Bu yöntem, floresan etiketli sarkomere proteinleri ile pluripotent kök hücre türevi kardiyomiyositler kullanarak sarkomere kısaltmasını incelemek için kullanılabilir.
Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.
Yöntem makalesi
* These authors contributed equally
Bu yöntem, floresan etiketli sarkomere proteinleri ile pluripotent kök hücre türevi kardiyomiyositler kullanarak sarkomere kısaltmasını incelemek için kullanılabilir.
Pluripotent kök hücre türevli kardiyomiyositler (PSC-CM) hem embriyonik hem de indüklenmiş pluripotent kök (ES/iPS) hücrelerinden üretilebilir. Bu hücreler kardiyak hastalık modellemesi için umut verici kaynaklar sağlar. Kardiyomiyopatiler için sarkom kısaltma, yetişkin kardiyomiyositlerle hastalık fenotiplerini incelemek için kullanılan standart fizyolojik değerlendirmelerden biridir. Bununla birlikte, mevcut yöntemler PSC-CM'lerin sözleşmelliğini değerlendirmek için uygun değildir, çünkü bu hücreler faz kontrastlı mikroskopi altında görünmeyen az gelişmiş sarkomlara sahiptir. Bu sorunu gidermek ve PSC-CM'ler ile sarkom kısaltması yapmak için floresan etiketli sarkomere proteinleri ve floresan canlı görüntüleme kullanılmıştır. İnce Z hatları ve bir M-hattı sırasıyla her iki uçta ve bir sarkomun merkezinde yer almaktadır. Z-line proteinler — α-Actinin (ACTN2), Teletonin (TCAP) ve aksin ilişkili LIM proteini (PDLIM3) — ve bir M-line protein — Myomesin-2 (Myom2) — floresan proteinlerle etiketlendi. Bu etiketli proteinler endojen alellerden knock-in olarak veya adeno ilişkili virüslerden (AAV' ler) ifade edilebilir. Burada fare ve insan pluripotent kök hücrelerini kardiyomiyositlere ayırt etme, AAV üretme, canlı görüntüleme yapma ve analiz etme yöntemlerini tanıtıyoruz. Ayrıca, floresan etiketli proteinlerle sarkom kısaltmasının analizini kolaylaştıran PSC-CM'lerin desenli kültürü için polidimetilsiloksan (PDMS) pulları üretme yöntemlerini de açıklıyoruz. Sarkom kısaltmasını değerlendirmek için, dayak hücrelerinin hızlandırılmış görüntüleri elektriksel uyarım (0,5-1 Hz) altında yüksek kare hızında (saniyede 50-100 kare) kaydedildi. Hücre kasılması boyunca sarkom uzunluğunu analiz etmek için, kaydedilen zaman atlamalı görüntüler ImageJ / Fiji için bir eklenti olan SarcOptiM'e tabi tutuldu. Stratejimiz, PSC-CM'lerdeki kardiyak hastalık fenotiplerini araştırmak için basit bir platform sağlar.
Kardiyovasküler hastalıklar dünya çapında mortalitenin önde gelen nedenidir1 ve kardiyomiyopati kardiyak ilişkili ölümlerin üçüncü nedenini temsil eder2. Kardiyomiyopati, kalp kaslarını etkileyen toplu bir hastalık grubudur. İndüklenen pluripotent stem (iPS) hücrelerinin son gelişmeleri ve iPS hücrelerinin kardiyomiyositlere (PSC-CM) yönelik yönlendirilmiş farklılaşması, kardiyomiyopatinin in vitro modeli olarak hasta genomlu kardiyomiyositlerin incelenmesine kapı açmıştır. Bu hücreler kardiyak hastalıkların patofizyolojisini anlamak, moleküler mekanizmalarını ortaya çıkarmak ve farklı terapötik adayları test etmek için kullanılabilir3. Bu nedenle, hasta kaynaklı iPS hücreleri üretilmiştir (örneğin, hipertrofik kardiyomiyopati [HCM]4,5,aritmojenik sağ ventrikül kardiyomiyopatisi [ARVC]6, genişlemiş kardiyomiyopati [DCM]7ve mitokondriyal ilişkili kardiyomiyopatiler8,9). Kardiyomiyopatinin özelliklerinden biri sarkomların işlev bozukluğu ve bozulması olduğundan, sarkom fonksiyonunu düzgün bir şekilde ölçen geçerli bir araca ihtiyaç vardır.
Sarkom kısaltma, sarkom fonksiyonunu ve hayvan modellerinden ve insanlardan elde edilen yetişkin kardiyomiyositlerin sözleşmeliğini değerlendirmek için en yaygın kullanılan tekniktir. Sarkom kısaltması yapmak için faz kontrastı altında görülebilen iyi gelişmiş sarkomlar gereklidir. Bununla birlikte, PSC-CM'ler in vitro ekran az gelişmiş ve dağınık sarkomları kültüre eder ve bu nedenle, sarkom kısaltmasını düzgün bir şekilde ölçmek için kullanılamaz10. PSC-CM'lerin sözleşmelerinin sözleşmeye uygun şekilde değerlendirilmesindeki bu zorluk, kardiyak fonksiyonları in vitroolarak değerlendirmek için bir platform olarak kullanımlarını engeller. PSC-CM'lerin sözleşmelliğini dolaylı olarak değerlendirmek için atomik kuvvet mikroskopisi, mikro-post dizileri, çekiş kuvveti mikroskopisi ve empedans ölçümleri, bu hücrelerin uyguladıkları hareketin çevreleri üzerindeki etkilerini ölçmek için kullanılmıştır11,12,13. Gerçek hücresel hareketin daha sofistike ve daha az invaziv video-mikroskopi kayıtları (örneğin, SONY'den SI8000) sözleşmelerini alternatif olarak değerlendirmek için kullanılabilir, ancak bu yöntem doğrudan sarkom hareketini ölçmez veya üretimi zorlar kinetik14.
PSC-CM'lerde sarkomer hareketini doğrudan ölçmek için sarkom proteinine floresan etiketleme gibi yeni yaklaşımlar ortaya çıkıyor. Örneğin, Lifeact sarkom hareketi15,16ölçmek için filamentli aktinin (F-actin) etiketlemek için kullanılır. Genetiği değiştirilmiş iPS hücreleri, sarkom proteinlerini (örneğin, α-actinin [ACTN2] ve Myomesin-2 [MYOM2]) floresan protein17 , 18,19ile etiketlemek için başka bir seçenektir.
Bu yazıda Myom2-TagRFP (fare embriyonik sapı [ES] hücreleri) ve ACTN2-mCherry (insan iPS hücreleri) kullanılarak sarkom kısaltmasını ölçmek için zaman atlamalı görüntülemenin nasıl gerçekleştirildiğini açıklıyoruz. Ayrıca desenli bir kültürün sarkom hizalamasını kolaylaştırdığını gösteriyoruz. Ek olarak, hasta kaynaklı iPS hücrelerine yaygın olarak uygulanabilen adeno ilişkili virüsler (AAV' ler) kullanarak sarkom etiketlemesinin alternatif bir yöntemini açıklıyoruz.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
1. Fare pluripotent kök hücrelerinin farklılaşması
2. İnsan pluripotent kök hücrelerinin farklılaşması
3. Adeno ile ilişkili virüsler kullanan sarkomların floresan etiketlemesi
4. [İsteğe bağlı] PSC-CM'lerin AAV tabanlı saflaştırılması
5. PDMS pullarının hazırlanması
6. Pluripotent kök hücre türevli kardiyomiyositlerin desenli kültürü
7. Floresan mikroskop altında sarkomların hızlandırılmış görüntülemesi
8. Bir ImageJ / Fiji eklentisi olan SarcOptiM kullanılarak zaman atlamalı görüntülemenin analizi
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Darbeli PSC-CMs muhabir hatları kullanılarak sarkom kısaltması ölçülüyor. Sarkom kısaltmayı ölçmek için sarkom etiketli PSC-CM'ler kullanıldı. Hatlar myom2-RFP ve ACTN2-mCherry'yi endojen lociden ifade eder. TagRFP Myom2'yeeklendi , M-hattına lokalize olan M-proteinleri kodlarken, mCherry ACTN2'ye,Z-line18,25'eyerelleştiren α-Actinin kodlamasına girildi. Şekil 1 ve 2 ve F...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
PSC-CM'ler, kalp hastalıklarını modellemek ve ilaçların etkilerini test etmek için bir in vitro platform olarak kullanılma potansiyeline sahiptir. Bununla birlikte, PSC-CMs işlevlerini değerlendirmek için önce doğru, birleşik bir yöntem oluşturulmalıdır. Fonksiyonel testlerin çoğu PSC-CM'ler ile çalışır, örneğin elektrofizyoloji, kalsiyum geçici ve metabolizma26ve ilk hasta kaynaklı PSC-CM çalışmalarından biri long-QT sendromuhakkındaydı 27. Bununla birlikte, bir k...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
H.U. bu makaleyle ilgili bir patent başvurusunda bulundu.
Jichi Tıp Üniversitesi Rejeneratif Tıp Bölümü'ndeki tüm laboratuvar üyelerini yararlı tartışma ve teknik yardım için kabul etmek istiyoruz. Bu çalışma Japonya Tıbbi Araştırma ve Geliştirme Ajansı'nın (AMED) hibeleri ile desteklenmiştir; JP18bm0704012 ve JP20bm0804018), Japonya Bilimi Destekleme Derneği (JSPS; JP19KK0219) ve Japon Dolaşım Topluluğu (Temel Araştırma Hibesi) H.U.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| 1-Tiyogliserol | Sigma-Aldrich | M6145-25 | |
| 2-Merkaptoetanol (55mM) | Thermo Fisher Scientific | 21985-023 | |
| 2-metakriloiloksietil fosforilkolin (MPC) polimeri, | NOF Corp. | LIPIDURE-CM5206 | |
| 2-Propanol | Fujifilm wako | 166-04836 | |
| 35 mm görüntüleme kabı, polimer lamel ile (&mikro;-Çanak 35 mm, yüksek) | ibidi | 81156 | |
| AAVproR Helper Free System (AAV6) (vektörler; pHelper, pRC6, pAAV-CMV-Vector) | Takara | 6651 | |
| ACTN2-mCherry (AR12, AR21) hiPSC'ler | NA | 610B1 hiPSC hattında ACTN2'nin durdurma kodonunun etrafına TNNT2 lokusunun 3' UTR'sine ve mCherry'ye IRES-puromisine dirençli kaset yerleştirdik, başka bir yerde açıklanan bir yöntemi izleyerek (Anzai, Yöntemler Mol Biol, baskıda) | |
| B-27 Takviyesi (50X), serumsuz | Thermo Fisher Scientific | 17504-044 | |
| B-27 Takviyesi, eksi insülin | Thermo Fisher Scientific | A18956-01 | |
| B27 takviyesi (50X), eksi A Vitamini | Thermo Fisher Scientific | 12587-010 | |
| Benzonaz (25 U/&mikro; L) | Merck Millipore | 70746 | |
| Blasticidin S Hidroklorür | Fujifilm wako | 029-18701 | |
| BMP-4, İnsan, Rekombinant, | R & D Sistemleri A.Ş. | 314-BP-010 | |
| Sığır Serumu Albümini | Sigma-Aldrich | A4503-100g | |
| C59, Wnt Antagonisti (WntC59) | abcam | ab142216 | |
| CAD çizim yazılımı, | Robert McNeel and Associates, WA, ABD | Rhinoceros 6.0 | |
| Santrifüj ultrafiltrasyon ünitesi (100k MWCO), Vivaspin-20 | Sartorius | VS2042 | |
| CHIR99021 | Cayman | 13122 | |
| Krom aşındırıcı | Nihon Kagaku Sangyo Co., Ltd., Japonya | N14B | |
| Krom maskesi, AZP1350 | Clean Surface Technology Co., Japan | CBL2506Bu-AZP | |
| Dr. GenTLE Yağış Taşıyıcı (20mg/mL Glikojen, 3 M Sodyum Asetat (pH 5.2))Takara | 9094 | ||
| Dulbecco' ile kaplanmıştır. s Modifiye Kartal' s Orta (DMEM) - yüksek glikoz | Sigma-Aldrich | D6429-500 | |
| Dulbecco' s Modifiye Kartal' s Orta (DMEM) - sodyum piruvat içermeyen yüksek glikoz | Sigma-Aldrich | D5796 | |
| Etanol (99.5) | Fujifilm wako | 057-00456 | |
| Fetal Sığır Serumu | Moregate | 59301104 | |
| FGF-10, İnsan, Rekombinant, R | & D Sistemleri A.Ş. | 345-FG-025 | |
| Fibroblast Büyüme Faktörü (bazik), insan, rekombinant | Fujifilm wako | 060-04543 | |
| Domuz derisi tozundan elde edilen jelatin | Sigma-Aldrich | G1890-100g | |
| Glasgow Minimum Temel Orta (GMEM) | Sigma-Aldrich | G5154-500 | |
| CAM ALT kültür plakaları | MatTek | P24G-1.5-13-F/H | |
| Jambon ve Öğr. s F-12 | Thermo Fisher Scientific | 11765-062 | |
| Iscove'un Modifiye Dulbecco'nun Ortamı (IMDM) | Thermo Fisher Scientific | 12440-061 | |
| L-alanin-L-glutamin (GlutaMAX Takviyesi, 200mM) | Thermo Fisher Scientific | 35050-061 | |
| L (+) - Askorbik Asit Sodyum Tuzu | Fujifilm wako | 196-01252 | |
| Laminin-511 E8 parçası ( LN511-E8, iMatrix-511) | Nippi | 892012 | |
| Maske hizalayıcı | Union Optical Co., Ltd., Japonya | PEM-800 | |
| Maskesiz litografi aracı | NanoSystem Solutions, Inc., Japonya | D-Light DL-1000 | |
| MEM Esansiyel Olmayan Amino Asit Çözeltisi (100X) | Thermo Fisher Scientific | 11140-050 | |
| Millex-HV Şırınga Filtre Ünitesi, 0.45 &; m, PVDF (0.45-&mikro; m filtresi) | Merck Millipore | SLHVR33RS | |
| Myom2-RFP (SMM18) | NA | Önceki makalemizde geliştirilmiştir (Chanthra, Sci Rep, 2020) | |
| N-2 Takviyesi (100X) | Thermo Fisher Scientific | 17502-048 | |
| ORCA-Flash4.0 V3 dijital CMOS kamera | Hamamatsu | C13440-20CU | |
| PD0325901 | Stemgent | 04-0006-10 | |
| Penisilin-Streptomisin (10.000 U/mL) | Thermo Fisher Scientific | 15140-122 | |
| Petri kabı | Sansei medical co. Ltd | 01-004 | |
| Fenol / Kloroform / İzoamil alkol (25: 24: 1) | Nippon Gene | 311-90151 | |
| Polidimetilsiloksan (PDMS) elastomer | Dow Corning Corp., MI, ABD | SILPOT 184 | |
| polietilenimin MAX (MW. 40.000) | Polibilim | 24765-1 | |
| Pozitif fotorezist geliştiricisi | Tokyo Ohka Kogyo Co. , Ltd., Japonya | NMD-3 | |
| PowerUp SYBR Green Master Mix | Thermo Fisher Scientific | A25742 | |
| Proteinaz K | Takara | 9034 | |
| Puromisin Dihidroklorür | Fujifilm wako | 166-23153 | |
| Rekombinant İnsan / Fare / Sıçan Aktivin Bir Protein R | & D Sistemleri A.Ş. | 338-AC-050 | |
| Rekombinant tripsin benzeri proteaz (rTripsin; TrypLE ekspres) | Thermo Fisher Scientific | 12604-039 | |
| RPMI1640 Orta | Thermo Fisher Scientific | 11875-119 | |
| Silikon gofret | Matsuzaki Seisakusyo Co., Ltd., Japonya | NA | |
| Sodyum Piruvat (100 mM) | Thermo Fisher Scientific | 11360-070 | |
| Spin-coater | Mikasa Co., Ltd., Japonya | MS-A100 | |
| Eğirme konfokal mikroskopi | Oxford Instruments | Andor Dragonfly İplik Disk Sistemi | |
| StemSure LIF, Fare, rekombinant, Çözelti (10^6U) | Fujifilm wako | 195-16053 | |
| SU-8 3010 | Kayaku Advanced Materials, Inc., MA, ABD | SU-8 3010 | |
| SU-8 geliştirici | Kayaku Advanced Materials, Inc., MA, ABD | SU-8 geliştirici | |
| Tris-EDTA | Nippon Gen | 314-90021 | |
| Vasküler Endotelyal Büyüme Faktörü-A165 (VEGF), İnsan, rekombinant | Fujifilm wako | 226-01781 |
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.