Robuste Generierung von Leber-ähnlichen Zellen aus humanen embryonalen Stammzell-Populationen

Summary

Dieser Artikel wird auf die Erzeugung von menschlichen Leber Entoderm aus humanen embryonalen Stammzell-Populationen zu konzentrieren.

Abstract

Trotz der Fortschritte in der Modellierung menschlichen Medikamententoxizität scheitern viele Verbindungen in klinischen Studien wegen unvorhergesehener Nebenwirkungen. Die Kosten für klinische Studien sind erheblich, deshalb ist es wichtig, dass mehr prädiktiven Toxikologie Bildschirme entwickelt und frühzeitig in der Medikamentenentwicklung (Greenhough et al 2010) eingesetzt. Humane Hepatozyten stellen den aktuellen Gold-Standard-Modell für die Bewertung Medikamententoxizität, sondern sind eine begrenzte Ressource, die variable Funktion aufweisen. Daher sind die Verwendung von immortalisierten Zelllinien und tierischem Gewebe Modellen routinemäßig eingesetzt wegen ihrer Fülle. Während beide Quellen informative sind, werden sie durch eine schlechte Funktion, Arten Variabilität und / oder Instabilität in Kultur (Dalgetty et al 2009) begrenzt. Pluripotenten Stammzellen (PSCs) sind eine attraktive Alternative Quelle für humane Hepatozyten ähnlichen Zellen (HLCs) (Medine et al 2010). PSCs sind in der Lage sich selbst erneuern und sich für alle somatischen Zelltypen des erwachsenen gefunden und stellen dabeieine potenziell unerschöpfliche Quelle von differenzierten Zellen. Wir haben ein Verfahren, das einfache, sehr effiziente, Automatisierung zugänglich und liefert funktionelle menschliche HLCs (; Fletcher et al 2008; Hannoun et al 2010; Payne et al 2011 und Hay et al 2011 Hay et al 2008) entwickelt. Wir glauben, dass unsere Technologie, um das skalierbare Produktion von HLCs für die Wirkstoffforschung, Krankheit Modellierung, den Bau der extrakorporalen Geräten und möglicherweise zellbasierten Transplantation Therapien führen.

Protocol

1. Erste Vorbereitung aller chemischen Aktien und Beschichtung von Kultur Plastikwaren Alle Schritte, die in einem Gewebekultur Motorhaube durchgeführt werden unter aseptischen Bedingungen. Vorbereitung des menschlichen basischen Fibroblasten-Wachstumsfaktor (hbFGF) Bereiten Sie 10% BSA-Lösung in PBS und durch ein 0,22 um-Filter. Von den 10% BSA-Lösung vorzubereiten einer 0,2% igen BSA-Lösung. Fügen Sie 10 ml 0,2% BSA solution/100 pg hbFGF. …

Discussion

Wir haben eine einfache, homogene und reproduzierbare in vitro-Modell, um skalierbare Ebenen der menschlichen HLCs generieren entwickelt. Unser Modell wurde von einer Reihe von externen kooperierenden Laboratorien validiert. Wir routinemäßig charakterisieren Stammzellen abgeleitete HLCs mit unserem Haus in Tool-Box von Entwicklungs-Marker und der Leber spezifischen funktionellen Assays (die meisten davon sind im Handel erhältlich). Die kritischen Phasen in unserem Prozess sind: die Erhaltung von Stammzellen …

Materials

Matrigel coating plates and flasks

1. Matrigel (10 mL, BD Biosciences, UK); store at -20°C.
2. KO-DMEM (500 mL, Gibco, Invitrogen, UK); store at 4°C.
3. Tissue culture plates (6 well, 12 well, Corning, UK)
4. Tissue culture flask (25 cm2 vented, Corning, UK)

hESC Maintenance

1. Mouse embryonic fibroblast conditioned medium (MEF-CM) (100 mL, R & D Systems, USA); store at -20°C.
2. BSA solution (50 mL, Sigma Aldrich, UK); store at 4°C.
3. Human basic fibroblast growth factor (100 μg, Peprotech, USA); store at -20°C.

Passaging hESCs with collagenase

1. Confluent well or flask of hESCs.
2. Matrigel coated wells or flasks as appropriate.
3. Phospate buffered saline (-MgCl₂, -CaCl₂) (500 mL, Gibco, Invitrogen, UK); store at room temperature.
4. Collagenase IV (1 g, Gibco, Invitrogen, UK); store at 4°C.
5. Mouse embryonic fibroblast conditioned medium (MEF-CM) (100 mL, R & D Systems, USA).
6. Human basic fibroblast growth factor (100 μg, Peprotech, USA).

Differentiation of hESCs to hepatic endoderm

1. RPMI 1640 (500 mL, Gibco, Invitrogen, UK); store at 4°C.
2. B27 Supplement (10 mL, Gibco, Invitrogen, UK); store at -20°C.
3. Activin A (2 μg, Peprotech, USA); store at -20°C.
4. Recombinant mouse Wnt3a (2 μg, R & D Systems, USA); store at -20°C.
5. KO-DMEM (500 mL, Gibco, Invitrogen, UK); store at 4°C.
6. KO-SR (500 mL, Gibco, Invitrogen, UK); store at -20°C.
7. Non-essential amino acids (100 mL, Gibco, Invitrogen, UK); store at 4°C.
8. β-Mercaptoethanol (10 mL, Gibco, Invitrogen, UK); store at 4°C.
9. DMSO (Sigma Aldrich, UK); store at room temperature
10. Leibovitz L-15 culture medium (500 mL, Sigma Aldrich, UK); store at 4°C.
11. Tryptose phosphate broth (100 mL, Sigma Aldrich, UK); store at 4°C.
12. Foetal bovine serum, heat inactivated (500 mL, Gibco, Invitrogen, UK); store at -20°C.
13. Hydrocortisone 21-hemisuccinate (100 mg, Sigma Aldrich, UK); store at -20°C.
14. Insulin (bovine pancreas) (100 mg, Sigma Aldrich, UK); store at -20°C.
15. L-Glutamine (100 mL, Gibco, Invitrogen, UK); store at -20°C.
16. Ascorbic acid (25 g, Sigma Aldrich, UK); store at -20°C.
17. Human HGF (10 μg, Peprotech, USA); store at -20°C.
18. Recombinant Human Oncostatin M (OSM) (50 μg, R & D Systems, USA); store at -20°C.
19. Syringe driven filter unit 0.22 μm (Millipore, UK)

Characterisation of hESC derived Hepatic Endoderm

Immunostaining

1. Phosphate buffer saline (-MgCl₂, -CaCl₂) (500 mL, Gibco, Invitrogen, UK); store at room temperature.
2. PBST, PBS made up with 0.1% TWEEN 20 (Sigma-Aldrich, UK).
3. Paraformaldehyde (PFA) (Sigma-Aldrich, UK) is made up in PBS, store -20°C.
4. Glycerol (Sigma-Aldrich, UK), store at room temperature.
5. Tris Base (Sigma-Aldrich, UK), store at room temperature.
6. Ethanol
7. Serum (AbD Serotech, UK), store at -20°C.
8. Secondary Antibody, Alexa Fluorophores (Molecular Probes, Invitrogen, UK).
9. MOWIOL 4-88 (Polysciences Inc, USA) is made up in Tris HCL and glycerol as per manufacturers instructions. DAPI (Pierce, Thermo Fisher Scientific, UK) is added to the MOWIOL solution at a 1:1000 dilution.

Primary antibodies
Antigen*	Tipo	Supplier	Dilution
ALB	Mouse Monoclonal	Sigma Aldrich	1/500
E-Cadherin	Mouse Monoclonal	Millipore	1/100
α-fetoprotein	Mouse Monoclonal	Sigma	1/500
SSEA-4 FITC	Mouse Monoclonal	Biolegend	1/100
IgG	Mouse Monoclonal	DAKO	1/500
Secondary antibodies
Anti-mouse FITC conjugate	Goat Monoclonal	Invitrogen	1/400

Table 2. The antibodies used for hESC derived hepatic endoderm immunostaining, the concentrations used, the species developed in and the companies they are purchased from.

Functional Analysis of Hepatic Endoderm and Normalisation (per mg protein)

Cytochrome P450 Assays

1. p4-GLO CYP3A4, CYP1A2, Kits and luminometer (Promega, USA).
1. White flat bottom 96 well assay plate (BD Biosciences, UK).
2. BCA Assay Kit (Pierce, Thermo Fisher Scientific, UK).
3. Transparent 96 well assay plate (IWAKI, UK)