Aislamiento y cultivo de células madre adultas epiteliales de la piel humana
Summary
Una forma rápida y robusta de aislar células viables de adultos epiteliales madre de la piel humana se describe. El método utiliza la digestión enzimática de la matriz de colágeno la piel, seguido por el punteo de los folículos pilosos y el aislamiento de las suspensiones de células individuales o fragmentos de tejido para el cultivo celular.
Abstract
La homeostasis de los tejidos de auto-renovación depende de las células madre adultas. Como células madre indiferenciadas sufren divisiones asimétricas, que generan las células hijas que mantienen el fenotipo de células madre y la amplificación de tránsito de las células (células TA), que migran desde el nicho de células madre, se someten a la rápida proliferación y diferenciación terminal para repoblar el tejido.
Las células epiteliales madre han sido identificados en la epidermis, folículos pilosos, y en el intestino como las células con un alto potencial de proliferación in vitro y como lento en bicicleta etiqueta de retención de las células in vivo 1-3. Adulto, el tejido de células madre específicas son responsables de la regeneración de los tejidos en los que residen durante el recambio fisiológico normal, así como en momentos de estrés 4-5. Por otra parte, las células madre son generalmente considerados como multi-potentes, que poseen la capacidad de dar lugar a múltiples tipos de células dentro del tejido 6. Por ejemplo, los roedores células madre del folículo del pelo puede generar epidermis, glándulas sebáceas y los folículos pilosos 7-9. Hemos demostrado que las células madre de la región de bulto del pelo humano folículo exhibición multi-potencialidad 10.
Las células madre se han convertido en una herramienta valiosa en la investigación biomédica, debido a su utilidad como un sistema in vitro para el estudio de la biología del desarrollo, la diferenciación, la tumorogénesis y por su posible utilidad terapéutica. Es probable que las células madre adultas del epitelio será útil en el tratamiento de enfermedades como la displasia ectodérmica, monilethrix, el síndrome de Netherton, la enfermedad de Menkes, la epidermólisis bullosa hereditaria y alopecias 11-13. Además, otros problemas de piel como quemaduras, heridas crónicas y úlceras se beneficiarán de las terapias con células madre 14,15. Dado el potencial para la reprogramación de células adultas en un estado pluripotente (células iPS) 16,17, las células adultas de fácil acceso y ampliable madre en la piel humana puede proporcionar una valiosa fuente de células para la inducción y la terapia posterior para una amplia gama de enfermedades, incluyendo la diabetes y la enfermedad de Parkinson.
Protocol
Discussion
Los métodos de extracción de células y la cultura se describen son sorprendentemente fácil y reproducible. Hemos generado cultivos de células madre epiteliales de docenas de personas a través de un amplio rango de edades, incluidos los pacientes con defectos de la piel hereditaria 18. Lo mejor es comenzar el proceso en el día de la cosecha de tejidos, sin embargo, las células se mantienen viables en los medios de comunicación en hielo durante varios días, lo que facilita el envío de noche si es nec…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabajo está financiado por el NIH / NCI subvención R01CA-118916
Materials
| Material Name | Type | Company | Catalogue Number | Comment |
|---|---|---|---|---|
| DMEM | GIBCO | 11995 | ||
| Hams F12 | GIBCO | 11765 | ||
| Fetal Bovine Serum (FBS) | GIBCO | 16000 | ||
| Insulin | GIBCO | 12585 | ||
| T3 | Sigma | T-2752 | ||
| Transferrin | Roche | 10652202001 | ||
| Hydrocortisone | Sigma | H-4001 | ||
| Cholera Toxin | Sigma | C8052 | ||
| Epidermal growth factor (EGF) | Sigma | E-9644 | ||
| Adenine | Sigma | A9795 | ||
| Trypsin(10X) | GIBCO | 15090 | ||
| VERSENE | GIBCO | 15040 | ||
| G418 Sulfate | Cellgro | 30-234-CR | ||
| Hanks’ Balanced Salt solution | Sigma | H6648 | ||
| 1X PBS | Cellgro | 21-040-CV | ||
| Mitomycin C | Roche | 10107409001 | ||
| Penicillin/streptomycin | Invitrogen | 15140122 | ||
| Dispase | Invitrogen | 17105 | ||
| Crystal Violet | Fisher | C581-25 |
Keratinocyte media (KCM)
[DMEM and Ham s F12 (GIBCO, 3:1), adenine (Sigma, 180 mM), 10% fetal bovine serum (GIBCO), cholera toxin (ICN, 0.1 nM), penicillin/streptomycin (GIBCO, 100 U/ml and 100 mg/ml, respectively), hydrocortisone (Sigma, 0.4 mg/ml, 1.1 mM), T/T3 (transferrin, GIBCO, 5 μg/ml, 649 nM; and triiodo-l-thyronine, Sigma, 2 nM), insulin (Sigma, 5 mg/ml, 862 nM), and EGF (Sigma, 10 ng/ml, 1.6 nM), pH 7.2]
References
- Jones, P. H., Watt, F. M. Separation of human epidermal stem cells from transit amplifying cells on the basis of differences in integrin function and expression. Cell. 73, 713-724 (1993).
- Lyle, S., Christofidou-Solomidou, M., Liu, Y., Elder, D. E., Albelda, S., Cotsarelis, G. The C8/144B monoclonal antibody recognizes cytokeratin 15 and defines the location of human hair follicle stem cells. J. Cell. Sci. 111, 3179-3188 (1998).
- Bac, S. P., Reneha, A. G., Potte, C. S. Stem cells: the intestinal stem cell as a paradigm. Carcinogenesis. 21, 469-476 (2000).
- Slac, J. M. Stem cells in epithelial tissues. Science. 287, 1431-1433 (2000).
- It, M., Li, Y., Yan, Z., Nguye, J., Lian, F., Morri, R. J., Cotsarelis, G. Stem cells in the hair follicle bulge contribute to wound repair but not to homeostasis of the epidermis. Nat Med. 11, 1351-134 (2005).
- Spradlin, A., Drummond-Barbos, D., Kai, T. Stem cells find their niche. Nature. 414, 98-104 (2001).
- Taylo, G., Lehre, M. S., Jense, P. J., Su, T. T., Lavke, R. M. Involvement of follicular stem cells in forming not only the follicle but also the epidermis. Cell. 102, 451-461 (2000).
- Oshim, H., Rocha, A., Kedzi, C., Kobayash, K., Barrandon, Y. Morphogenesis and renewal of hair follicles from adult multipotent stem cells. Cell. 104, 233-245 (2001).
- Morri, R. J., Li, Y., Marle, L., Yan, Z., Trempu, C., L, S., Li, J. S., Sawick, J. A. Cotsarelis G Capturing and profiling adult hair follicle stem cells. Nat. Biotechnol. 22, 411-417 (2004).
- Ro, C., Roch, M., Gu, Z., Photopoulo, C., Ta, Q., Lyle, S. Multi-potentiality of a new immortalized epithelial stem cell line derived from human hair follicles. In vitro Cell. & Dev. Biol. 44, 236-244 (2008).
- Ohyama, M., Vogel, J. C. G. e. n. e. delivery to the hair follicle. J Investig Dermatol Symp Proc. 8, 204-206 (2003).
- Sugiyama-Nakagiri, Y., Akiyama, M., Shimizu, H. Hair follicle stem cell-targeted gene transfer and reconstitution system. Gene Ther. 13, 732-737 (2006).
- Stenn, K. S., Cotsarelis, G. Bioengineering the hair follicle: fringe benefits of stem cell technology. Curr Opin Biotechnol. 16, 493-497 (2005).
- Hoeller, D. An improved and rapid method to construct skin equivalents from human hair follicles and fibroblasts. Exp Dermatol 10. , 264-271 (2001).
- Navsaria, H. A., Ojeh, N. O., Moiemen, N., Griffiths, M. A., Frame, J. D. Reepithelialization of a full-thickness burn from stem cells of hair follicles micrografted into a tissue-engineered dermal template (Integra). Plast Reconstr Surg. 113, 978-981 (2004).
- Werni, M., Meissne, A., Forema, R., Brambrin, T., K, M., Hochedlinge, K., Bernstei, B. E., Jaenisch, R. In vitro reprogramming of fibroblasts into a pluripotent ES-cell-like state. Nature. 448, 318-324 (2007).
- Par, I. H., Zha, R., Wes, J. A., Yabuuch, A., Hu, H., Inc, T. A., Lero, P. H., Lensc, M. W., Dale, G. Q. Reprogramming of human somatic cells to pluripotency with defined factors. Nature. 451, 141-146 (2008).
- Kazantsev, A., Goltso, A., Zinchenk, R., Grigorenk, A. P., Abrukov, A. V., Moliak, Y. K., Kirillo, A. G., Gu, Z., Lyl, S., Ginte, E. K., Rogae, E. I. Human hair growth deficiency is linked to a genetic defect in the phospholipase gene LIPH. Science. 314, 982-985 (2006).
- Tola, J., Ishida-Yamamot, A., Riddl, M., McElmurr, R. T., Osbor, M., Xi, L., Lun, T., Slatter, C., Uitt, J., Christian, A. M., Wagne, J. E., Blaza, B. R. Amelioration of epidermolysis bullosa by transfer of wild-type bone marrow cells. Blood. 113, 1167-1174 (2009).
- Wagne, J. E., Ishida-Yamamot, A., McGrat, J. A., Hordinsk, M., Keen, D. R., Riddl, M. J., Osbor, M. J., Lun, T., Dola, M., Blaza, B. R., Tolar, J. Bone marrow transplantation for recessive dystrophic epidermolysis bullosa. N Engl J Med. 363, 629-639 (2010).
- Muraue, E. M., Gach, Y., Grat, I. K., Klausegge, A., Mus, W., Grube, C., Meneguzz, G., Hintne, H., Baue, J. W. Functional Correction of Type VII Collagen Expression in Dystrophic Epidermolysis Bullosa. J Invest Dermatol. , (2010).
- Y, H., Kuma, S. M., Kossenko, A. V., Show, L., X, X. Stem cells with neural crest characteristics derived from the bulge region of cultured human hair follicles. J Invest Dermatol. 130, 1227-1236 (2010).
- Nishimur, E. K., Grante, S. R., Fishe, D. E. Mechanisms of hair graying: incomplete melanocyte stem cell maintenance in the niche. Science. 307, 720-724 (2005).
