Medindo a confluência de iPSCs usando um sistema automatizado de imagem.
Summary
O objetivo do protocolo é comparar diferentes condições de revestimento de matriz extracelular (ECM) para avaliar como o revestimento diferencial afeta a taxa de crescimento de células-tronco pluripotentes induzidas (iPSCs). Em particular, pretendemos estabelecer condições para obter o crescimento ideal das culturas de iPSC.
Abstract
Este estudo se concentra em entender como o crescimento de iPSCs em diferentes substratos de revestimento de ECM pode afetar a confluência celular. Um protocolo para avaliar a confluência de iPSC em tempo real foi estabelecido sem a necessidade de contar células em suspensão de célula única para evitar qualquer perturbação do crescimento. Um sistema de análise de imagens de alto conteúdo foi usado para avaliar a confluência de iPCS em 4 ECMs diferentes ao longo do tempo de forma automatizada. Diferentes configurações de análise foram usadas para avaliar a confluência celular de iPSCs aderentes e apenas uma pequena diferença (em 24 e 48 horas com laminina) foi observada se uma máscara de 60, 80 ou 100% foi aplicada. Também mostramos que a laminina leva à melhor confluência em comparação com Matrigel, vitronectina e fibronectina.
Introduction
As células-tronco pluripotentes induzidas (iPSCs) são obtidas a partir de células somáticas e podem ser diferenciadas em diferentes tipos de células. Eles são frequentemente usados como um sistema para modelar a patogênese da doença ou realizar triagem de medicamentos, e também oferecem o potencial para ser usado no contexto da medicina personalizada. Como as iPSCs têm grande potencial, é importante caracterizá-las completamente para uso como um sistema modelo confiável. Mostramos anteriormente a importância do cultivo de iPSCs em um ambiente hipóxico, pois essas células dependem da glicólise e um ambiente aeróbio pode causar desequilíbrioredox1. As iPSCs também são vulneráveis a outras condições de cultura, particularmente o ambiente extracelular. A otimização das condições da cultura é uma questão fundamental para mantê-las saudáveis e proliferantes. Uma cultura saudável de iPSC levará a células diferenciadas saudáveis que geralmente são o ponto final do modelo usado para entender as características moleculares, celulares e funcionais de distúrbios humanos específicos ou processos celulares.
Neste estudo, um protocolo simples foi utilizado para testar a confluência de iPSCs utilizando diferentes condições de revestimento em poços separados. As iPSCs requerem uma camada alimentadora de fibroblastos embrionários murinos (MEF) para se ligarem adequadamente, mas a coexistência de iPSCs e MEF dificulta a realização de análises como RNA ou extração de proteínas, uma vez que duas populações de células estão presentes. A fim de evitar a camada de alimentação, diferentes proteínas pertencentes à matriz extracelular (ECM) têm sido utilizadas para recriar o nicho celular natural e para ter cultura iPSC livre de alimentador. Em particular, Matrigel é uma preparação de membrana basal solubilizada extraída do sarcoma de camundongo Engelbreth-Holm-Swarm (EHS), que é enriquecida em proteínas da matriz extracelular (ou seja, laminina, colágeno IV, proteoglicanos de sulfato de heparano, entactina/nidogênio e fatores de crescimento)2,3. As outras condições de revestimento utilizadas são, em vez disso, proteínas purificadas com relevância conhecida na construção dos ECMs: a laminina-521 é conhecida por ser secretada por células-tronco pluripotentes humanas (hPSCs) na massa celular interna do embrião e é uma das lamininas mais comuns no corpo após o nascimento 4,5,6,7,8,9, 10,11; a vitronectina é uma matriz de cultura celular livre de xeno conhecida por apoiar o crescimento e a diferenciação da hPSC 12,13,14,15,16; a fibronectina é uma proteína da MEC importante para o desenvolvimento de vertebrados e a fixação e manutenção de células-tronco embrionárias em estado pluripotente 17,18,19,20,21,22,23,24,25. Uma vez que diferentes condições de revestimento estão disponíveis, nós as comparamos em termos de seu efeito na confluência das iPSCs.
Protocol
Representative Results
Discussion
O uso de iPSCs para modelagem de doenças e futura triagem de medicamentos, juntamente com sua possível aplicação em medicina de precisão, torna-a uma tecnologia de grande relevância e, por essa razão, acreditamos que é necessário entender claramente a condição de cultura in vitro que melhor se assemelha à situação fisiológica das células-tronco embrionárias. Neste contexto, testamos diferentes revestimentos de ECM usando iPSCs do tipo selvagem, a fim de entender as condições que permitem que as célula…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
O estudo foi apoiado por bolsas da Fondazione Bambino Gesù e Ricerca Corrente (Ministério da Saúde italiano) para C.C. Gostaríamos de agradecer ao Dr. Enrico Bertini (Departamento de Neurociência, Unidade de Doenças Neuromusculares e Neurodegenerativas, Laboratório de Medicina Molecular, Hospital de Pesquisa Infantil Bambino Gesù), Dra. Stefania Petrini (Centro de Núcleo de Microscopia Confocal, Laboratórios de Pesquisa, Hospital de Pesquisa Infantil Bambino Gesù), Giulia Pericoli (Departamento de Onco-hematologia, Terapia Genética e Celular, Hospital de Pesquisa Infantil Bambino Gesù) e Roberta Ferretti (Departamento de Onco-hematologia, Terapia Gênica e Celular, Hospital de Pesquisa Infantil Bambino Gesù) para discussões científicas e ajuda técnica. Maria Vinci é beneficiária de uma “bolsa Children with Cancer UK”.
Materials
| 10 mL Stripette Serological Pipets, Polystyrene, Individually Paper/Plastic Wrapped, Sterile | Corning | 4488 | Tool |
| 15 mL high-clarity polypropylene (PP) conical centrifuge tubes | Falcon | 352097 | Tool |
| 1x PBS (With Ca2+; Mg2+) | Thermofisher | 14040133 | Medium |
| 1x PBS (without Ca2+; Mg2+) | Euroclone | ECB4004L | Medium |
| 5 mL Stripette Serological Pipets, Polystyrene, Individually Paper/Plastic Wrapped, Sterile | Corning | 4487 | Tool |
| Cell culture microplate, 96 WELL, PS, F-Bottom | Greiner Bio One | 655090 | Support |
| Cell culture plate, 6 well | Costar | 3516 | Support |
| DMEM (Dulbecco's Modified Eagle's Medium- high glucose) | Sigma | D5671 | Medium |
| EDTA | Sigma | ED4SS-500g | Reagent |
| Epi Episomal iPSC Reprogramming Kit | Invitrogen | A15960 | Reagent |
| FAST – READ 102 | Biosigma | BVS100 | Tool |
| Fetal Bovine Serum (FBS) | Gibco | 10270106 | Medium |
| Fibronectin | Merck | FC010 | Coating |
| Glycerol | Sigma | G5516 | Reagent |
| H2O | MILLIQ | ||
| Hoechst | Thermofisher | 33342 | Reagent |
| Laminin 521 | Stem Cell Technologies | 77003 | Coating |
| L-Glutamine (200 mM) | Gibco | LS25030081 | Reagent |
| Matrigel | Corning Matrigel hESC-Qualified Matrix | 354277 | Coating |
| Mouse embryonic fibroblasts (MEF) | Life Technologies | A24903 | Coating |
| MTESR1 Medium | Stem Cell Technologies | 85851 | Medium |
| MTESR1 Supplement | Stem Cell Technologies | 85852 | Medium |
| Penicillin-Streptomycin (10,000 U/mL) | Gibco | 15140122 | Reagent |
| Phalloidin | Sigma | P1951 | Reagent |
| Vitronectin | Stem Cell Technologies | 7180 | Coating |
| Y-27632 | Sigma | Y0503 | Reagent |
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