Generación robusta de hepatocitos como las células de las poblaciones humanas células madre embrionarias

Summary

Este artículo se centrará en la generación de endodermo hepático humano de las poblaciones humanas con células madre embrionarias.

Abstract

A pesar de los avances en la toxicidad de modelado humano de los medicamentos, muchos de los compuestos no durante los ensayos clínicos debido a efectos secundarios imprevistos. El costo de los estudios clínicos son importantes, por lo tanto, es esencial que más pantallas toxicología predictiva se desarrollan y despliegan desde el principio en el desarrollo de fármacos (Greenhough et al 2010). Hepatocitos humanos representan el modelo de referencia actual estándar para evaluar la toxicidad del fármaco, pero son un recurso limitado que muestran la función variable. Por lo tanto, el uso de líneas de células inmortalizadas y en modelos animales de tejido se utilizan de forma sistemática debido a su abundancia. Aunque ambas fuentes son de carácter informativo, se ven limitadas por una mala función, variabilidad de las especies y / o la inestabilidad en la cultura (Dalgetty et al 2009). Las células madre pluripotentes (PSC) son una fuente atractiva alternativa de hepatocitos humanos, como las células (HLC) (Medine et al 2010). PSC son capaces de auto-renovación y diferenciación a todos los tipos de células somáticas en el adulto y representa por lo tantouna fuente potencialmente inagotable de células diferenciadas. Hemos desarrollado un procedimiento que es simple, altamente eficiente, susceptibles de automatización y el rendimiento funcional HLC humanos (Hay et al 2008; Fletcher et al 2008; Hannoun et al 2010; Payne et al 2011 y Hay et al 2011). Creemos que nuestra tecnología dará lugar a la producción escalable de HLC para el descubrimiento de fármacos, la modelización de enfermedades, la construcción de dispositivos extra-corporal y tratamientos basados ​​en la posible trasplante de células.

Protocol

1. Preparación inicial de todas las acciones químicas y utensilios de plástico de revestimiento de la cultura Todas las medidas que se llevarán a cabo en una campana de cultivo de tejidos en condiciones asépticas. Preparación de factor humano de crecimiento de fibroblastos (hbFGF) Preparar solución al 10% de BSA en PBS y el filtro a través de un filtro de 0,22 micras. De la solución al 10% BSA preparar una solución de BSA al 0,2%. Añadir 10 ml …

Discussion

Hemos desarrollado un modelo simple, homogéneo y altamente reproducible in vitro para generar niveles escalables de HLC humanos. Nuestro modelo ha sido validado por una serie de laboratorios colaboradores externos. Nosotros habitualmente caracterizan a las células madre derivadas HLC con nuestra caja de herramientas en la casa de las pautas del desarrollo y el hígado específicas ensayos funcionales (la mayoría de los cuales están disponibles en el mercado). Las etapas críticas en nuestro proceso son: el …

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)