Comparaison de deux méthodes représentatives pour la différenciation des cellules souches pluripotentes induites humaines en cellules stromales mésenchymateuses
Summary
Ce protocole décrit et compare deux méthodes représentatives pour différencier les hiPSCs en cellules stromales mésenchymateuses (CSM). La méthode monocouche se caractérise par un coût inférieur, un fonctionnement plus simple et une différenciation ostéogénique plus facile. La méthode des corps embryoïdes (EBs) se caractérise par une consommation de temps plus faible.
Abstract
Les cellules stromales mésenchymateuses (CSM) sont des cellules souches pluripotentes adultes qui ont été largement utilisées en médecine régénérative. Étant donné que les CSM dérivées de tissus somatiques sont limitées par des dons limités, des variations de qualité et la biosécurité, les 10 dernières années ont vu une forte augmentation des efforts visant à générer des CSM à partir de cellules souches pluripotentes induites humaines (CSPhi). Les efforts passés et récents visant à différencier les hiPSC en CSM ont été centrés sur deux méthodologies de culture : (1) la formation de corps embryoïdes (EB) et (2) l’utilisation de la culture monocouche. Ce protocole décrit ces deux méthodes représentatives pour dériver les CSM à partir des hiPSC. Chaque méthode présente ses avantages et ses inconvénients, notamment le temps, le coût, la capacité de prolifération cellulaire, l’expression des marqueurs MSC et leur capacité de différenciation in vitro. Ce protocole démontre que les deux méthodes peuvent dériver des CSM matures et fonctionnelles à partir de CSPhi. La méthode monocouche se caractérise par un coût inférieur, un fonctionnement plus simple et une différenciation ostéogénique plus facile, tandis que la méthode EB se caractérise par une consommation de temps plus faible.
Introduction
Les cellules stromales mésenchymateuses (CSM) sont des cellules souches pluripotentes adultes dérivées du mésoderme1. Les CSM sont présentes dans presque tous les tissus conjonctifs2. Depuis que les CSM ont été découvertes pour la première fois dans les années 1970 et isolées avec succès de la moelle osseuse en 1987 par Friedenstein et al.3,4,5, une variété de tissus somatiques humains (y compris le fœtus et l’adulte) ont été utilisés pour isoler les CSM telles que les os, le cartilage, les tendons, les muscles, le tissu adipeux et le stroma de soutien hématopoïétique 1,2,6,7 . Les CSM présentent des capacités prolifératives et une plasticité élevées pour se différencier en de nombreuses lignées cellulaires somatiques et pourraient migrer vers les tissus lésés et enflammés 2,8,9. Ces propriétés font des CSM un candidat potentiel pour la médecine régénérative10. Cependant, les CSM dérivées de tissus somatiques (CSM-ST) sont limitées par un don limité, une capacité de prolifération cellulaire limitée, des variations de qualité et des préoccupations en matière de biosécurité liées à la transmission possible d’agents pathogènes, le cas échéant, par les donneurs11,12.
Les cellules souches pluripotentes induites humaines (hiPSC) sont dérivées de la reprogrammation de cellules adultes avec des facteurs de transcription (Oct4, Sox2, Klf4 et c-Myc), qui ont des fonctions similaires à celles des cellules souches embryonnaires13,14. Ils peuvent s’auto-renouveler et possèdent le potentiel de se différencier en n’importe quel type de cellules somatiques, y compris les CSM. Par rapport aux CSM-ST, les CSM-iPS présentent l’avantage d’un approvisionnement illimité, d’un coût inférieur, d’une pureté plus élevée, d’une commodité dans le contrôle de la qualité, d’une production à grande échelle et d’une modification génique facile 15,16,17.
En raison de ces avantages des CSM-iPS, diverses méthodes de pilotage des CSM à partir des CSPi ont été rapportées. Ces méthodes de différenciation ont été centrées autour de deux méthodologies de culture : (1) la formation de corps embryoïdes (EB) et (2) l’utilisation de cultures monocouches 11,18,19,20. Une approche représentative pour chacune des deux méthodologies a été caractérisée. De plus, des comparaisons entre deux approches représentatives basées sur le temps, le coût, la capacité de prolifération, l’expression des biomarqueurs MSC et la capacité de différenciation in vitro ont également été effectuées.
Protocol
Representative Results
Discussion
Dans ce protocole, deux méthodes représentatives de différenciation des hiPSC en CSM ont été examinées 20,21,22,23,24,25,26,27,28,30. Les deux méthodes étaient capables de dérive…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Nous sommes extrêmement reconnaissants à tous les membres du laboratoire Mao et Hu, passés et présents, pour les discussions intéressantes et les grandes contributions au projet. Nous sommes reconnaissants au Centre national de recherche clinique pour la santé de l’enfant pour son grand soutien. Cette étude a été financée par la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine (U20A20351 à Jianhua Mao, 82200784 à Lidan Hu), la Fondation des sciences naturelles de la province chinoise du Zhejiang (No. LQ22C070004 à Lidan Hu).
Materials
| Alizarin red staining kit | Beyotime Biotechnology | C0148S | |
| Anti-human-CD105 (PE) | Biolegend | 323206 | |
| Anti-human-CD34 (FITC) | Biolegend | 343503 | |
| Anti-human-CD45 (APC) | Biolegend | 304011 | |
| Anti-human-CD73( APC) | Biolegend | 344006 | |
| Anti-human-CD90 (FITC) | Biolegend | 328108 | |
| Ascorbic acid | Solarbio | A8100 | |
| BMP-6 | Novoprotein | C012 | |
| Carbon dioxide level shaker | Crystal | CO-06UC6 | |
| Compensation Beads | BioLegend | 424601 | |
| CryoStor CS10 | STEMCELL Technology | 07959 | |
| Dexamethasone | Beyotime Biotechnology | ST1254 | |
| DMEM/F12 medium | Servicebio | G4610 | |
| Fetal bovine serum | HAKATA | HS-FBS-500 | |
| FGF2 | Stemcell | 78003.1 | |
| Gelatin | Sigma-Aldrich | G2500-100G | |
| GlutaMAX | Gibco | 35050061 | |
| human IgG1 isotype control APC | BioLegend | 403505 | |
| human IgG1 isotype control FITC | BioLegend | 403507 | |
| human IgG1 isotype control PE | BioLegend | 403503 | |
| Human TGF-β1 | Stemcell | 78067 | |
| Human TruStain FcX | BioLegend | 422301 | |
| IBMX | Beyotime Biotechnology | ST1398 | |
| Indomethacin | Solarbio | SI9020 | |
| Insulin | Beyotime Biotechnology | P3376 | |
| iPSC maintenance medium | STEMCELL Technology | 85850 | |
| ITS Media Supplement | Beyotime Biotechnology | C0341-10mL | |
| Matrigel, growth factor reduced | BD Corning | 354230 | |
| Oli Red O staining kit | Beyotime Biotechnology | C0158S | |
| Proline | Solarbio | P0011 | |
| Sodium pyruvate | ThermoFisher | 11360-070 | |
| TGFβ3 | Novoprotein | CJ44 | |
| Toluidine blue staining kit | Solarbio | G2543 | |
| TrypLE Express Enzyme(1x) | Gibco | 12604013 | |
| Ultra-Low Attachment 6 Well Plate | Costar | 3471 | |
| Versene | Gibco | 15040-66 | |
| Y-27632 | Stemcell | 72304 | |
| α-MEM | Hyclone | SH30265 | |
| β-glycerophosphate | Solarbio | G8100 |
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