Summary

Перепрограммирование соматических клеток человека в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (иПСК) Использование ретровирусных вектор с GFP

Published: April 03, 2012
doi:

Summary

Метод для создания человеческих индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (иПСК) с помощью ретровируса, опосредованного эктопической экспрессии Oct4, Sox2, KLF4 и MYC описано. Практический способ определения человека IPSC колоний на основе выражения GFP также обсуждается.

Abstract

Человеческих эмбриональных стволовых клеток (ЭСК) являются плюрипотентные и бесценный сотовой источники в пробирке моделирования болезни и регенеративная медицина 1. Ранее было показано, что соматических клеток человека можно перепрограммировать на плюрипотентности по эктопической экспрессии четырех факторов транскрипции (Oct4, Sox2, Klf4 и Myc) и стать индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (иПСК) 2-4. Как и ЭСК, человеческие иПСК являются плюрипотентные и потенциальный источник аутологичных клеток. Здесь мы опишем протокол для перепрограммирования человеческих клеток фибробластов с помощью четырех факторов перепрограммирования клонировали в GFP-содержащих ретровирусных основа 4. Используя следующий протокол, мы получаем человека иПСК в течение 3-4 недель в человеческое состояние культуры ESC. Человека IPSC колонии напоминают ЭСК по морфологии и отображения потери флуоресценции GFP в результате антиретровирусной глушителей трансгена. IPSC колонии изолированы механически под флуоресцентным microscoPE себя аналогичным образом, как ЭСК. В этих клетках, мы обнаруживаем выражение нескольких генов плюрипотентности и поверхностных маркеров.

Protocol

1. Перепрограммирование по ретровируса выражая Перепрограммирование факторы Фибробласты человека культивируют в фибробластов среды (10% FBS в DMEM с ручкой / Strep). За день до инфекции, пластина 1х10 5 фибробластов человека в одну и 6-луночного планшета. Аспирируйте среду, …

Discussion

Выражение из четырех транскрипционных факторов перепрограммирует фибробластов человека для иПСК. Многие были предприняты попытки создания человеческой иПСК с использованием не-интеграция или не-генетические подходы для получения клинически безопасной иПСК. До сих пор эти методы по…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Эта работа финансировалась Йельской школы медицины и здоровья детей исследований награду Чарльза Hood Foundation.

Materials

Name Concentration Company Catalogue Number
hESC medium
DMEM/F12 80% Invitrogen 11330057
Knockout Serum Replacer 20% Invitrogen 10828-028
L-Glutamine (200 mM) 2 mM Invitrogen 25030081
Nonessential Amino Acids (10 mM) 0.1 mM Invitrogen 11140050
β-Mercaptoethanol (14.3 M) or MTG 0.1 mM Invitrogen M-6250
bFGF-2 10 μg/ml 4 ng/ml GIBCO/BRL GF003AF
Penicillin/Streptomycin 1% Millipore 15140-122
Fiboblasts Medium
DMEM 90% Invitrogen 11965118
FBS 10% Invitrogen 10407028
Penicillin/Streptomycin 1% Millipore 15140-122

Table 1. Culture Medium

Name Concentration Company Catalogue Number
Antibodies
OCT4 1:500 Abcam Ab19857
SSEA3 1:100 Milipore MAB4303
SSEA4 1:100 BD Biosciences BD560218
Tra-1-81 1:100 BD Biosciences BD560173
Tra-1-60 1:100 BD Biosciences BD560174
NANOG 1:500 Abcam Ab21624
Alexa-Flur 488 1:1000 Invitrogen A11008
Alexa-Flur 555 1:1000 Invitrogen A21422
DAPI 1:5000 Invitrogen D1306
Plasmids
pMIG-OCT4   Addgene 17225
pMIG-SOX2   Addgene 17226
pMIG-KLF4   Addgene 17227
pMIG-MYC   Addgene 18119
Other Materials
Collagenase type IV 1mg/ml Invitrogen 17104019
Gelatin, Porcine 0.1% Sigma G 1890
Triton 0.2% Sigma X100-500ML
Paraformaldehyde 4% Sigma 47608
BSA 3% American Bioanalytical AB01800
MEF feeder cells   Millipore PMEF-N
Cell Lifter   Corning 3008
Equipment
Fluorescent microscopy: inverted microscope with GFP filter

Table 2. Reagents and equipment.

References

  1. Murry, C. E., Keller, G. Differentiation of embryonic stem cells to clinically relevant populations: lessons from embryonic development. Cell. 132, 661-680 (2008).
  2. Takahashi, K., Tanabe, K., Ohnuki, M., Narita, M., Ichisaka, T., Tomoda, K., Yamanaka, S. Induction of pluripotent stem cells from adult human fibroblasts by defined factors. Cell. 131, 861-872 (2007).
  3. Yu, J., Vodyanik, M. A., Smuga-Otto, K., Antosiewicz-Bourget, J., Frane, J. L., Tian, S., Nie, J., Jonsdottir, G. A., Ruotti, V., Stewart, R. Induced pluripotent stem cell lines derived from human somatic cells. Science. 318, 1917-1920 (2007).
  4. Park, I. H., Zhao, R., West, J. A., Yabuuchi, A., Huo, H., Ince, T. A., Lerou, P. H., Lensch, M. W., Daley, G. Q. Reprogramming of human somatic cells to pluripotency with defined factors. Nature. 451, 141-146 (2008).
  5. Park, I. H., Lerou, P. H., Zhao, R., Huo, H., Daley, G. Q. Generation of human-induced pluripotent stem cells. Nature Protocols. 3, 1180-1186 (2008).
  6. Park, I. H., Zhao, R., West, J. A., Yabuuchi, A., Huo, H., Ince, T. A., Lerou, P. H., Lensch, M. W., Daley, G. Q. Reprogramming of human somatic cells to pluripotency with defined factors. Nature. 451, 141-146 (2008).
  7. Hotta, A., Ellis, J. Retroviral vector silencing during iPS cell induction: an epigenetic beacon that signals distinct pluripotent states. Journal of Cellular Biochemistry. 105, 940-948 (2008).
  8. Matsui, T., Leung, D., Miyashita, H., Maksakova, I. A., Miyachi, H., Kimura, H., Tachibana, M., Lorincz, M. C., Shinkai, Y. Proviral silencing in embryonic stem cells requires the histone methyltransferase ESET. Nature. 464, 927-931 (2010).
  9. Wolf, D., Goff, S. P. Embryonic stem cells use ZFP809 to silence retroviral DNAs. Nature. 458, 1201-1204 (2009).
  10. Chan, E. M., Ratanasirintrawoot, S., Park, I. H., Manos, P. D., Loh, Y. H., Huo, H., Miller, J. D., Hartung, O., Rho, J., Ince, T. A. Live cell imaging distinguishes bona fide human iPS cells from partially reprogrammed cells. Nat. Biotechnol. 27, 1033-1037 (2009).
  11. Yu, J., Hu, K., Smuga-Otto, K., Tian, S., Stewart, R., Slukvin, ., Thomson, J. A. Human induced pluripotent stem cells free of vector and transgene sequences. Science. 324, 797-801 (2009).
  12. Kim, D., Kim, C. H., Moon, J. I., Chung, Y. G., Chang, M. Y., Han, B. S., Ko, S., Yang, E., Cha, K. Y., Lanza, R. Generation of human induced pluripotent stem cells by direct delivery of reprogramming proteins. Cell Stem Cell. 4, 472-476 (2009).
  13. Warren, L., Manos, P. D., Ahfeldt, T., Loh, Y. H., Li, H., Lau, F., Ebina, W., Mandal, P. K., Smith, Z. D., Meissner, A. Highly efficient reprogramming to pluripotency and directed differentiation of human cells with synthetic modified mRNA. Cell Stem Cell. 7, 618-630 (2010).
  14. Ban, H., Nishishita, N., Fusaki, N., Tabata, T., Saeki, K., Shikamura, M., Takada, N., Inoue, M., Hasegawa, M., Kawamata, S. Efficient generation of transgene-free human induced pluripotent stem cells (iPSCs) by temperature-sensitive Sendai virus vectors. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 108, 14234-14239 (2011).
  15. Wolf, D., Goff, S. P. TRIM28 mediates primer binding site-targeted silencing of murine leukemia virus in embryonic cells. Cell. 131, 46-57 (2007).
  16. Park, I. H., Arora, N., Huo, H., Maherali, N., Ahfeldt, T., Shimamura, A., Lensch, M. W., Cowan, C., Hochedlinger, K., Daley, G. Q. Disease-specific induced pluripotent stem cells. Cell. 134, 877-886 (2008).
  17. Kim, K. Y., Hysolli, E., Park, I. H. Neuronal maturation defect in induced pluripotent stem cells from patients with Rett syndrome. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 108, 14169-14174 (2011).
check_url/3804?article_type=t

Play Video

Cite This Article
Kim, K., Hysolli, E., Park, I. Reprogramming Human Somatic Cells into Induced Pluripotent Stem Cells (iPSCs) Using Retroviral Vector with GFP. J. Vis. Exp. (62), e3804, doi:10.3791/3804 (2012).

View Video