Denne protokol beskriver den forbigående genteknologi af dental stamceller udvundet af menneskelige dental hårsækken. Anvendt ikke-virale modifikation-strategien kan blive grundlag for forbedring af terapeutisk stamceller produkter.
Til dato, er flere stamcelle typer på forskellige udviklingsstadier i fokus for behandlingen af degenerative sygdomme. Men visse aspekter, såsom indledende massiv celledød og lave terapeutiske virkninger, forringet deres bred klinisk oversættelse. Gensplejsning af stamceller før transplantation fremstod som en lovende metode til at optimere terapeutisk stamceller effekter. Sikker og effektiv gen leveringssystemer mangler dog stadig. Derfor, udvikling af egnede metoder kan give en tilgang til at løse aktuelle udfordringer i stamcelle-baseret terapi.
Denne protokol beskriver udvinding og karakterisering af menneskelige dental follikel stamceller (hDFSCs) samt deres ikke-virale genetisk modifikation. Den postnatale dental follikel afsløret som en lovende og let tilgængelig kilde til høst Multipotente stamceller fra voksne besidder høj spredning potentiale. Proceduren beskrevet isolation præsenterer en enkel og pålidelig metode til at høste hDFSCs fra påvirket visdom tænder. Denne protokol omfatter også metoder til at definere stamcelle Karakteristik af isolerede celler. Genteknologi i hDFSCs præsenteres en optimeret kationiske lipid-baserede Transfektion strategi aktivering højeffektive mikroRNA Introduktion uden at forårsage cytotoksiske virkninger. MicroRNA er egnede kandidater til forbigående celle manipulation, da disse små translationel tilsynsmyndigheder styrer den skæbne og opførsel af stamceller uden fare for stabil genom integration. Denne protokol udgør således, en sikker og effektiv procedure for konstruktion af hDFSCs, der kan blive vigtigt for at optimere deres terapeutiske virkning.
Den menneskelige dental hårsækken er en løs ectomesenchymally-afledte bindevæv omkring den tredje tand1,2. Ved siden af sin funktion at koordinere osteoclastogenesis og osteogenesis for tand vulkanen proces, havne denne væv stilk og stamfader celler især for udviklingen af parodontiet3,4,5. Derfor, dental hårsækken er betragtes som en alternativ kilde til høst menneskelige stamceller fra voksne6,7.
Flere undersøgelser viste, at menneskelige dental follikel stamceller (hDFSCs) er i stand til at differentiere i parodontale slægt herunder osteoblaster, ligament fibroblaster og cementoblasts8,9,10 . Desuden, disse celler blev vist til at matche alle Karakteristik af mesenchymale stromale celler (MSCs) herunder selvstændig fornyelse kapacitet, overholdelse af plast, udtryk for specifikke overflade markører (f.eks., CD73, CD90, CD105) så godt som osteogenic, adipogenic og chondrogenic differentiering potentielle11,12,13. Andre undersøgelser viste også et neurale differentiering potentiale af hDFSCs2,14,15,16,17,18.
På grund af deres lovende egenskaber og nem adgang blev hDFSCs for nylig relevante for tissue engineering19,20,21. De første undersøgelser koncentreret om DFSCs potentiale til at regenerere knogle, parodontale og tand rødder19,22,23,24,25,26, 27,28,29,30. Viden om neurogen evne til hDFSCs, deres anvendelse som potentiel behandling af neurodegenerative sygdomme siden undersøgte31,32,33. HDFSCs har også fået betydning med hensyn til den regenerering af andre væv (fx hornhindens epitel)34,35. Det terapeutiske potentiale i hDFSC er ikke kun baseret på deres direkte differentiering potentiale, men også på deres paracrine aktivitet. For nylig har hDFSCs vist sig at udskille et væld af bioaktive faktorer, såsom matrix metalloproteinases (MMPs), insulin-lignende vækstfaktor (IGF), vaskulær endotel vækstfaktor (VEGF), basic fibroblast vækstfaktor (bFGF) og hepatocyt vækst faktor (HGF), som spiller en afgørende rolle for angiogenese, immunomodulation, ekstra cellulære matrix remodellering og reparative processer36.
Dog er bred klinisk oversættelse af stamcelleterapi stadig svækket af flere udfordringer, såsom massive indledende celledød og lav gavnlige stamcelle effekter37,38. Genteknologien giver en lovende strategi for at imødegå disse udfordringer og derfor kan i høj grad øge den terapeutiske virkning af stamceller38,39,40. For forbigående celle manipulation er MicroRNA (miRs) egnede kandidater, som disse små translationel tilsynsmyndigheder styrer den skæbne og opførsel af stamceller uden fare for stabil genom integration41,42, 43. til dato, der er konstateret flere gavnlige miRs fremme stamcelle spredning, overlevelse, målsøgende, paracrine aktivitet samt deres differentiering i flere slægter44. For eksempel, manipuleret miR-133a MSCs viste en øget overlevelse og engraftment i infarcted rotte hjerter resulterer i en forbedret hjertefunktion sammenlignet med ikke-modificerede MSC’er45. Ligeledes, miR-146 overekspression MSCs blev vist til at udskille større mængder af VEGF, hvilket igen førte til en øget terapeutisk effektivitet i iskæmiske væv46.
Dette manuskript præsenterer en detaljeret protokol for selektiv ekstraktion og gensplejsning af hDFSCs. Til dette formål beskrev vi høst og enzymatiske fordøjelsen af menneskelige dental follikler og den efterfølgende isolation af hDFSCs. For at karakterisere isolerede celler, er vigtige instruktioner til verifikation af MSC egenskaber medtaget i overensstemmelse med retningslinjerne fra det internationale samfund for cellulære terapi13. Derudover giver vi en detaljeret beskrivelse af generation af miR-ændret hDFSCs ved at anvende en kationiske lipid-baserede Transfektion strategi og evalueringen af Transfektion effektivitet og cytotoksicitet.
Voksne stamceller er i øjeblikket i fokus til behandling af flere degenerative sygdomme. Især knogle marv (BM)-afledte stamceller, herunder hæmatopoietisk stamceller (HSCs) og MSC’er, er under intensiv kliniske undersøgelse47. Dog BM høst er en invasiv procedure, forårsager smerter i stedet for donation og kan føre til utilsigtede hændelser48. For nylig, den postnatale dental væv er opstået som en roman og let tilgængelig kilde til stamceller. Disse dental stamce…
The authors have nothing to disclose.
Dette arbejde blev støttet af programmet FORUN Rostock University Medical Center (889018) og den FUGTIGE Foundation (2016-11). Derudover P.M. og R.D. understøttes af BMBF (VIP + 00240).
Mouse anti Human CD105 Antibody: Alexa Fluor 488 | Bio-Rad | MCA1557A488 | Clone SN6, monoclonal |
Mouse IgG1 Negative Control Antibody: Alexa Fluor 488 | Bio-Rad | MCA928A488 | monoclonal |
APC Mouse Anti-Human CD29 Antibody | BD Biosciences | 559883 | Clone MAR4, monoclonal |
APC Mouse IgG1, κ Isotype Control Antibody | BD Biosciences | 555751 | Clone MOPC-21, monoclonal |
PE Mouse Anti-Human CD73 Antibody | BD Biosciences | 550257 | Clone AD2, monoclonal |
PE Mouse IgG1, κ Isotype Control Antibody | BD Biosciences | 555749 | Clone MOPC-21, monoclonal |
PE-Cy7 Mouse Anti-Human CD117 Antibody | BD Biosciences | 339217 | Clone 104D2, monoclonal |
PE-Cy7 Mouse IgG1, κ Isotype Control Antibody | BD Biosciences | 557872 | Clone MOPC-21, monoclonal |
PerCP-Cy5.5 Mouse Anti-Human CD44 Antibody | BD Biosciences | 560531 | Clone G44-26, monoclonal |
PerCP-Cy5.5 Mouse IgG2b, κ Isotype Control Antibody | BD Biosciences | 558304 | Clone 27-35, monoclonal |
PerCP-Cy5.5 Mouse Anti-Human CD90 Antibody | BD Biosciences | 561557 | Clone 5E10, monoclonal |
PerCP-Cy5.5 Mouse IgG1, κ Isotype Control Antibody | BD Biosciences | 55095 | Clone MOPC-21, monoclonal |
V500 Mouse Anti-Human CD45 Antibody | BD Biosciences | 560777 | Clone HI30, monoclonal |
V500 Mouse IgG1, κ Isotype Control Antibody | BD Biosciences | 560787 | Clone X40, monoclonal |
FcR Blocking Reagent, human | Miltenyi Biotec | 130-059-901 | |
UltraPure EDTA | Thermo Fisher Scientific | 15575-020 | 0.5M, pH 8.0 |
Steritop | Merck Millipore | SCGPT05RE | 0.22 µm, radio-sterilized, polyethersulfone |
BSA | Sigma-Aldrich | A7906 | |
PFA | Merck Millipore | 1040051000 | |
Human Mesenchymal Stem Cell Functional Identification Kit | R&D Systems | SC006 | |
RNase decontamination solution; RNaseZap RNase Decontamination Solution | Thermo Fisher Scientific | AM9780 | |
Cy3-labelled precursor miR; Cy3 Dye-Labeled Pre-miR Negative Control #1 | Thermo Fisher Scientific | AM17120 | 5 nmol |
Pre-miR miRNA Precursor Negative Control #1 | Thermo Fisher Scientific | AM17110 | 5nmol |
Cationic lipid-based transfection reagent; Lipofectamine 2000 Transfection Reagent | Thermo Fisher Scientific | 11668019 | |
Reduced serum medium; Opti-MEM I Reduced Serum Medium | Thermo Fisher Scientific | 31985070 | |
Donkey anti-Goat IgG (H+L) Cross-Adsorbed Secondary Antibody, Alexa Fluor 488 | Thermo Fisher Scientific | A-11055 | polyclonal |
Donkey anti-Mouse IgG (H+L) Highly Cross-Adsorbed Secondary Antibody, Alexa Fluor 488 | Thermo Fisher Scientific | A-21202 | polyclonal |
Mounting medium; Fluoroshield with DAPI | Sigma-Aldrich | F6057-20ML | histology mounting medium |
ELYRA PS.1 LSM 780 confocal microscope | Zeiss | ||
BD FACS LSRII flow cytometer | BD Biosciences | ||
BD FACSDiva Software 6.1.2 | BD Biosciences | ||
ZEN2011 software | Zeiss | ||
Trypsin/EDTA solution (0.05%/ 0.02%) | Biochrom | L2143 | in PBS, w/o: Ca2+, Mg2+ |
Amine reactive dye; LIVE/DEAD™ Fixable Near-IR Dead Cell Stain Kit | Thermo Fisher Scientific | L10119 | |
PBS (1x) | Thermo Fisher Scientific | 10010023 | pH: 7.4; w/o: Ca and Mg |
P-S-G (100x) | Thermo Fisher Scientific | 10378016 | |
Basal medium; Dulbecco's Modified Eagle Medium/Nutrient Mixture F-12 | Thermo Fisher Scientific | 11039021 | |
Antibiotic, ZellShield | Biochrom | W 13-0050 | |
FBS | Thermo Fisher Scientific | 10500064 | |
Collagenase type I | Thermo Fisher Scientific | 17100017 | |
Dispase II | Thermo Fisher Scientific | 17105041 | |
Filter, Sterifix syringe filter 0.2 µm | Braun | 4099206 | |
50 mL conical centrifuge tube | Sarstedt | 62,547,254 | |
15 mL conical centrifuge tube | Sarstedt | 62,554,502 | |
Cell culture flask 75 cm2 | Sarstedt | 833,910,002 | |
Cell culture flask, 25 cm2 | Sarstedt | 833,911,002 | |
Freezing medium, Biofreeze | Biochrom | F 2270 | |
Cryotubes | Thermo Fisher Scientific | 377267 | 1.8 mL |
Trypan blue solution | Sigma-Aldrich | T8154 | 0.4 % |
Counting chamber | Paul Marienfeld | ||
Local anesthetic, Xylocitin (lidocaine hydrochloride) 2% with epinephrine (adrenaline) 0.001% | Mibe | ||
NaCl solution | Braun | 0.9 % | |
Vicryl satures, Vicryl rapide | Ethicon | 3 – 0 |