Induzione diretta di cellule staminali neurali umane da cellule periferiche del sangue emopoietiche progenitrici
Summary
Un metodo è stato sviluppato per derivare direttamente le cellule staminali neurali umane da cellule progenitrici ematopoietiche arricchite da cellule del sangue periferico.
Abstract
Malattie umane specifiche colture neuronali sono essenziali per la generazione di modelli in vitro per le malattie neurologiche umane. Tuttavia, la mancanza di accesso alle adulti umano colture neuronali primarie pone sfide uniche. I recenti sviluppi in cellule staminali pluripotenti indotte (IPSC) fornisce un approccio alternativo per derivare culture neuronali di fibroblasti cutanei attraverso specifico paziente iPSC, ma questo processo è laborioso, richiede competenze specifiche e una grande quantità di risorse, e può richiedere diversi mesi. Ciò impedisce l'ampia applicazione di questa tecnologia per lo studio delle malattie neurologiche. Per superare alcuni di questi problemi, abbiamo sviluppato un metodo per ottenere cellule staminali neurali direttamente dal sangue periferico umano adulto, bypassando il processo di derivazione IPSC. Cellule progenitrici ematopoietiche arricchite da sangue periferico umano adulto sono state coltivate in vitro e trasfettate con vettori Sendai contenenti fattori di trascrizione Sox2, ottobre3/4, Klf4, e c-Myc. I risultati di trasfezione di cambiamenti morfologici nelle cellule che vengono ulteriormente selezionati utilizzando media progenitrici neurali umane contenenti base del fattore di crescita dei fibroblasti (bFGF) e fattore di crescita vascolare endoteliale (VEGF). Le cellule risultanti sono caratterizzate dall'espressione di marcatori di cellule staminali neuronali, come nestin e SOX2. Queste cellule staminali neurali potrebbero essere ulteriormente differenziati ai neuroni, astroglia e oligodendrociti in mezzi differenziazione specificato. Usando campioni di sangue periferico umano facilmente accessibili, questo metodo potrebbe essere utilizzato per ottenere cellule staminali neurali per un'ulteriore differenziazione di cellule neurali per la modellazione in vitro di disturbi neurologici e può avanzare studi relativi alla patogenesi e il trattamento di queste malattie.
Introduction
In vitro colture neuronali sono state utilizzate come strumento fondamentale per lo studio di malattie neurologiche. Animale primario (principalmente roditori) colture neuronali 1, 2 e linee cellulari neuronali umane derivate da gliomi o altri tumori sono i più comunemente utilizzati in tali studi. Tuttavia, è stato riconosciuto che non vi sono differenze significative tra roditori e cellule umane. Molte scoperte basate su roditori non possono essere tradotti per gli esseri umani. Inoltre, con i rapidi sviluppi l'analisi delle informazioni di massa genomica e la relativamente facile editing gene e sequenziamento dell'intero genoma, la tendenza è sempre più orientata alla scoperta di malattia geni inclini e delineare le loro funzioni e ruoli a malattie specifiche, il che rende i pochi neuronale umana linee cellulari solo hanno limitato l'utilizzo. Teoricamente, colture neuronali primarie umane derivate da campioni di sistema nervoso paziente sono la scelta migliore ma sono impossibili da ottenere; meth quindi alternativaODS sono necessari. Negli ultimi anni, alcuni approcci sono stati perseguiti, con due è il più distinguibili. Dopo lo sviluppo della tecnica di generare cellule staminali pluripotenti indotte (IPSC) utilizzando il mouse e cellule somatiche umane 3, 4, cellule neurali potrebbe essere ulteriormente differenziate da loro 5-7. Tuttavia, la generazione e la caratterizzazione iPSC richiede intensità di lavoro, le tecniche, e l'ingresso di tempo, a volte anche eccessivamente. Poco dopo, un altro approccio è stato sviluppato per trasformare direttamente le cellule neuronali dalle cellule somatiche 8, 9. Poiché i neuroni risultanti sono non-proliferativa, limita la sua applicazione in studi intensivi e screening di farmaci, che richiede una grande quantità di cellule. Per prendere i vantaggi di entrambe le tecniche, diretta derivazione di cellule staminali neurali / cellule progenitrici a partire da cellule somatiche è stata esplorata da diversi gruppi di 10-12, che bypassa il tedioso processo di generazione iPSC e caratterizzazione, ma comunque provides un numero decente di cellule staminali neurali per dopo differenziamento neurale. Abbiamo precedentemente dimostrato che in seguito all'introduzione dei fattori di trascrizione Yamanaka in cellule progenitrici ematopoietiche, cellule staminali neurali possono essere generati direttamente utilizzando una cellula progenitrice neurale selezionando media 13. Qui riportiamo il metodo in dettaglio.
Protocol
Representative Results
Discussion
Viene fornito un protocollo dettagliato per generare direttamente le cellule staminali neurali da cellule progenitrici ematopoietiche periferiche.
Rispetto alle cellule di fibroblasti, sangue periferico umano è più accessibile. Utilizzando il protocollo presentato, più di 1 x 10 5 cellule progenitrici ematopoietiche o cellule CD34 positive, può essere arricchito da 10 ml di sangue intero. Sebbene contaminazione con piastrine di solito non è evitabile, può essere facilmente r…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors have no conflicts of interest to disclose.
Materials
| Material List | |||
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Lymphocyte Separation Medium | Lonza | 17-829E | 1 X |
| SepMate | Stemcell Technologies | 15415 | 15 mL |
| Human Serum | Invitrogen | 34005-100 | |
| Antibiotics | Gibco | 15240-062 | 1% |
| CD34 MultiSort Kit | Miltenyi Biotec | 130-056-701 | |
| EDTA | Cellgro | 46-034-Cl | 2mM |
| MACS LS Column | Miltenyi Biotec | 130-042-401 | |
| StemSpan SFEM Medium | Stemcell Technologies | 9650 | 1X |
| IMDM | Quality Biologicals | 112-035-101 | 1X |
| TPO | Peprotech | 300-18 | 100 ng/mL |
| Flt-3 | Peprotech | 300-19 | 100 ng/mL |
| SCF | Peprotech | 300-07 | 100 ng/mL |
| IL-6 | Peprotech | 200-06 | 20 ng/mL |
| IL-7 | Peprotech | 200-07 | 20 ng/mL |
| IPS Sendai Reprogramming Kit | Life technologies | A1378001 | |
| Cell scraper | Sarstedt | 83.183 | |
| DMSO | Sigma | D2650 | |
| CryoTube vials | Thermo | 368632 | |
| Mr. Frosty container | Thermo | 5100-0001 | |
| DMEM/F12 | Life technologies | 12400-024 | 1X |
| N2 supplement | Life technologies | 17502-048 | 1X |
| Bovine serum albumin | Sigma | A2934 | 0.1% (w/v) |
| bFGF | Peprotech | 100-18B | 20 ng/ml |
| EGF | Peprotech | AF-100-15 | |
| B27 supplement | Life technologies | 17504-044 | 1X |
| NSC serum free medium | Life Technologies | A1050901 | 1X |
| Poly-D-lysine/laminin coated cover slips | BD Bioscences | 354087 | |
| cAMP | Sigma | A9501 | 300 ng/ml |
| Vitamin C | Sigma | A0278 | 0.2 mM |
| BDNF | Peprotech | 450-02 | 10 ng/ml |
| GDNF | Peprotech | 450-10 | 10 ng/ml |
| Poly-L-Ornithine | Sigma | P4957 | 1X |
| PDGF-AA | Peprotech | 100-13A | 10 ng/ml |
| NT-3 | Peprotech | 450-03 | 2 ng/ml |
| Shh | Peprotech | 1314-SH/CF | 2 ng/ml |
| T3 | Sigma | T6397 | 3 nM |
| PFA | Sigma | P6148 | 4% |
| PBS | Quality Biological | 119-069-101 | 1X |
| Goat serum | Sigma | G9023 | 4% |
| TritonX-100 | Sigma | T9284 | |
| Mouse monoclonal anti-Nestin | Millipore | AB5922 | 1:1000 dilution |
| Anti-SOX2 antibody | Applied Stemcell | ASA0120 | Ready to use |
| Mouse anti-βIII-tubulin antibody | Promega | G712A | 1:1000 dilution |
| Rabbit anti-GFAP antibody | Sigma | G4546 | 1:100 dilution |
| Anti-O4 antibody | R&D Systems | MAB1326 | IgM; 1 ng/ml |
| Alexa Fluor 594 goat anti-rabbit antibody | Life techniologies | A11012 | 1:400 dilution |
| Alexa Fluor 488 goat anti-mouse antibody | Life techniologies | A11001 | 1:400 dilution |
| Alexa Fluor 488 goat anti-mouse IgM antibody | Life techniologies | A21042 | 1:250 dilution |
| DAPI | Sigma | D9542 | 1 ug/ml |
Referencias
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