Summary

Sammlung von Serum- und Feeder-freie Maus embryonale Zellen konditionierten Medium für eine zellfreie Ansatz Stem

Published: January 08, 2017
doi:

Summary

Dieses Protokoll liefert ein Verfahren für die Gewinnung von embryonalen Maus-Stammzellen (MESC) -conditioned Medium (MESC-CM), abgeleitet von Serum (fötales Rinderserum, FBS) – und Feeder (Maus embryonale Fibroblasten, MEFs) -freien Bedingungen für eine Zelle -freie Ansatz. Es kann für die Behandlung von Hautalterung und Alterungs-assoziierten Erkrankungen Anwendung finden.

Abstract

The capacity of embryonic stem cells (ESCs) and induced pluripotent stem cells (iPSCs) to generate various cell types has opened new avenues in the field of regenerative medicine. However, despite their benefits, the tumorigenic potential of ESCs and iPSCs has long been a barrier for clinical applications. Interestingly, it has been shown that ESCs produce several soluble factors that can promote tissue regeneration and delay cellular aging, suggesting that ESCs and iPSCs can also be utilized as a cell-free intervention method. Therefore, the method for harvesting mouse embryonic stem cell (mESC)-conditioned medium (mESC-CM) with minimal contamination of serum components (fetal bovine serum, FBS) and feeder cells (mouse embryonic fibroblasts, MEFs) has been highly demanded. Here, the present study demonstrates an optimized method for the collection of mESC-CM under serum- and feeder-free conditions and for the characterization of mESC-CM using senescence-associated multiple readouts. This protocol will provide a method to collect pure mESC-specific secretory factors without serum and feeder contamination.

Introduction

Das Ziel dieses Protokolls ist embryonalen Maus-Stammzellen (MESC) -conditioned Medium (MESC-CM) von serum- und Feeder-freien Kulturbedingungen zu sammeln und ihre biologischen Funktionen zu charakterisieren.

Im Allgemeinen haben embryonale Stammzellen ( ES- Zellen) ein großes Potential für die regenerative Medizin und Zelltherapie aufgrund ihrer Pluripotenz und Fähigkeit zur Selbsterneuerung 1-3. Jedoch hat die direkte Transplantation von Stammzellen mehrere Einschränkungen, wie Immunabstoßung und Tumorbildung 4,5. Daher kann ein zellfreier Ansatz eine alternative therapeutische Strategie für die regenerative Medizin zur Verfügung stellen und Alterungs Interventionen 6,7.

Seneszenz wird als ein zelluläres Pendant zur Alterung von Geweben und Organen betrachtet, von einem permanenten Zustand der Wachstumsarrest, veränderte Zellphysiologie und Verhalten charakterisiert. Altern ist der Hauptrisikofaktor für weit verbreitete Krankheiten wie Krebs, Herz-Kreislauf- Erkrankungen, typ – 2 – Diabetes und neurodegenerative Krankheit 8. Einer der offensichtlichen Merkmale des Alterns ist der Rückgang der regenerative Potenzial von Geweben, die durch Stammzellalterung und Erschöpfung 9 verursacht wird. Viele Studien haben signifikante pharmakologische Moleküle gezeigt, wie Rapamycin 9, Resveratrol 10 und Metformin 11 und hämatogenen systemische Faktoren, nämlich GDF11 12, die die Fähigkeit haben konsequent Alterung verzögern und die Lebensdauer verlängern.

In der vorliegenden Studie wurde MESC-CM wurde ohne Serum (fötales Rinderserum, FBS) und feeder (Maus embryonale Fibroblasten, MEFs) -Schichten geerntet, um die Kontamination von Serumfaktoren und sekretorischen Faktoren von MEFs auszuschließen. Diese Bedingungen erlaubt eine serum-und Feeder-freie CM, die folglich die genaue Identifizierung von MESC spezifischen sekretorischen Faktoren aktiviert.

Diese vorgeschlagene Protokoll ist sehr leistungsfähig, relativ kostengünstig und einfachzu bedienen. Diese Technik liefert einen Einblick in die Charakterisierung von MESC abgeleiteten löslichen Faktoren, die eine anti-Seneszenz Wirkung vermitteln kann, die für die Entwicklung eines sicheren und potenziell vorteilhaft zellfreien therapeutischen Ansatz zur Interventionen für alterungs assoziierten Krankheiten und andere regenerative verwendet werden kann, Behandlungen.

Protocol

HINWEIS: Ein Schema des serum- und feeder freien CM Sammelprotokoll ist in Abbildung 1 dargestellt. 1. Materialien (Herstellung von MEF, Medium, Platten, und Lösungen) Bereiten Sie 500 ml Medium zur Kultur der MEFs. Ergänzung nach Dulbecco modifiziertem Eagle-Medium (DMEM) mit 10% FBS (ESC-Qualität), 50 Einheiten / ml Penicillin und 50 mg / ml Streptomycin. Isolieren MEFs von Embryonen nach einer etablierten Routine – Protokoll 13 und halten sie in MEF Medium. …

Representative Results

Ursprünglich mESCs sind auf einem MEF Feeder in MESC Medium mit FBS und andere Ergänzungen (1A und 2A) gehalten. CM wurde von mESCs in der verkleinerten Serum Medien ohne Feeder – Schicht, FBS oder andere Ergänzungen (1B und 2B) gesammelt. Diese Kulturbedingungen ermöglicht es uns, MESC spezifische konditionierte Medium ohne eine mögliche Kontamination durch die Faktoren aus dem Einzug, FBS oder andere Ergänzungen …

Discussion

Für die erfolgreiche Sammlung von Serum- und Feederfreien MESC-CM, sollten die folgenden Vorschläge in Betracht gezogen werden. Der wichtigste Faktor ist für die Sammlung von MESC-CM frühen Passage mESCs verwenden. Bisher hat es sich gezeigt, dass eine frühe Passage MESC-CM bessere Anti-Aging-Effekte im Vergleich zu späten Passage mESCs hat. Die Passage Anzahl von mESCs wurde berichtet, ihr Entwicklungspotenzial 16 und Pluripotenz 17 zu beeinflussen.

Während weit…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Diese Forschung wurde von der Basic Science Research Program (2013R1A1A2060930) und dem Medical Research Center-Programm (2015R1A5A2009124) durch die National Research Foundation of Korea (NRF) unterstützt, gefördert durch das Ministerium für Wissenschaft, IKT und Zukunftsplanung. Diese Forschung wird auch von einem Start-up Betriebskostenzuschuss der Hospital for Sick Children (HK Sung) unterstützt. Wir möchten, dass Laura Barwell und Sarah JS Kim für ihre hervorragende Hilfe bei der Bearbeitung des Manuskripts und Dr. Andras Nagy für die Bereitstellung der G4 MESC Linie zu danken.

Materials

DMEM Invitrogen #11960-044
FBS Invitrogen #30044333 20%, ES cell quality
Penicillin and streptomycin  Invitrogen #15140 50units/ml penicillin and 50mg/ml strepto
-mycin.
L-glutamine  Invitrogen #25030 2mM
Nonessential amino acids (NEAA)  Invitrogen #11140 100uM
β-mercaptoethanol  Sigma #M3148 100uM
Leukemia inhibitory factor  Millipore #ESG1107 100units/ml
OPTI-MEM Invitrogen #22600
X-gal  Sigma #B4252 1mg/ml
Paraformaldehyde (PFA) Sigma P6148 3.70%
Dimethylformamide (DMF) Sigma #D4551
Potassium ferricyanide  Aldrich #455946 5mM
potassium ferrocyanide  Aldrich #455989 5mM
NaCl  Sigma #S7653 150mM
MgCl Sigma #M2393 2mM
Mytomycin C  Sigma #M4287 10ug/ml
Propidium iodide  Sigma #P4170 50ug/ml
TRIzol Ambion #15596018
M-MLV reverse transcript-tase Promega #M170B
Power SYBR Green PCR master mix  Applied Biosystems #4367659
HDFs, NHDF-Ad-Der-Fibroblast  LONZA #CC-2511
Bottle top filter,  Corning #430513 0.2μm

References

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Cite This Article
Bae, Y., Sung, H., Kim, J. Collection of Serum- and Feeder-free Mouse Embryonic Stem Cell-conditioned Medium for a Cell-free Approach. J. Vis. Exp. (119), e55035, doi:10.3791/55035 (2017).

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