Pluripotent kök hücrelerden türetilen hepatositler, mitokondriyal ve aktive edilmiş lökosit hücre adezyon molekülünün (CD166 olarak da bilinen ALCAM) bir kombinasyonu kullanılarak hücre sıralama yoluyla saflaştırılabilir.
Yöntem makalesi
Pluripotent kök hücrelerden türetilen hepatositler, mitokondriyal ve aktive edilmiş lökosit hücre adezyon molekülünün (CD166 olarak da bilinen ALCAM) bir kombinasyonu kullanılarak hücre sıralama yoluyla saflaştırılabilir.
İnsan embriyonik kök (ES) ve indüklenmiş pluripotent kök (iPS) hücreleri, sınırsız çoğalmaları ve pluripotent özellikleri nedeniyle ciddi şekilde hastalıklı organları tedavi etmek için hücre bazlı rejeneratif tıpta potansiyel uygulamalara sahiptir. Bununla birlikte, insan ES/iPS hücrelerini %100 saf hedef hücre tiplerine ayırmak, çevreye karşı yüksek hassasiyetleri nedeniyle zordur. Transplantasyondan sonra tümörijenez, kontamine olmuş, çoğalan ve farklılaşmamış hücrelerden kaynaklanır ve bu da rejeneratif tıbbın güvenli bir şekilde gerçekleştirilmesi için yüksek saflaştırma teknolojisini gerekli kılar. Tümör oluşumu riskini azaltmak için, insan iPS hücresinden türetilen hepatositler için yüksek saflaştırma teknolojisi geliştirilmiştir. Yöntem, genetik modifikasyon olmadan yüksek mitokondriyal içerik ve hücre yüzeyi işaretleyicisi ALCAM'ın (aktive edilmiş lökosit hücre adezyon molekülü) bir kombinasyonunu kullanarak FACS (floresanla aktive edilen hücre sıralama) kullanır. Bu yöntem kullanılarak saflaştırılan hepatositlerin %97 ± %0.38'i (n=5) albümin protein ekspresyonu sergilemiştir. Bu makale, insan iPS hücreleri için hepatositlere en güncel iki boyutlu farklılaşma yöntemine uygulandığı gibi, bu yöntem için ayrıntılı prosedürler sağlamayı amaçlamaktadır.
Embriyonik ve indüklenmiş pluripotent kök hücreler (sırasıyla ES ve iPS), rejeneratif tedaviler için umut verici hücre kaynakları olarak kabul edilir. Bununla birlikte, bu hücreleri belirli hedef hücre tiplerine ayırmanın verimliliği, aynı hücre hattını, protokolü ve deneyci 1,2,3,4 kullanıldığında bile değişebilir. Bu değişkenlik, insan ES/iPS hücrelerinin çevrelerine karşı yüksek hassasiyetine bağlanabilir. Bu nedenle, şu anda tutarlı bir şekilde saf hedef hücreler elde etmek zordur. Son derece güvenli rejeneratif tıp elde etmek için, terapötik hücrelerde proliferatif hücreleri ve farklılaşmamış kök hücreleri ortadan kaldırmak çok önemlidir ve hedef hücreler için gelişmiş saflaştırma teknolojisi esastır 5,6,7.
Hücre sıralayıcı, tek tek hücreleri anında analiz eden ve floresan sinyal güçlerine dayalı olarak ilgilenilen canlı hücreleri sıralayan ve umut verici bir çözüm sunan bir cihazdır. Bu, hücre tipine özgü yüzey belirteçlerinin antikor boyaması yoluyla veya hücre tipine özgü raportör gen ekspresyonları kullanılarak gerçekleştirilebilir. Bu tekniği kullanarak, pluripotent kök hücre kaynaklı kardiyomiyositler 8,9,10 ve hepatositler 11,12'nin saflaştırılması yöntemleri hakkında birkaç rapor vardır. Hattori ve ark. bir hücre sıralayıcı13 kullanarak yenilikçi bir mitokondriyal saflaştırma yöntemi geliştirdi. Kardiyomiyositlerin mitokondriyal aktivite yoluyla yüksek enerji taleplerine sahip olduğu gerçeğinden yararlanarak, hücrelerin canlı mitokondri gösterge boyası TMRM (tetrametilrodamin metil ester) ile boyanması, çeşitli hücre tipleri içeren insan ES hücresinden türetilmiş embriyoid cisimlerinden FACS ile kardiyomiyositleri etiketlemek ve yüksek oranda saflaştırmak için kullanılabilir. Tümörjenitenin yokluğu, saflaştırılmış kardiyomiyositlerle teratom oluşum testleri ile doğrulandı. Ayrıca, Yamashita ve ark. beklenmedik bir şekilde, yüksek mitokondriyal aktiviteye ve ALCAM pozitif ekspresyona sahip fraksiyonları izole ederek insan ES hücresinden türetilmiş embriyoid cisimlerinden hepatositleri saflaştırmak için bir yöntem keşfettiler14. Bu yöntemin mantığı, hepatositlerin besin metabolizması ve detoksifikasyon için yüksek ATP tüketimleri nedeniyle nispeten yüksek sayıda mitokondriye sahip olmaları15 ve hepatositlerin, hücre yapışması ve göçünde rol oynayan immünoglobulin süper ailesinin bir üyesi olan ALCAM'ı eksprese etmesidir16.
Pluripotent kök hücre türevli hepatositler için önceki yüksek saflaştırma yöntemleri genetik modifikasyonlar gerektiriyordu ve genetik olmayan saflaştırma yöntemleri düşük verimliliğe sahipti17. Mitokondriyal genetik olmayan yöntem, yüksek saflık elde etmek için değer taşır. Hepatik progenitör hücrelere ihtiyaç duyulduğunda CD133 ve CD13 veya Dlk1 tabanlı yöntemler18,19 seçilebilir. Genom düzenleme teknolojisinin doğruluğu ilerlemiş olsa da, öngörülemeyen genomik değişikliklerin (örneğin, karsinogenez) potansiyel riski tamamen ortadan kaldırılamaz. Genetik modifikasyon içermeden mitokondriyal aktiviteye dayalı yöntemler bu tür risklerden muaf olabilir.
Yenidoğan sıçan kardiyomiyositlerinde çeşitli mitokondriyal indikatörlerin incelenmesi sonucunda, TMRM'nin 24 saat içinde tamamen kaybolduğu, diğer boyaların ise en az 5 gün kaldığı gözlenmiştir13. Ayrıca, TMRM ve JC-1'in 3- (4,5-dimetil-tiyazol-2-il) -2,5-difeniltetrazolyum bromür (MTT) testi ile değerlendirildiğinde hücre canlılığını etkilemediğini, diğer boyaların ise hücre canlılığı üzerinde farklı etkiler gösterdiğini belirtmek önemlidir13. TMRM daha yüksek güvenlik gösterir.
Bugüne kadar, üç boyutlu (3D) embriyoid cisim oluşumuna kıyasla farklılaşmayı indüklemek için daha etkili yaklaşımlar olarak birkaç iki boyutlu (2D) farklılaşma yöntemi geliştirilmiştir. Bunun nedeni, kademeli farklılaşmayı indükleyen bileşiklerin veya sitokinlerin, hücrelere 3 boyutlu bir alanda değil, 2 boyutlu bir düzlemde eşit şekilde uygulanabilmesidir. Bu çalışmada, daha önce bildirilen yöntem20 , insan iPS hücresinden türetilmiş hepatositlere farklılaşmayı indüklemek için modifiye edilmiştir. Burada, insan iPS hücrelerinden türetilen hepatositlerin güncel 2D farklılaşması ve saflaştırılması için prosedürlerin ayrıntıları açıklanmaktadır.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Bu çalışmada ticari olarak elde edilen insan iPS hücreleri (253G1 suşu) kullanılmıştır (bkz.
1. İnsan iPS hücrelerinin bakımı
2. 2D kültürlerde insan iPS hücrelerinin hepatik farklılaşması
NOT: Günlük karaciğer farklılaşması programı için Şekil 1A'ya bakın. İşlem boyunca, 6 oyuklu kültür plakaları kullanın ve her bir oyuğa 2 mL belirtilen yıkama veya kültür ortamı ekleyin. Hücre kültürü durumunu 37 °C'de %100 nem, %5 CO2 ve %20 O2'de koruyun.
3. İnsan iPS hücrelerinden türetilen hepatositlerin saflaştırılması için hücre hazırlığı
4. İnsan iPS hücrelerinden türetilen hepatositlerin FACS analizleri ve sınıflandırılması
5. İnsan iPS hücrelerinden türetilen hepatositlerin tespiti için immünositokimya
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
İnsan iPS hücrelerinin 2D kültür (Şekil 1A) ve temsili hücre özellikleri (Şekil 1B) yoluyla hepatositlere farklılaşmasını indükleyen işlemlerin zaman çizelgesi gösterilmektedir. Yaklaşık olarak farklılaşma 12. günde, hücreler, hepatositlerin karakteristiği olan poligonal hücre şekilleri ve yuvarlak çekirdekler sergilemeye başladı. Bazı hepatositler ayrıca çoklu çekirdeklenme gösterdi.
Farklılaşma 27. günde hücreler kullanılarak FACS a...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Besin metabolizması ve detoksifikasyondaki işlevleri nedeniyle, hepatositler diğer hücre tiplerine kıyasla nispeten daha fazla sayıda mitokondriye sahiptir15. ALCAM, immünoglobulin süper ailesinin bir üyesidir ve hücre yapışması ve göçünde rol oynar. Hepatik, epitelyal, lenfositik, miyeloid, fibroblast ve nöronal hücreler dahil olmak üzere çeşitli hücre tiplerinde eksprese edilir16. Mitokondri bazlı yöntem ve ALCAM antikorunun bir kombinasyonu kullanılarak, insan iPS hücres...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yazarların ifşa edecek hiçbir şeyi yok.
Bu çalışma Milli Eğitim, Kültür, Spor, Bilim ve Teknoloji Bakanlığı hibe numarası [23390072] tarafından desteklenmiştir.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| 253G1 insan iPS hücre hattı | RIKEN BioResource Araştırma Merkezi | HPS0002 | |
| %4 paraformaldehit | FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation | 163-20145 | |
| Activin A Solüsyonu, İnsan, Rekombinant | NACALAI TESQUE, INC. | 18585 | |
| Anti-Çekirdek Antikoru, klon 235-1 | Chemicon | MAB1281 | İnsan nükleer antijenine karşı antikor |
| B-27 Takviyesi (50x), serum içermez | Thermo Fisher Scientific | 17504044 | |
| BD FACSAria III | BD Biosciences | Hücre sıralayıcı | |
| CHIR-99021 | MedChemExpress | HY-10182 | |
| Ciclosporin A | FUJIFILM Wako Saf Kimya Şirketi | 035-18961 | |
| Kollajenaz | FUJIFILM Wako Saf Kimya Şirketi | 034-22363 | |
| Corning Matrigel Büyüme Faktörü Azaltılmış (GFR) Bodrum Membran Matrisi | Corning | 354230 | Jel benzeri bazal membran matrisi |
| CultureSure Y-27632 | FUJIFILM Wako Saf Kimya Şirketi | 036-24023 | KAYA inhibitörü |
| Deksametazon | FUJIFILM Wako Saf Kimya Şirketi | 047-18863 | |
| Dimetil sülfoksit (DMSO) | FUJIFILM Wako Saf Kimya Şirketi | 047-29353 | |
| Eşek Anti-Keçi IgG (H + L) Çapraz Adsorbe Edilmiş İkincil Antikor, Alexa Fluor 488 | Thermo Fisher Scientific | A-11055 | |
| Eşek anti-Fare IgG (H + L) Yüksek Çapraz Adsorbe Edilmiş İkincil Antikor, Alexa Fluor 546 | Thermo Fisher Scientific | A10036 | |
| Eşek Anti-Tavşan IgG (H + L) Yüksek Çapraz Adsorbe Edilmiş İkincil Antikor, Alexa Fluor 488 | Thermo Fisher Scientific | A-21206 | |
| Falcon 5 mL Yuvarlak Alt Polistiren Test Tüpü, Hücre Süzgeci Çıtçıtlı Kapaklı | Corning | 352235 | |
| Fetal Sığır Serumu | Biowest | 51820-500 | |
| GlutaMAX Takviyesi | Thermo Fisher Scientific | 35050061 Dipeptid L-Alanil-L-Glutamin | |
| İnsan / Fare / Sıçan / Köpek ALCAM / CD166 Antikor | R & D Systems | AF1172 | |
| Hidrokortizon 21-hemisüksinat sodyum tuzu | Sigma-Aldrich | H2270 | |
| iMatrix-511 ipek | Nippi 892021 | ||
| ImmunoBlock | KAC | CTKN001 | Engelleme çözümü |
| ITS-G Takviyesi (ve kez; 100) | FUJIFILM Wako Saf Kimya Şirketi | 090-06741 | |
| Leibovitz'in L-15 Orta | FUJIFILM Wako Saf Kimya Şirketi | 128-06075 | |
| N-Heksanoik-Try-Ile-(6)-amino Heksanoik amid (Diheksa) | Toronto Araştırma Kimyasalları | H293745 | |
| Poliklonal Tavşan Anti-İnsan Albümini | Dako | A0001 | |
| Polioksietilen Sorbitan Monolaurat (Tween 20) | NACALAI TESQUE, INC. | 28353-85 | |
| RPMI-1640 | FUJIFILM Wako Saf Kimya Şirketi | 189-02025 | |
| Sodyum L-Askorbat | NACALAI TESQUE, INC. | 03422-32 | |
| StemFit AK02N | REPROCELL | RCAK02N | |
| TBS (10x) | NACALAI TESQUE, INC. | 12748-31 | |
| Tetrametilrodamin, metil ester (TMRM) | Thermo Fisher Scientific | T668 | |
| Triton X-100 | NACALAI TESQUE, INC. | 28229-25 | |
| Tripan Mavisi Çözeltisi | NACALAI TESQUE, INC. | 20577-34 | |
| TRYPSIN 250 | Difco | 215240 | |
| Triptoz fosfat suyu çözeltisi | Sigma-Aldrich | T8159 |
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste
İzin iste