Microcapsules d'alginate comme une plate-forme 3D pour la Propagation et différenciation des cellules souches embryonnaires humaines (CSEh) à différentes lignées
Summary
Nous avons optimisé une technique de microencapsulation comme une plate-forme efficace pour la propagation 3D et la différenciation des cellules souches embryonnaires à l'endoderme et dopaminergiques (DA) des neurones. Il fournit aussi une occasion pour le système immunitaire des cellules d'isolement de l'hôte lors de la transplantation. Cette plate-forme peut être adaptée à d'autres types cellulaires.
Abstract
Cellules souches embryonnaires humaines (CSEh) sont en train de devenir une source alternative intéressante pour la thérapie de remplacement cellulaire, car elles peuvent être multipliées en culture indéfiniment et différencié à tous les types de cellules dans le corps. Différents types de biomatériaux ont également été utilisés dans les cultures de cellules souches pour fournir un microenvironnement imitant la niche de cellules souches 1-3. Le dernier point est important pour la promotion de la cellule à cellule d'interaction, la prolifération cellulaire et la différenciation en lignées spécifiques ainsi que l'organisation des tissus en fournissant un en trois dimensions (3D) environnement 4 tel que l'encapsulation. Le principe d'encapsulation cellulaire implique le piégeage de cellules vivantes dans les limites de membranes semi-perméables dans des cultures 3D 2. Ces membranes de permettre l'échange des nutriments, l'oxygène et des stimuli à travers les membranes, tandis que les anticorps et les cellules immunitaires de l'hôte qui sont plus grandes que la taille des pores capsule sont exclus 5. Ici, nous avons préenvoyé une approche à la culture et de différencier les CSEh neurones dopaminergiques dans un microenvironnement 3D utilisant des microcapsules d'alginate. Nous avons modifié les conditions de culture de 2 à accroître la viabilité des CSEh encapsulé. Nous avons précédemment montré que l'ajout de p160-Rho-associé superhélice kinase (ROCK) inhibiteur, Y-27632 et du foetus humain fibroblastes milieu conditionné de remplacement du sérum (HFF-CM) à la plate-forme 3D a considérablement amélioré la viabilité des CSEh encapsulé dans lequel les cellules expriment définitives gènes marqueurs endodermiques 1. Nous avons maintenant utilisé cette plate-forme 3D pour la propagation de la différenciation des CSEh et efficace pour les neurones dopaminergiques. Analyses d'expression des protéines et des gènes après la phase finale de la DA de la différenciation neuronale a montré une expression accrue de la tyrosine hydroxylase (TH), un marqueur de neurones DA, plus de 100 plis au bout de 2 semaines. Nous avons supposé que notre plate-forme 3D utilisant des microcapsules d'alginate peut être utile d'étudier la prolifération et la différenciation dirigéedes CSEh à des lignées différentes. Ce système 3D permet également la séparation des cellules nourricières de CSEh au cours du processus de différenciation et possède également un potentiel pour le système immunitaire d'isolement lors de la transplantation à l'avenir.
Protocol
Discussion
Plusieurs études utilisant des cellules souches embryonnaires de souris et de CSEh ont démontré les avantages de système de culture 3D dans les biomatériaux et ingénierie tissulaire 2,3. Nous avons utilisé des microcapsules d'alginate de calcium en tant que plate-forme appropriée pour étudier la propagation 3D et la différenciation des CSEh en comparaison à l'alginate de baryum depuis CSEh ont montré significativement plus élevé lorsque la viabilité encapsulé dans de l'alginate de …
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ce travail est soutenu par NHMRC Programme de subventions # 568969 (PSS) et de la Faculté de médecine, Université de New South Wales, Stem Cell Initiative (KSS).
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number | Notes |
| Alginate (Pronova UP MVG) | NovoMatrix | 4200101 | high glucuronic acid content ≥60%, viscosity >200 mPa s, and endotoxin <100 EU/g |
| Gelatin | Sigma-Aldrich | G1890-100G | |
| 0.9% NaCl | Baxter healthcare | AHF7123 | |
| Type J1 bead generator | Nisco engineering Inc | SPA-0447 | |
| Multi-Phaser syringe pump | New Era Pump Systems Inc | Model NE-1000 | |
| Ezi-Flow Medical Flowmeter | Gascon Systems | G0149 | |
| Y-27632 | Merck | 688000 | |
| Human Serum Albumin | Sigma-Aldrich | A4327-1G | |
| Accutase | Millipore | SCR005 | |
| 14G x 2” I.V. catheter | Terumo | SR-OX1451C | |
| Knockout-DMEM | Invitrogen | 10829-018 | For SR medium (basal) |
| GlutaMAX -I | Invitrogen | 35050-061 | For SR medium (2 mM) |
| Knockout Serum Replacement | Invitrogen | 10828-028 | For SR medium (20%) |
| Penicillin-Streptomycin | Invitrogen | 15070063 | For SR medium (2.5 U/ml) |
| Insulin-Transferrin-Selenium (ITS) | Invitrogen | 41400045 | For SR medium (1x) |
| β-Mercaptoethanol | Invitrogen | 21985-023 | For SR medium (0.1 mM) |
| MEM NEAA Solution | Invitrogen | 11140-050 | For SR medium (5 mM) |
| Glasgow Minimum Essential Medium | Invitrogen | 11710035 | For DA neural differentiation medium (basal) |
| Knockout Serum Replacement | Invitrogen | 10828-028 | For DA neural differentiation medium (10%) |
| Sodium pyruvate | Invitrogen | 11360070 | For DA neural differentiation medium (1 mM) |
| MEM NEAA Solution | Invitrogen | 11140-050 | For DA neural differentiation medium (0.1 mM) |
| β-Mercaptoethanol | Invitrogen | 21985-023 | For DA neural differentiation medium (0.1 mM) |
| Sonic hedgehog (SHH) | R & D Systems | 1314-SH-025/CF | For DA neural differentiation (100 ng/ml) |
| Fibroblast growth factor 8a (FGF8a) | R & D Systems | 4745-F8-050 | For DA neural differentiation (100 ng/ml) |
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