамицина, 2,5 мкг / мл амфотерицина B, 100 ЕД / мл пенициллина и 100 мкг / мл стрептомицина (схема на рисунке 1).
  4. Используя скальпель, нарежьте ткань пуповины вертикально вдоль ее продольной оси, чтобы получить два полуцилиндрических куска. Из-за перекрута пуповины и слизистой поверхности зафиксируйте ткань парой щипцов, удерживаемых в другой руке.
  5. В этот момент наблюдайте за пупочными артериями и венами и удаляйте кровеносные сосуды с помощью скальпеля, чтобы соскоблить их в одном направлении с поверхности. Промыть ткань пуповины еще раз в PBS, чтобы удалить всю остаточную кровь, связанную с тканью. Убедитесь, что соскоб мягкий, чтобы сохранить целостность клеток в WJ, окружающих сосуды.
  6. Измельчите каждую половину ткани пуповины на фрагменты размером 0,5см3 и поместите осколки просветной поверхностью вниз на блюдо. Инкубировать блюдо кратковременно в течение 10 мин в увлажненной камере с температурой 37 °C, содержащей 5% CO2.
  7. После инкубации залить блюдо, содержащее кусочки ткани пуповины, 20 мл среды, содержащей MEM Alpha Modification без L-глутамина, рибо- и дезоксирибонуклеозидов, 15% фетальной бычьей сыворотки (не инактивированной теплом) и 50 мкг/мл гентамицина. Осторожно добавьте питательную среду по бокам, чтобы предотвратить смещение тканевых эксплантов от их ориентации. Добавьте избыточную среду, чтобы учесть фракцию, которая будет впитываться тканевыми эксплантами во время инкубации.
  8. После 3 дней инкубации добавить в культуры свежую среду. Убедитесь, что культуры защищены от ударов и движения эксплантов во время работы с посудой.
  9. Через 1 неделю удаляют фрагменты тканей по отдельности с помощью стерильных щипцов и выбрасывают, используя соответствующие пакеты биологической опасности для утилизации. Сохраните существующую среду и добавьте 10 мл свежей питательной среды. Заменяйте питательную среду каждые 4 дня, пока отдельные колонии не достигнут слияния 70%.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Вполне вероятно, что клетки не будут равномерно распределены по всему блюду, так как будут отдельные пролиферативные колонии, которые необходимо контролировать для слияния со временем. Как правило, в течение месяца блюдо размером 10см2 генерирует достаточно клеток, чтобы быть разделенным на отдельное блюдо.
  10. Соберите адгезивные клетки, используя раствор трипсина/ЭДТА (1x 0,25% трипсина и 0,02% ЭДТА в растворе сбалансированной соли Хэнкса [HBSS]). Центрифугируют клеточную суспензию при 470 × г в течение 5 мин при 25 °С и повторно суспендируют клеточную гранулу в питательной среде.

2. Иммунофенотипирование и распространение uMSCS

  1. Приступают к иммунофенотипированию, как только адгезивные клетки достигнут 50-60% слияния и хорошо распространятся. Не выполняйте анализ маркеров MSC на полностью сливающихся культурах, так как это имеет тенденцию вызывать понижение регуляции ключевых маркеров MSC.
  2. После трипсинизации распределяют клеточную суспензию 1 × 106 клеток/мл в пробирках FACS (1 × 105 клеток/трубку) и окрашивают соответствующими флуорофор-связанными антителами (все разведение 1:50) в комбинации: неокрашенные; CD105 + CD90; CD105 + CD73; СД105; CD90; СД73; CD34 + CD45 (общий флуорофор); контроль изотипа для каждого флуорофора. Запишите общее количество событий не менее 10 000 на проточном цитометре для дальнейшего анализа.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Поскольку клетки анализируются для каждого маркера поверхности отдельно, наложение на подмножества ячеек не требуется.
  3. В дополнение к вышеуказанным маркерам, подтверждают наличие положительных и отрицательных поверхностных маркеров в линиях uMSC, созданных из отдельных образцов ткани пуповины (таблица 1).
  4. Анализ меченых клеток методом проточной цитометрии и определение процента клеток CD105+CD90+ и CD105+CD73+ . Анализ клеток CD105+ и CD34CD45 по отдельности.

3. Дифференциация умСК в скелетные мышцы

  1. Покрывайте пластины культуры тканей 0,01% коллагеном и 20 мкг/мл ламинина в PBS. Покрывайте эти пластины минимум 4 ч при комнатной температуре.
  2. Пластинчатые умСК при плотности 10 000 клеток/см2 в питательной среде.
  3. Когда клетки на 70% сливаются, аспирируйте питательную среду и промывайте культуры в 2 раза PBS. Добавьте к uMSCs миогенную дифференцировочную среду (M1), состоящую из DMEM + 5% конской сыворотки + 0,1 мкМ дексаметазона + 50 мкМ гидрокортизона. Для определения кинетики миогенного прогрессирования добавляйте в культуры среду М1 через день.
  4. Для определения кинетики миогенного прогрессирования анализируют uMSCs на экспрессию Pax7, MyoD, миогенина и MyHC через 2 дня, 4-5 дней, 6-7 дней и 10-14 дней соответственно.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Успех выделения умСК из пуповинной ткани составляет >95%, в отличие от плохих показателей успеха из цельноповинной крови. После успешной изоляции uMSC анализ FACS показывает, что все клетки являются CD34CD45CD105+CD90+. Однако в сравнительном анализе uMSCs, выделенные из пуповинной крови, отображают гетерогенные популяции, в которых доля клеток показывает CD34 + CD45 + CD105 + (~ 15%). Кроме того, двойные положительные CD105 + CD90 + меньше по количеству (~ 5%) (Дополнительный рисунок S1). Это приводит к снижению уровня миогенной дифференцировки среди умСК из пуповинной крови, поскольку для индукции миогенеза требуется экспрессия CD105 и CD90. uMSC также отображают выражение маркеров, перечисленных в таблице 1. Если есть загрязнение uMSC, полученных из пуповинной крови, также будет присутствие клеток CD34 + CD45 + . Это приводит к ложному количеству клеток для покрытия для миогенной дифференцировки. Признаком того, что >90% клеток являются двойными положительными для экспрессии CD105 и CD90, является то, что uMSC не привержены какой-либо мезодермальной линии и продолжают оставаться мультипотентными, поскольку экспрессия CD105 и CD90 подавляется при дифференцировке. Крайне важно использовать несколько маркеров для подтверждения фенотипов uMSC, так как не существует единого окончательного маркера uMSC. В этом анализе мы оценили наличие всех маркеров, перечисленных в таблице 1 для каждой из линий uMSC, установленных в лаборатории. Кроме того, мы определили двойной положительный статус CD105 и CD90 (рисунок 2A), а также CD105 и CD73 (рисунок 2B), гарантируя, что uMSC выражают несколько ключевых маркеров. Это необходимо, чтобы избежать загрязнения одиночных положительных клеток, которые присутствуют в количестве менее 0,05%.

Figure 1
Рисунок 1: Схема, показывающая ступенчатую изоляцию и характеристику умСК из ткани пуповины. Аббревиатура: uMSCs = мезенхимальные стволовые клетки из ткани пуповины человека. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 2
Рисунок 2: Анализ маркеров MSC в uMSC, полученных из ткани пуповины. (A) uMSC отображают экспрессию CD105 и CD90 и не экспрессируют гемопоэтические маркеры, CD34 и CD45. Показаны репрезентативные графики FACS трех линий uMSC (UCT15, UCT18 и UCT26) (N = 16). Верхний ряд панелей показывает ячейки во всех трех линиях uMSC в квадранте Q2 положительный для экспрессии CD105 и CD90. Нижний ряд панелей показывает клетки в квадранте Q1 положительные для экспрессии CD105 и отрицательные для экспрессии CD34 и CD45. (B) uMSC отображают выражение маркера MSC, CD73 (N = 16). Аббревиатура: uMSCs = мезенхимальные стволовые клетки из ткани пуповины человека. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

положительные маркеры uMSC отрицательные маркеры uMSC
СД105 СД34
СД90 СД45
СД73 СД106
СД29 HLA DR
СД44 СД31
HLA ABC СД14
СД49е СД49е
СД54
СД13

Таблица 1: Перечень положительных и отрицательных маркеров для uMSC. Аббревиатура: uMSCs = мезенхимальные стволовые клетки из ткани пуповины человека.

Для дифференцировки uMSC в миогенную линию uMSC обычно экспрессируют Pax7, маркер для клеток-предшественников в течение первых 2 дней после добавления M1, за которым следует MyoD в течение первых 4 дней добавления M1 (рисунок 3). Через 6 дней дифференцировки клетки экспрессируют белок миогенина с последующей экспрессией тяжелой цепи миозина (MyHC) между 10 днями и 14 днями индукции дифференцировки. Мы более подробно охарактеризовали кинетику миогенной экспрессии с использованием секвенирования РНК, проточной цитометрии, иммуноцитохимии, ОТ-ПЦР и западного блот-анализа для документирования поэтапной экспрессии миогенных маркеров, подтверждая надежность этого протокола. Транскриптомное секвенирование всего генома между недифференцированными uMSC и uMSC, которые были дифференцированы в скелетные мышцы, выявило повышение регуляции 907 генов в ответ на индукцию миогенной дифференцировки (рисунок 4).

Figure 3
Рисунок 3: Дифференциация uMSC в скелетные мышцы. uMSC культивировали в среде M1 в течение 2 дней, 4 дней, 7 дней и 10 дней и оценивали для (A) Pax7 через 2 дня, (B) MyoD через 4 дня, (C) экспрессии миогенина из различных линий uMSC, обозначаемых T8, T12, T14 и T25 через 7 дней, и (D) MyHC через 10 дней. Шкала стержней = (B, D) 50 мкм. Сокращения: uMSCs = мезенхимальные стволовые клетки из ткани пуповины человека; GAPDH = глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназа; MyoD = белок определения миобластов 1; MyHC = тяжелая цепь миозина; DAPI = 4',6-диамидин-2-фенилиндол; Mb = миобласт; МТ = миотубе. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 4
Рисунок 4: Сравнительное транскриптомное профилирование умСК, полученных из пуповинной крови и пуповинной ткани, дифференцированной в скелетные мышцы. Тепловая карта нормализованных подсчетов 907 генов между контрольными умСК и умСК дифференцированы в скелетные мышцы в течение 7 дней из пуповинной крови и пуповинной ткани. Диаграмма Венна (слева) показывает большее количество миогенных генов, регульгированных в uMSCs, полученных из пуповинной ткани, по сравнению с uMSCs, полученными из пуповинной крови. В приведенной ниже таблице показаны общие миогенные гены, регулируемые как в пуповинной ткани, так и в пуповинной крови. Эта цифра взята из Мишры и др.6. Сокращения: 1, 2 = биологические реплики; CB1,2 = миогенные клетки, полученные из умСК пуповинной крови; CT1, 2 = миогенные клетки, полученные из умСК ткани пуповины; coB1,2 = контрольные недифференцированные умСК из пуповинной крови; coT1, 2 = контроль недифференцированных умСК из ткани пуповины. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

С целью проведения сравнительного анализа мы сравнили умСК, выделенные из пуповинной крови и пуповинной ткани. Данные секвенирования РНК показали, что в uMSC было больше миогенных генов, полученных из миогенных клеток, полученных из пуповинной ткани, чем из пуповинной крови (рисунок 4). Данные секвенирования РНК, используемые для поддержки этого исследования, загружаются в NCBI (присоединение к SRA - GSE147114). Вкратце, тканеспецифический транскриптомный анализ с использованием базы данных PANTHER GO-slim идентифицировал цитоскелетные белки, связанные с связыванием актина и саркомерной сборкой (TPM2, LDB3, PDLIM3, FHL1, NEXN, MYOM1), транспортерами, связанными с сократительной функцией (RTN2, SLC19A2, ACHE, SCN1B, SLC19A2, JPH2, KCNJ12, ANKRD1), поддержанием мышечной массы ( FBXO32, TRIM16L, GHR), передача сигналов кальция (FKBP5) и ферментативная функция (COX7A1, PDK4) (рисунок 4). В целом, эти данные демонстрируют, что uMSC, полученные из пуповинной ткани, представляют собой компартмент, демонстрирующий надежный миогенный потенциал.

Из-за индивидуальных различий между линиями uMSC, которые могут возникнуть из-за эффективности в изоляции, гетерогенности в пределах компартмента uMSC, возраста матери и состояния здоровья матери, включая ее уровни питательных веществ, могут быть различия в скорости пролиферации и миогенных потенциалах между установленными линиями uMSC. Однако, несмотря на различия в кинетике экспрессии, общая тенденция повышения миогенности при поэтапной экспрессии миогенных маркеров сохраняется.

Дополнительный рисунок S1: Анализ маркеров MSC в uMSCs, полученных из пуповинной крови. uMSCs отображают экспрессию CD105 и гемопоэтических маркеров, CD34 и CD45. Анализ популяции CD105+ показывает, что только небольшая часть этих клеток совместно экспрессирует CD90 (N = 5). Аббревиатура: uMSCs = мезенхимальные стволовые клетки из ткани пуповины человека. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить этот файл.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Критические шаги
Критическим этапом в этом протоколе является сбор ткани в асептических условиях, от момента доставки до поддержания стерильных культур, в течение всего периода размножения. Во время сбора пуповины важно, чтобы шнур не касался какой-либо нестерилизованной поверхности и был снаружи пропитан 70% этанолом перед сбором в пробирках, содержащих PBS, дополненные антибиотиками. Важно ограничить время между забором пуповины и обработкой ткани для выделения uMSC. В случае необходимости транспортировки ткани из места сбора в лабораторию необходимо позаботиться о поддержании ткани в антибиотикосодержащих буферах и хранении ее на льду.

Модификации и устранение неполадок метода
Ключевой модификацией в этом протоколе для индуцирования миогенной дифференциации умСК является покрытие посуды 0,01% коллагеном типа 1 и 20 мкг/мл ламинина. Мы наблюдали, что миогенная прогрессия в uMSCs в присутствии среды M1 усиливается, когда условия адгезии также модулируются. Необходимо проверить, может ли использование других превосходных, хотя и дорогих, матриц, таких как Matrigel, еще больше улучшить этот протокол. Различия в выходе между отдельными образцами могут привести к тому, что некоторые ткани генерируют более низкое количество клеток. В таких случаях может быть предпочтительнее собрать большую длину ткани пуповины, которая составляет >5 см. В этом контексте в немногих отчетах использовалось 10 см пуповинной ткани для увеличения выхода умСК. В большинстве докладов, описывающих выделение умСК из ткани пуповины, использовались ферменты, разрушающие внеклеточный матрикс, для увеличения высвобождения клеток из стромы пуповины 3,5,7,8. Использование эксплантных культур в нескольких исследованиях, включая этот отчет, постоянно продемонстрировало повышенную клеточную жизнеспособность и урожайность 6,9,10. Кроме того, отсутствие необходимости выполнять сортировку клеток для очистки клеточных популяций, которая часто включается в очистку uMSC от пуповинной крови, увеличивает количество клеток и целостность.

Ограничения метода
Ключевым ограничением метода является время, необходимое для полного установления линий uMSC из отдельных образцов ткани пуповины. Как правило, для генерации каждой линии uMSC с использованием этого протокола требуется 3 недели. После этого требуется 2 недели для полной миогенной дифференцировки. Эта увеличенная продолжительность исследования может быть громоздкой в больших когортах, изучающих потенциалы дифференциации uMSC от разных участников, с целью получения информации о внутриутробной среде или прогнозирования метаболических параметров органов потомства, таких как состав тела. Вторым ограничением является гетерогенность в матрице пуповинной ткани, которая может обладать внутренними фенотипическими различиями между различными компартментами uMSC и которая может быть ответственна за потенциалы дифференциации между различными источниками. Например, uMSC из WJ демонстрируют более низкий остеогенный потенциал по сравнению с uMSCs11, полученными из CL. Поэтому этот метод не описывает различия, присущие между различными компартментами внутри самой ткани пуповины.

Значение метода по отношению к существующим методам
Используя этот протокол, мы можем получить количество клеток 1 × 104 до 1 × 106 uMSC из отдельных образцов ткани пуповины. Эти линии uMSC могут быть надежно использованы для анализов не менее 6-8 проходов. Несмотря на степень вариации клеточных фенотипов, типичных для человеческих популяций, среднее время удвоения умСК, наблюдаемое в нашей когорте из 15 женщин из Северной Индии, составило менее 2 дней6. Анализ их пролиферативных показателей с использованием включения 5-этинил-2'-дезоксиуридина (EdU) показал, что, по крайней мере, 80% клеток прошли через S-фазу в течение 6 ч6. Кроме того, uMSC из пуповинной ткани также демонстрируют низкие показатели старения, что указывает на надежность этого метода изоляции6. Ранее мы сравнивали степень миогенной индукции в умСК с использованием этого протокола с той, которая используется для индуцирования миогенеза в человеческих и мышиных плюрипотенциальных стволовых клетках 6,12. Мы обнаружили, что этот протокол является более мощным индуктором миогенной дифференциации, чем существующие протоколы.

Важность метода и его применения
Успешная клеточная и регенеративная терапия зависит от клеточной жизнеспособности и выхода, требуя большого количества клеток из ранних проходов. Таким образом, этот метод предлагает удобную альтернативу для клинического применения. Надежный протокол миогенной дифференцировки, представленный в этом отчете, и углубленная молекулярная характеристика миогенной прогрессии с использованием этого протокола в нашей работе дополняют усилия по повторению миогенеза плода и могут быть использованы в качестве модели для имитации внутриутробной среды и отражения постнатального метаболизма.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Авторы заявляют об отсутствии конкурирующих интересов.

Acknowledgments

Мы благодарим г-на Оджаса Тику за их помощь в съемках и видеопроизводстве. Мы также признаем помощь, полученную от сотрудников GARBH-Ini (Междисциплинарная группа по перспективным исследованиям и результатам родов - DBT India), медсестер и старших научных сотрудников в гражданской больнице Gurugram и доктора Паллави Кшетрапала для помощи в логистике. Эта работа была поддержана грантами, предоставленными Сучитре Гопинатх от Департамента биотехнологии, Индия (BT/09/IYBA/2015; BT/PR29599/PFN/20/1393/2018).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
4',6-diamidino-2-phenylindole (DAPI) Thermo Fisher Scientific D1306
Amphotericin B Sigma Aldrich A2411
Antibiotic solution 100x Liquid, endotoxin tested (10,000 U Penicillin and 10 mg Streptomycin/mL in 0.9% normal saline) HiMedia A001A-50mL
Anti-GAPDH antibody Sigma Aldrich G8795
Anti-MyHC antibody (My32) Novus Biologicals NBP2-50401AF647
Anti-MyoD antibody (5.8A) Novus Biologicals NB100-56511
Anti-Myogenin antibody (Clone F5D) Novus Biologicals NBP2-34616AF594
Anti-Pax7 antibody DSHB DSHB-C1-576
APC Mouse anti-human CD90 clone 5E10 BD Biosciences 559869
Collagen Type 1 Merck C8919
D (+) Glucose Sigma Aldrich G7021
Dexamethasone SIGMA D4902
FACSCanto II or FACSAria III BD Biosciences
Fetal Bovine Serum, qualified Brazil GIBCO 10270106 not to be heat-inactivated
FITC Mouse anti-human CD106 clone 51-10C9 BD Biosciences 551146
FITC Mouse anti-human CD14 clone M5E2 BD Biosciences 557153
FITC Mouse anti-human CD31 clone WM59 BD Biosciences 557508
FITC Mouse anti-human CD34 clone 581 BD Biosciences 555821
FITC Mouse anti-human CD45 clone HI30 BD Biosciences 555482
FITC Mouse anti-human CD49D clone 9F10 BD Biosciences 560840
FITC Mouse anti-human CD90 clone 5E10 BD Biosciences 555595
FITC Mouse anti-human HLA-A,B,C clone G46-2.6 BD Biosciences 557348
FITC Mouse anti-human IgG clone G18-145 BD Biosciences 555786
FlowJo software BD Biosciences
Gentamicin Sigma Aldrich G1264
Horse serum HiMedia RM1239
Hydrocortisone Merck H4001
Laminin Merck L2020
MEM Alpha Modification without L-glutamine, ribo- and deoxyribonucleosides Hyclone SH30568.FS Basal medium for uMSCs
PE Mouse anti-human CD105 clone 266 BD Biosciences 560839
PE Mouse anti-human CD44 clone 515 BD Biosciences 550989
PE Mouse anti-human CD49E clone llA1 BD Biosciences 555617
PE Mouse anti-human IgG clone G18-145 BD Biosciences 555787
PE-Cy7 Mouse anti-human CD73 CLONE AD2 BD Biosciences 561258
Phosphate buffered saline (PBS), pH=7.4 HiMedia M1866
Trypsin/EDTA solution (1x 0.25% Trypsin and 0.02% EDTA in Hanks Balanced Salt Solution (HBSS) HiMedia TCL049-100mL

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Kuroda, Y., et al. Unique multipotent cells in adult human mesenchymal cell populations. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 107 (19), 8639-8643 (2010).
  2. Troyer, D. L., Weiss, M. L. Wharton's jelly-derived cells are a primitive stromal cell population. Stem Cells. 26 (3), 591-599 (2008).
  3. Karahuseyinoglu, S., et al. Biology of stem cells in human umbilical cord stroma: In situ and in vitro surveys. Stem Cells. 25 (2), 319-331 (2007).
  4. Kita, K., Gauglitz, G. G., Phan, T. T., Herndon, D. N., Jeschke, M. G. Isolation and characterization of mesenchymal stem cells from the sub-amniotic human umbilical cord lining membrane. Stem Cells and Development. 19 (4), 491-502 (2010).
  5. Sarugaser, R., Lickorish, D., Baksh, D., Hosseini, M. M., Davies, J. E. Human umbilical cord perivascular (HUCPV) cells: A source of mesenchymal progenitors. Stem Cells. 23 (2), 220-229 (2005).
  6. Mishra, S., et al. Umbilical cord tissue is a robust source for mesenchymal stem cells with enhanced myogenic differentiation potential compared to cord blood. Scientific Reports. 10 (1), 18978 (2020).
  7. Lu, L. L., et al. Isolation and characterization of human umbilical cord mesenchymal stem cells with hematopoiesis-supportive function and other potentials. Haematologica. 91 (8), 1017-1026 (2006).
  8. Seshareddy, K., Troyer, D., Weiss, M. L. Method to isolate mesenchymal-like cells from Wharton's Jelly of umbilical cord. Methods in Cell Biology. 86, 101-119 (2008).
  9. Sotiropoulou, P. A., Perez, S. A., Salagianni, M., Baxevanis, C. N., Papamichail, M. Characterization of the optimal culture conditions for clinical scale production of human mesenchymal stem cells. Stem Cells. 24 (2), 462-471 (2006).
  10. Yoon, J. H., et al. Comparison of explant-derived and enzymatic digestion-derived MSCs and the growth factors from Wharton's jelly. BioMed Research International. 2013, 428726 (2013).
  11. Ishige, I., et al. Comparison of mesenchymal stem cells derived from arterial, venous, and Wharton's jelly explants of human umbilical cord. International Journal of Hematology. 90 (2), 261-269 (2009).
  12. Chal, J., et al. Differentiation of pluripotent stem cells to muscle fiber to model Duchenne muscular dystrophy. Nature Biotechnology. 33 (9), 962-969 (2015).

Tags

Биология развития выпуск 186
Генерация мезенхимальных стволовых клеток из ткани пуповины человека и их дифференцировка в линию скелетных мышц
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Sevak, J. K., Gopinath, S. D.More

Sevak, J. K., Gopinath, S. D. Generation of Mesenchymal Stem Cells from Human Umbilical Cord Tissue and their Differentiation into the Skeletal Muscle Lineage. J. Vis. Exp. (186), e63725, doi:10.3791/63725 (2022).

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