Protocolo para la conversión directa de murinos fibroblastos embrionarios en células madre Trofoblasto
Summary
Here we present a protocol for the direct conversion of murine embryonic fibroblasts into fully functional and stable trophoblast stem cells by ten day over-expression of Tfap2c, Gata3, Eomes and Ets2.
Abstract
Las células madre trofoblasto (TSC) surgen como consecuencia de la primera decisión del destino celular en el desarrollo de los mamíferos. Ellos pueden ser cultivadas in vitro, que conserva la capacidad de auto-renovación y de diferenciarse en todos los subtipos del linaje trofoblasto, equivalente a la in vivo población celular que da lugar a la parte fetal de la placenta madre. Por lo tanto, TSC ofrecen un modelo único para estudiar el desarrollo placentario y embrionario frente a la decisión del destino celular extraembrionario in vitro. Desde la etapa de blastocisto en adelante, una barrera epigenética distinta que consiste en la metilación del ADN y las histonas modificaciones separa herméticamente ambos linajes. A continuación, se describe un protocolo para superar esta barrera totalmente por linaje transitoria sobre-expresión de trofoblasto reguladores clave TFAP2C, GATA3, Eomes y Ets2 en fibroblastos embrionarios murinos. Las células madre trofoblásticas inducidas son capaces de auto-renovarse y son casi idénticos a blastocisto células madre derivadas i trofoblaston términos de la morfología, la expresión del gen marcador y el patrón de metilación. Funcional in vitro y es ensayos in vivo confirman que estas células son capaces de diferenciarse a lo largo del linaje trofoblasto generación de células gigantes trofoblasto poliploides y chimerizing la placenta cuando se inyecta en blastocistos. La inducción de células madre trofoblasto de tejido somático abre nuevas vías para estudiar las características genéticas y epigenéticas de este linaje extraembrionario y ofrece la posibilidad de generar líneas de células madre trofoblasto sin destruir el embrión respectiva.
Introduction
Recientemente, un estudio comparativo de varios enfoques de células madre embrionarias de ratón para trofoblasto conversión de las células madre se ha puesto de manifiesto que en todos los sistemas analizados, la conversión linaje quedó incompleta. En lugar de células madre trofoblasto inducidas (iTSCs) llamados vástago trofoblasto se han generado las células similares a células retener una memoria del destino de la célula de origen 1. Aquí, hemos seguido un enfoque diferente de la generación de ITSC. Similar a la inducción directa de las células madre pluripotentes a partir de fibroblastos embrionarios murinos (MEFs) 2, iTSCs se han convertido directamente de tejido somático diferenciada. En primer lugar, se identificaron 12 factores que inducen candidatos destino TSC cuando se sobreexpresa en MEFs. Más tarde, los factores TFAP2C, GATA3, Eomes y Ets2 han sido identificados como necesarios y suficientes para la inducción ITSC 3. Al mismo tiempo, otro grupo encontró independientemente TFAP2C, Gata3 y Eomes ser suficiente para convertir MEFs en iTSCs. Sin embargo, en eseestudio, el tiempo requerido para la expresión del transgen es considerablemente más larga en comparación con nuestro estudio, lo que indica diferentes cinéticas de conversión, cuando Ets2 está ausente del cóctel transdiferenciación 4.
Suero bovino fetal convencional (FBS) que contiene cultivo de células madre trofoblásticas blastocisto derivado inducidos y se basa en la presencia de factores de crecimiento secretados por MEFs inactivado 5,6. Durante la inducción ITSC, estos factores son proporcionados por los MEF, que carecen de la combinación completa de los transgenes y no están experimentando transdiferenciación. Sin embargo, una vez que las colonias individuales ITSC se subcultivan, requieren medios de comunicación, que ha sido preacondicionado por MEFs crecimiento inactivado. A partir de ahí, iTSCs pueden ser cultivadas y tratadas como TSC blastocistos derivados de acuerdo con protocolos estándar. Es de destacar que, a diferencia de Tanaka et al. 5, de manera rutinaria cultura TSC y iTSCs sin gelatinizar placas de cultivo celular.
Protocol
Representative Results
Discussion
El protocolo basado transdiferenciación 4 factores (TFAP2C, Gata3, Eomes, Ets2) que aquí se presenta ofrece un método fiable para generar fidelidad convertido iTSCs de fibroblastos de embriones de ratón. Además, el método es también aplicable para los fibroblastos de la cola post-natales, aunque con una caída en la eficiencia en comparación con fibroblastos de embriones de 3. En general, la calidad de fibroblastos primarios es un factor crítico de resultado transdiferenciación y se debe tener cuida…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Materials
| Doxycycline hyclate | Sigma-Aldrich | D9891-10G | Dissolve in sterile PBS, prepare 2 mg/ml stock solution. Store aliquots at -20°C |
| Chloroquine diphosphate salt | Sigma-Aldrich | C6628-25G | Prepare 25 mM stock solution in sterile cell culture grade water. Store aliquots at -20°C |
| Polybrene (Hexadimethrine bromide) | Sigma-Aldrich | 107689-10G | Prepare 8 mg/ml stock solution in sterile cell culture grade water. Store aliquots at -20°C |
| human recombinant Fibroblast Growth Factor 4 | ReliaTech | 300-131L | Dissolve in sterile 0.1% BSA in PBS, prepare 25 µg/ml stock solution. Store aliquots at -80°C |
| Heparin sodium salt | Sigma-Aldrich | H3149-10KU | Prepare 1 mg/ml stock solution by dissolving in sterile PBS. Store aliquots at -80°C |
| ProFection Mammalian Transfection System | Promega | E1200 | |
| PBS, no calcium, no magnesium | ThermoFisher Scientific | 1419-094 | |
| DMEM (1x) + GlutaMAX | ThermoFisher Scientific | 31966-021 | |
| RPMI 1640, no glutamine | ThermoFisher Scientific | 31870-025 | |
| Advanced DMEM (1x) | ThermoFisher Scientific | 12491-015 | |
| Trypsin-EDTA (0.05%), phenol red | ThermoFisher Scientific | 25300-054 | |
| Poly-L-lysine | Sigma-Aldrich | P4707 | |
| Fetal bovine serum | Hyclone | SH30071.03IR | |
| Surfactant-free cellulose acetate-membrane filter | Corning | 431220 | |
| Non-essential amino acids | ThermoFisher Scientific | 11140-035 | |
| Penicillin Streptomycin | ThermoFisher Scientific | 15140-122 | |
| Sodium Pyruvate | ThermoFisher Scientific | 11360-039 | |
| L-glutamine | ThermoFisher Scientific | 25030-24 | |
| 2-Mercaptoethanol | ThermoFisher Scientific | 31350-010 | |
| Dimethyl sulfoxide (DMSO), cell culture grade | Panreac AppliChem GmbH | A3672,0100 | |
| pLV-tetO-Tfap2c | Addgene | 70269 | |
| pLV-tetO-Gata3 | Addgene | 70270 | |
| pLV-tetO-Eomes | Addgene | 70271 | |
| pLV-tetO-Ets2 | Addgene | 70272 | |
| pLV-tetO-mCherry | Addgene | 70273 | |
| psPAX2 | Addgene | 12260 | |
| pMD2.G | Addgene | 12259 | |
| FUdeltaGW-rtTA | Addgene | 19780 | |
| Mice B6.Cg-Gt(ROSA)26Sortm1(rtTA*M2)Jae/J 7 | JAX Mice | 6965 | |
| 129S2SV | Charles River | 129 |
Referencias
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- Benchetrit, H., et al. Extensive Nuclear Reprogramming Underlies Lineage Conversion into Functional Trophoblast Stem-like Cells. Cell Stem Cell. 17 (5), 543-556 (2015).
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- Hochedlinger, K., Yamada, Y., Beard, C., Jaenisch, R. Ectopic expression of Oct-4 blocks progenitor-cell differentiation and causes dysplasia in epithelial tissues. Cell. 121 (3), 465-477 (2005).
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