In-vitro-Differenzierung von embryonalen Stammzellen der Maus (mES) Zellen unter Verwendung des Hanging-Drop-Methode

Biology

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Summary

Dieses Video zeigt, wie in vitro-Differenzierung von embryonalen Stammzellen der Maus, um Embryoidkörpern mit dem hängenden Tropfen-Methode durchzuführen.

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Wang, X., Yang, P. In vitro Differentiation of Mouse Embryonic Stem (mES) Cells Using the Hanging Drop Method. J. Vis. Exp. (17), e825, doi:10.3791/825 (2008).

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Abstract

Stammzellen haben die bemerkenswerte Potenzial, sich in viele verschiedene Zelltypen zu entwickeln. Wenn eine Stammzelle teilt, jede neue Zelle die Möglichkeit, entweder eine Stammzelle bleiben oder zu werden eine andere Art von Zelle mit einer spezialisierten Funktion hat, ist dieser viel versprechenden wissenschaftlichen führenden Wissenschaftler auf die Möglichkeit der zell-basierte Therapien zur Behandlung von Krankheiten zu untersuchen. Wenn Kultur in Suspension ohne antidifferentiation Faktoren, embryonalen Stammzellen spontan zu differenzieren und bilden dreidimensionale vielzelligen Aggregaten. Diese Zellaggregate heißen Embryoidkörpern (EB). Hanging drop Kultur ist ein weit verbreitetes EB Bildung Induktion Methode. Die abgerundeten unteren hängenden Tropfen ermöglicht die Aggregation von ES-Zellen, die bieten mES Zellen können ein gutes Umfeld für die Bildung EBs. Die Zahl der ES-Zellen in einem hängenden Tropfen aggregatied kann durch Variation der Anzahl der Zellen in der ersten Zellsuspension als ein Tropfen aus dem Deckel der Petrischale aufgehängt werden gesteuert werden. Mit dieser Methode können wir reproduzierbar Form homogener EBs aus einer vorgegebenen Anzahl von ES-Zellen.

Protocol

  1. Verkleistern T75 Kolben unter Verwendung einer 0,1% igen Gelatinelösung und inkubieren Platte in einem 37 ° C, 5% CO 2 Gewebekultur-Inkubator über Nacht einen Tag vor.
  2. Nehmen Sie die MES-Zellen aus inkubieren, absaugen des Mediums, spülen Sie die ES Zellkultur mit PBS, fügen 0,05% Trypsin-Lösung zur Beschichtung der Boden der Schale (2 ml/100mm Platte).
  3. Bei 37 ° C für ca. 1 Minute, bis die Zellen Häutung sind von der Platte.
  4. Vorsichtig verreiben (Pipette nach oben und unten) die trypsiniert Zellen vier Minuten vor sechs Mal die ES-Zellen mit einem eingesteckt Pasteurpipette zu dispergieren,. Übertragen Sie die verstreut ES-Zellen in einer 15-ml konische Zentrifugenröhrchen mit vorgewärmten (37 ° C) mES Medium.
  5. Sammeln Sie die Zellen durch Zentrifugation. Den Überstand aspirieren, 10 ml MES-Medium und Pipette auf und ab zu einer einzigen Zelle Suspension bilden.
  6. Übertragen Sie die Zellsuspension in eine T75-Kolben vorbeschichtet mit 0,1% Gelatine und bei 37 ° C mit 5% CO 2 für 1 Stunde

    * Nach einer Stunde wurden die Fibroblasten auf der Platte befestigt, aber die Stammzellen bleiben in dem Medium. Pipette das Medium, um die Stammzellen zu sammeln.

  7. Spin die Zellen bei 1000 rpm für 5 min und absaugen der MES-Medium. Dann fügen Sie weitere 10 ml MES-Differenzierungsmedium und Zellen durch repetitive Pipettieren, bis es erscheint zu einer feinen Suspension von Zellen sein.
  8. Zählen von Zellen mit einer Zählkammer verwenden Differenzierung Medium, um die Stammzell-Suspension auf eine Konzentration von 400 bis 500 Zellen pro 20 ul (20ul/drop) in einem sterilen Becken zu verdünnen.
  9. Deckel abheben, vorsichtig umdrehen und platzieren Sie sie auf der Oberseite der Schale mit 10 ml PBS. Mit einer Mehrkanal-Pipette, um Reihen von 20 ul Tropfen auf dem up-turned innere Oberfläche des Deckels des Gewebes Kulturschale.
  10. Vorsichtig die Schale in den Brutschrank für 2 Tage. Nach zwei Tagen, sorgfältig über die Platte abdecken wiederum absaugen 180 ul frisch Differenzierungsmedium und setzte einige Tropfen in die Vertiefung einer 96-well ultratiefen Befestigungsplatte. Dann Pickup der Tropfen mit der Pipette und übertragen Tropfen, one-by-one, die 96-Well-Platte. Legen Sie die Platten in den Inkubator ungestört für 3 Tage.
  11. Coat jede Vertiefung einer 48-well Zellkultur-Platte mit 300ul von 0,1% Gelatine. Nach Zugabe der Gelatine, inkubieren Sie die Platte über Nacht bei 37 ° C einen Tag im Voraus vor der Übertragung der Ebs.
  12. Am nächsten Tag absaugen die Gelatine aus den 48-Well-Platte. Dann fügen Sie 300 ul der Differenzierung Medium in jede Vertiefung. Übertragen Sie die EBs aus den 96-Well-Platten, die 48 gut Gelatine-beschichteten Platten one-by-one. Ändern Sie das Medium am nächsten Tag und ändern Sie dann das Medium jeden zweiten Tag zu den Zellen aufrecht zu erhalten.
  13. Spontane cardiaomyocyte Kontraktionen sollte innerhalb von 7 Tagen evident.

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Discussion

Die Nachteile der hängenden Tropfen-Methode sind wie folgt: das flüssige Volumen eines Tropfens auf weniger als 50ul begrenzt durch die Aufrechterhaltung hängende Tropfen auf dem Deckel durch die Oberflächenspannung, und es ist unmöglich, das Medium für hängende Tropfen zu ändern. Die Beobachtung der Bildung von EBs in Tropfen direkt mit der Mikroskopie ist auch sehr schwierig während der Kultivierung. Weiter mehr, der hängende Tropfen-Methode aus zwei Schritten besteht, kann daher eine Reihe von Schritt des hängenden Tropfen Methode lästig sein.

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Materials

Name Type Company Catalog Number Comments
DMEM Reagent GIBCO, by Life Technologies 11965-092
Fetal Bovine Serum(FBS) Reagent Hyclone SH30070.03
L-Glutamine Reagent GIBCO, by Life Technologies 25030
Non-Essential Amino Acids Reagent GIBCO, by Life Technologies 11140-050
Penicllin / Streptomycin Reagent GIBCO, by Life Technologies 15140-122
Sodium Pyruvate Reagent GIBCO, by Life Technologies 11360-70
β-mercapt–thanol Reagent Chemicon International ES-007-E
leukemia inhibitory factor(LIF) Reagent Chemicon International LIF2005
96-well ultralow attachment plate Tool Corning 3474

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Wobus, A. M., Wallukat, G., Hescheler, J. Pluripotent mouse embryonic stem cells are able to differentiate into cardiomyocytes expressing chronotropic responses to adrenergic and cholinergic agents and Ca2+ channel blockers. Differentiation. 48, 173-182 (1991).
  2. Metzger, J. M., Lin, W. I., Samuelson, L. C. Transition in cardiac contractile sensitivity to calcium during the in vitro differentiation of mouse embryonic stem cells. J Cell Biol. 126, (1994).

Comments

7 Comments

  1. Dear Doctor Xiang Wang,  your technique appear useful and very interesting. I' m studying mES and I want to differentiate them into simple embryoid bodies, but not into predefinite cells. So I have a question for you. The differentiation medium could be a stem cell medium just without LIF? Or do I need to add some elements to my medium to produce embryoid bodies? Thank you very much and best regards,  Barbara Tondelli.

    Reply
    Posted by: Anonymous
    October 8, 2008 - 7:13 AM
  2. hi, i work together w/ xiang. he returned to china so i asked him to respond to you but in case he dŒsn't, let me answer: 1. yes. embryoid bodies can be made w/ the stem cell medium w/o lif. you need to create a voumetric clusters. this could be done using the hanging drop method or plate in cluster of cells. we have had best exerience making hanging drop. hope this helps.   phil

    Reply
    Posted by: Anonymous
    October 8, 2008 - 12:09 PM
  3. Hello I want to know the function and concentration here of sodium pyvurate. Can the heartbeat appear in a differentiation medium without sodium pyvurate? And if the plates are taken out sometimes during the suspension culture period, dŒs it matter so much? I've been trying but no cardiocytes seemed to appear, and I cannot find the key to this. Thank you a lot!  

    Reply
    Posted by: Anonymous
    November 7, 2008 - 3:02 AM
  4. Dear Huijun Zhu,   I use 1mM Sodium pyvurate for mESC culturing. Sodium pyvurate works mostly  as  an additional source  energy. It also have protective effects against hydrogen peroxide.  According to my experience,  Sodium pyruvate is not necessary for differentiation. It 's not good for moving  out of the incubate when the EBs are in hanging drop situation. It should be fine to take out the plate carefully and take a simple look once they were in ultralow attachment plates. Hope this helps, Good luck!   Xiang Wang  
     

    Reply
    Posted by: Anonymous
    November 10, 2008 - 8:00 AM
  5. Thank you Xiang Wang! The cardiaomyocyte contractions became obvious after 9days. But the contraction of a certain area became weaker and finally disappeared. Is it  normal or something gŒs wrong? And how can I purify the cardiaomyocytes? How can I increase the percent of the cardiomyocytes? Thank you a lot!

    Reply
    Posted by: Anonymous
    November 18, 2008 - 3:59 AM
  6. Dear Doctor Xiang Wang

    is necessary to add gelatin on the plate or not??

    Reply
    Posted by: Anonymous
    June 12, 2009 - 10:42 AM
  7. Dear Doctor Xiang Wang,

    is it possible to split the cardiomyocytes? Or how can i isolate them, to start my assays with them?
    Thank you very much.

    Kind regards

    Reply
    Posted by: Anonymous
    April 26, 2011 - 11:27 AM

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