Dit protocol beschrijft de voorbijgaande genetische manipulatie van tandheelkundige stamcellen gewonnen uit de menselijke tandheelkundige follikel. De toegepaste niet-virale wijziging strategie kan een basis voor de verbetering van de cel van de stam van de therapeutische producten geworden.
Tot op heden, zijn de verschillende types van de stamcel op verschillende ontwikkelingsstadia in de focus voor de behandeling van degeneratieve ziekten. Echter verminderde bepaalde aspecten, zoals de eerste massale celdood en lage therapeutische effecten, hun brede klinische vertaling. Genetische manipulatie van stamcellen voorafgaand aan de transplantatie naar voren gekomen als een veelbelovende methode voor het optimaliseren van de cel van de stam van de therapeutische effecten. Gen van de veilige en efficiënte levering systemen zijn echter nog steeds ontbreekt. Daarom kan de ontwikkeling van geschikte methoden biedt een aanpak om op te lossen van de huidige uitdagingen in stamcel gebaseerde therapieën.
Dit protocol beschrijft de extractie en de karakterisatie van menselijke tandheelkundige follikelstimulerend stamcellen (hDFSCs) en hun niet-virale genetische modificatie. De postnatale tandheelkundige follikel onthuld als een veelbelovende en gemakkelijk toegankelijke bron voor het oogsten van adulte multipotente stamcellen hoge proliferatie potentieel bezitten. De procedure beschreven isolatie presenteert een eenvoudige en betrouwbare methode om te oogsten hDFSCs van beïnvloed wijsheid tanden. Dit protocol bevat ook methoden om te definiëren van de kenmerken van de cel van de stam van geïsoleerde cellen. Voor genetische manipulatie van hDFSCs, wordt een geoptimaliseerde kationische lipide gebaseerde transfectie strategie gepresenteerd waardoor hoogefficiënte microRNA Inleiding zonder cytotoxische effecten. MicroRNAs zijn geschikte kandidaten voor voorbijgaande cel manipulatie, omdat deze kleine translationeel toezichthouders controle de lotgevallen en het gedrag van stamcellen zonder het gevaar van stabiele genoom integratie. Dit protocol vormt aldus, een veilige en efficiënte procedure voor de engineering van hDFSCs die belangrijk zijn voor het optimaliseren van hun therapeutische werking kan worden.
De menselijke tandheelkundige follikel is een losse ectomesenchymally afkomstige bindweefsel rondom de ontwikkelende tand1,2. Naast zijn functie om osteoclastogenesis en osteogenesis voor de tand uitbarsting proces te coördineren, herbergt dit weefsel cellen van de stam en voorlopercellen vooral voor de ontwikkeling van het parodontium3,4,5. De tandheelkundige follikel is derhalve als een alternatieve financieringsbron te oogsten menselijke adulte stamcellen6,7.
Verschillende studies aangetoond dat stamcellen van menselijke tandheelkundige follikel (hDFSCs) geschikt zijn voor differentiatie in de parodontale afkomst, met inbegrip van botcellen, ligament fibroblasten en cementoblasts8,9,10 . Bovendien, deze cellen werden getoond aan alle kenmerken van mesenchymale stromale cellen (MSCs) met inbegrip van zichzelf vernieuwende capaciteit, de naleving van de plastic, expressie van specifieke oppervlakte markers (b.v., CD73, CD90, CD105) zo goed als osteogenic, adipogenic en chondrogenic differentiatie potentiële11,12,13. Andere studies bleek ook een potentieel van de neurale differentiatie van hDFSCs2,14,15,16,17,18.
Als gevolg van hun veelbelovende eigenschappen en gemakkelijke toegang werd hDFSCs onlangs relevant voor weefsel engineering19,20,21. De eerste studies geconcentreerd op het potentieel van DFSCs voor de regeneratie van bot, parodontale en tand wortels19,22,23,24,25,26, 27,28,29,30. Sinds de kennis van de neurogene vermogen van hDFSCs, is hun toepassing als mogelijke behandeling voor neurodegeneratieve ziekten onderzochte31,32,33. HDFSCs hebben ook opgedaan belang met betrekking tot het herstel van andere weefsels (bijvoorbeeld hoornvlies epitheel)34,35. De therapeutische mogelijkheden van hDFSC is niet alleen gebaseerd op hun directe differentiatie mogelijkheden maar ook op hun paracrine activiteit. Onlangs, hDFSCs is aangetoond dat het afscheiden van een schat aan bioactieve factoren, zoals matrix metalloproteinasen (MMP), insuline-achtige groei factor (IGF), vasculaire endotheliale groeifactor (VEGF), fundamentele fibroblast groeifactor (bFGF) en hepatocyte groei factor (HGF), die een cruciale rol voor de angiogenese, immunomodulatie, extra cellulaire matrix remodelleren en herstellend processen36.
Brede klinische vertaling van stamcel therapie is echter nog steeds aangetast door verschillende uitdagingen, zoals massale eerste celdood en37,38van de effecten van de lage positieve cel van de stam. Genetische manipulatie biedt een veelbelovende strategie om deze problemen aan te pakken en daarom kan sterk verbeteren van de therapeutische werking van stamcellen38,39,40. Voor tijdelijke cel manipulatie zijn microRNAs (miRs) geschikte kandidaten, omdat deze kleine translationeel toezichthouders controle de lotgevallen en het gedrag van stamcellen zonder het gevaar van stabiele genoom integratie41,42, 43. tot op heden verschillende heilzame miRs geconstateerd bevordering van stam celproliferatie, overleving, homing, paracrine activiteit, evenals hun differentiatie in verscheidene geslachten44. Bijvoorbeeld, ontworpen miR-133a MSCs toonde een hogere overleving en de engraftment in infarcted rat hart wat resulteert in een verbeterde cardiale functie wanneer vergeleken bij ongewijzigde van de MSCs45. MiR-146a overexpressing MSCs werden ook getoond om hogere bedragen van VEGF die op zijn beurt geleid tot een verbeterde therapeutische efficiëntie in ischemische weefsel46afscheiden.
Dit manuscript presenteert een gedetailleerd protocol voor de selectieve extractie en genetische manipulatie van hDFSCs. Voor dit doel beschreven we de oogsten en enzymatische vertering van menselijke tandheelkundige follikels en de daaropvolgende Isolatievan hDFSCs. Om het karakteriseren van geïsoleerde cellen, zijn belangrijke aanwijzingen voor de verificatie van MSC eigenschappen opgenomen overeenkomstig de richtsnoeren van de International Society for cellulaire therapie13. Daarnaast bieden wij een gedetailleerde beschrijving voor de generatie van miR gemodificeerde hDFSCs door toepassing van een strategie van kationische lipide gebaseerde transfectie en de evaluatie van de efficiëntie van de transfectie en cytotoxiciteit.
Volwassen stamcellen zijn momenteel in focus voor de behandeling van verschillende degeneratieve ziekten. In het bijzonder, beenmerg (BM)-afgeleid van stamcellen, met inbegrip van hematopoietische stamcellen (HSCs) en de MSCs, onder intensieve klinisch onderzoek47. BM oogsten is echter een invasieve procedure veroorzaken van pijn op de site van donatie en kan leiden tot ongewenste voorvallen48. Onlangs, het postnatale tandheelkundige weefsel heeft ontpopt als een roman en g…
The authors have nothing to disclose.
Dit werk werd ondersteund door het programma van de FORUN van het Rostock universitair medisch centrum (889018) en de VOCHTIGE Foundation (2016-11). Daarnaast P.M. en R.D. worden ondersteund door de goedgekeurd (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 |