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Method Article
* Diese Autoren haben gleichermaßen beigetragen
Dieses Protokoll beschreibt der Transienten Gentechnik zahnmedizinische Stammzellen aus der menschlichen zahnmedizinische Follikel extrahiert. Die angewandte nicht-viralen Modifikation Strategie kann eine Grundlage für die Verbesserung der therapeutischen Stammzellen Produkte geworden.
Bis heute sind mehrere Stammzelltypen in unterschiedlichen Entwicklungsstadien im Fokus für die Behandlung von degenerativen Erkrankungen. Jedoch beeinträchtigt bestimmte Aspekte wie anfängliche massive Zelltod und geringen therapeutischen Wirkungen, ihre breite klinische Übersetzung. Gentechnische Veränderung von Stammzellen vor der Transplantation erwies sich als eine vielversprechende Methode zur therapeutischen Stammzellen Effekte optimieren. Sichere und effiziente gen-Delivery-Systeme fehlen jedoch noch. Daher kann die Entwicklung geeigneter Methoden einen Ansatz zur Lösung der aktuellen Herausforderungen stammzellbasierte Therapien bieten.
Dieses Protokoll beschreibt die Gewinnung und Charakterisierung von menschlichen dental follikelstimulierendes Stammzellen (hDFSCs) sowie ihre nicht-viralen genetischen Veränderung. Die postnatale zahnmedizinische Follikel enthüllt als vielversprechende und leicht zugängliche Quelle für die Ernte von multipotenten Stammzellen besitzen hohe Verbreitung Potenzial. Die beschriebenen Isolierung-Verfahren stellt eine einfache und zuverlässige Methode zur hDFSCs von Weisheitszähne Ernte. Dieses Protokoll umfasst auch Methoden zur Stammzell-Merkmale der isolierten Zellen definieren. Für gentechnische Veränderung von hDFSCs ist eine optimierte kationischen Lipid-basierte Transfektion Strategie ermöglicht hocheffiziente MicroRNA-Einführung vorgelegt, ohne zytotoxische Wirkungen verursacht. Micro-RNAs sind geeignete Kandidaten für vorübergehende Zelle Manipulation, wie diese kleinen translationale Regler das Schicksal und das Verhalten von Stammzellen ohne die Gefahr der stabilen Genom Integration zu kontrollieren. Dieses Protokoll stellt ein sicheres und effizientes Verfahren zur Konstruktion von hDFSCs, die wichtig für die Optimierung ihrer therapeutischen Wirksamkeit werden können.
Die menschlichen zahnmedizinische Follikel ist eine lose Ectomesenchymally abgeleitet Bindegewebe rund um den dritten Zahn1,2. Neben seiner Funktion, Osteoclastogenesis und Osteogenesis für den Zahn-Ausbruch-Prozess zu koordinieren birgt dieses Gewebe Stamm- und Vorläuferzellen Zellen vor allem für die Entwicklung des Parodonts3,4,5. Daher gilt die zahnmedizinische Follikel als alternative Energiequelle menschliche adulte Stammzellen6,7zu ernten.
Mehrere Studien bewiesen, dass menschliche dental follikelstimulierendes Stammzellen (hDFSCs) in der Lage, Differenzierung in der parodontalen Linie einschließlich der Osteoblasten, Fibroblasten Bänder- und Cementoblasts8,9,10 . Darüber hinaus diese Zellen erwiesen sich alle Merkmale des mesenchymaler Stromazellen Zellen (MSCs) einschließlich selbst erneuernde Kapazität, Einhaltung von Kunststoff, Ausdruck der spezifischen Oberflächenmarker übereinstimmen (z. B., CD73, CD90, CD105) sowie als osteogene adipogenen und Chondrogenic Differenzierung möglicher11,12,13. Andere Studien zeigten auch eine neuronale Differenzierung Potenzial von hDFSCs2,14,15,16,17,18.
Aufgrund ihrer vielversprechenden Eigenschaften und einfachen Zugang wurde hDFSCs vor kurzem relevant für Tissue engineering19,20,21. Die ersten Studien konzentrierten sich auf das Potenzial der DFSCs, Knochen, parodontale Regeneration und Zahn Wurzeln19,22,23,24,25,26, 27,28,29,30. Seit das Wissen der neurogenen Fähigkeit des hDFSCs ist ihre Anwendung als potenzielle Behandlung von neurodegenerativen Erkrankungen untersuchten31,32,33. HDFSCs haben auch Bedeutung in Bezug auf die Regeneration des anderen Geweben (z.B. Hornhaut-Epithel)34,35. Das therapeutische Potenzial von hDFSC basiert nicht nur auf ihre direkte Differenzierung Potenzial, sondern auch auf ihre parakrine Aktivität. Vor kurzem haben hDFSCs gezeigt, dass eine Fülle von bioaktive Faktoren, wie Matrix-Metalloproteinasen (MMPs), Insulin-ähnlichen Wachstumsfaktoren (IGF), vaskulären endothelialen Wachstumsfaktor (VEGF), grundlegende Fibroblasten-Wachstumsfaktor (bFGF) und Hepatozyten Wachstum absondern Faktor (HGF), die eine entscheidende Rolle bei der Angiogenese, Immunmodulation, extra zellulären Matrix Modellierung und reparative Prozesse36spielen.
Breite klinische Übersetzung der Stammzell-Therapie ist jedoch immer noch durch verschiedene Herausforderungen, wie massive erste Zelltod und niedrigen positiven Stammzellen Effekte37,38beeinträchtigt. Gentechnik stellt eine vielversprechende Strategie zur Bewältigung dieser Herausforderungen und können daher erheblich verbessern die therapeutische Wirksamkeit von Stammzellen38,39,40. Für vorübergehende Zelle Manipulation sind Micro-RNAs (MiRs) geeignete Kandidaten, wie diese kleinen translationale Regler, das Schicksal und das Verhalten von Stammzellen ohne die Gefahr von stabilen Genom Integration41,42, Steuern 43. bisher mehrere vorteilhafte MiRs identifiziert wurden Stamm Zellproliferation, überleben, Homing, parakrine Aktivität sowie deren Differenzierung in verschiedene Linien44zu fördern. MiR-133a entwickelt beispielsweise MSCs zeigte ein verlängertes Überleben und Engraftment aufrecht, wodurch eine verbesserte Herzfunktion im Vergleich zu unveränderten MSCs45Rattenherzen. Ebenso zeigten MiR-146a überexprimierenden MSCs höhere Mengen an VEGF absondern, was wiederum zu einer verbesserten therapeutischen Effizienz im ischämischen Gewebe46geführt.
Diese Handschrift enthält ein detailliertes Protokoll für die selektive Extraktion und gentechnische Veränderung von hDFSCs. Zu diesem Zweck haben wir die Ernte- und enzymatische Verdauung von menschlichen zahnmedizinische Follikel sowie die nachträgliche Isolierung der hDFSCs beschrieben. Um isolierte Zellen zu charakterisieren, wurden wichtige Hinweise für die Überprüfung der MSC Eigenschaften gemäß den Richtlinien der International Society for Zellulartherapie13aufgenommen. Darüber hinaus bieten wir eine ausführliche Beschreibung zur Erzeugung von MiR modifiziert hDFSCs durch die Anwendung einer kationischen Lipid-basierte Transfektion Strategie und die Bewertung der Effizienz der Transfektion und Zytotoxizität.
HDFSCs sind isoliert die zahnmedizinische Follikel der extrahierte Weisheitszähne, die von der Abteilung für Mund- und plastische Gesichtschirurgie des Universitätsklinikum Rostock zur Verfügung gestellt. Einwilligung nach Aufklärung und schriftliche Genehmigung wurde von allen Patienten erhalten. Diese Studie wurde von der lokalen Ethikkommission der Universität Rostock (Erlaubnis No. A 2017-0158) ermächtigt.
1. Isolierung der hDFSCs
Hinweis: Um bakterielle Kontamination zu verhindern, sollten Weisheitszähne nicht vor der Extraktion ausgebrochen
2. Charakterisierung von hDFSCs
3. die Transfektion von hDFSCs
4. Analyse der Transfektion
Hinweis: Führen Sie die folgende Arbeiten in einem eher schattigen Raum.
Hier präsentieren wir Ihnen eine detaillierte Isolierung Anleitung hDFSCs aus menschlichen zahnmedizinische Follikel Gewebe zu ernten. Aufgrund der Anbindung des zahnmedizinischen Follikels während der routinemäßigen Operation ist es eine vielversprechende Quelle für die Gewinnung von adulten Stammzellen.
Die isolierten hDFSCs zeigte alle Merkmale für die Definition von MSCs13beschrieben. In der Tat...
Adulte Stammzellen sind derzeit im Fokus für die Behandlung von verschiedenen degenerativen Erkrankungen. Vor allem Knochenmark (BM)-Stammzellen, einschließlich hämatopoetischen Stammzellen (HSCs) abgeleitet und MSCs, intensive klinische Untersuchung47unterliegen. Allerdings BM Ernte ist ein invasives Verfahren verursachen Schmerzen an der Stelle der Spende und kann zu unerwünschten Ereignissen48führen. Vor kurzem hat die postnatale Zahngewebe eine neuartige und leicht...
Die Autoren haben nichts preisgeben.
Diese Arbeit wurde durch das FORUN-Programm von Rostock University Medical Center (889018) und der feuchten Foundation (2016-11) unterstützt. Darüber hinaus ist Uhr und r.d. werden durch das BMBF (VIP + 00240) unterstützt.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Mouse anti Human CD105 Antibody: Alexa Fluor 488 | Bio-Rad | MCA1557A488 | Clone SN6, monoclonal |
Mouse IgG1 Negative Control Antibody: Alexa Fluor 488 | Bio-Rad | MCA928A488 | monoclonal |
APC Mouse Anti-Human CD29 Antibody | BD Biosciences | 559883 | Clone MAR4, monoclonal |
APC Mouse IgG1, κ Isotype Control Antibody | BD Biosciences | 555751 | Clone MOPC-21, monoclonal |
PE Mouse Anti-Human CD73 Antibody | BD Biosciences | 550257 | Clone AD2, monoclonal |
PE Mouse IgG1, κ Isotype Control Antibody | BD Biosciences | 555749 | Clone MOPC-21, monoclonal |
PE-Cy7 Mouse Anti-Human CD117 Antibody | BD Biosciences | 339217 | Clone 104D2, monoclonal |
PE-Cy7 Mouse IgG1, κ Isotype Control Antibody | BD Biosciences | 557872 | Clone MOPC-21, monoclonal |
PerCP-Cy5.5 Mouse Anti-Human CD44 Antibody | BD Biosciences | 560531 | Clone G44-26, monoclonal |
PerCP-Cy5.5 Mouse IgG2b, κ Isotype Control Antibody | BD Biosciences | 558304 | Clone 27-35, monoclonal |
PerCP-Cy5.5 Mouse Anti-Human CD90 Antibody | BD Biosciences | 561557 | Clone 5E10, monoclonal |
PerCP-Cy5.5 Mouse IgG1, κ Isotype Control Antibody | BD Biosciences | 55095 | Clone MOPC-21, monoclonal |
V500 Mouse Anti-Human CD45 Antibody | BD Biosciences | 560777 | Clone HI30, monoclonal |
V500 Mouse IgG1, κ Isotype Control Antibody | BD Biosciences | 560787 | Clone X40, monoclonal |
FcR Blocking Reagent, human | Miltenyi Biotec | 130-059-901 | |
UltraPure EDTA | Thermo Fisher Scientific | 15575-020 | 0.5M, pH 8.0 |
Steritop | Merck Millipore | SCGPT05RE | 0.22 µm, radio-sterilized, polyethersulfone |
BSA | Sigma-Aldrich | A7906 | |
PFA | Merck Millipore | 1040051000 | |
Human Mesenchymal Stem Cell Functional Identification Kit | R&D Systems | SC006 | |
RNase decontamination solution; RNaseZap RNase Decontamination Solution | Thermo Fisher Scientific | AM9780 | |
Cy3-labelled precursor miR; Cy3 Dye-Labeled Pre-miR Negative Control #1 | Thermo Fisher Scientific | AM17120 | 5 nmol |
Pre-miR miRNA Precursor Negative Control #1 | Thermo Fisher Scientific | AM17110 | 5nmol |
Cationic lipid-based transfection reagent; Lipofectamine 2000 Transfection Reagent | Thermo Fisher Scientific | 11668019 | |
Reduced serum medium; Opti-MEM I Reduced Serum Medium | Thermo Fisher Scientific | 31985070 | |
Donkey anti-Goat IgG (H+L) Cross-Adsorbed Secondary Antibody, Alexa Fluor 488 | Thermo Fisher Scientific | A-11055 | polyclonal |
Donkey anti-Mouse IgG (H+L) Highly Cross-Adsorbed Secondary Antibody, Alexa Fluor 488 | Thermo Fisher Scientific | A-21202 | polyclonal |
Mounting medium; Fluoroshield with DAPI | Sigma-Aldrich | F6057-20ML | histology mounting medium |
ELYRA PS.1 LSM 780 confocal microscope | Zeiss | ||
BD FACS LSRII flow cytometer | BD Biosciences | ||
BD FACSDiva Software 6.1.2 | BD Biosciences | ||
ZEN2011 software | Zeiss | ||
Trypsin/EDTA solution (0.05%/ 0.02%) | Biochrom | L2143 | in PBS, w/o: Ca2+, Mg2+ |
Amine reactive dye; LIVE/DEAD™ Fixable Near-IR Dead Cell Stain Kit | Thermo Fisher Scientific | L10119 | |
PBS (1x) | Thermo Fisher Scientific | 10010023 | pH: 7.4; w/o: Ca and Mg |
P-S-G (100x) | Thermo Fisher Scientific | 10378016 | |
Basal medium; Dulbecco's Modified Eagle Medium/Nutrient Mixture F-12 | Thermo Fisher Scientific | 11039021 | |
Antibiotic, ZellShield | Biochrom | W 13-0050 | |
FBS | Thermo Fisher Scientific | 10500064 | |
Collagenase type I | Thermo Fisher Scientific | 17100017 | |
Dispase II | Thermo Fisher Scientific | 17105041 | |
Filter, Sterifix syringe filter 0.2 µm | Braun | 4099206 | |
50 mL conical centrifuge tube | Sarstedt | 62,547,254 | |
15 mL conical centrifuge tube | Sarstedt | 62,554,502 | |
Cell culture flask 75 cm2 | Sarstedt | 833,910,002 | |
Cell culture flask, 25 cm2 | Sarstedt | 833,911,002 | |
Freezing medium, Biofreeze | Biochrom | F 2270 | |
Cryotubes | Thermo Fisher Scientific | 377267 | 1.8 mL |
Trypan blue solution | Sigma-Aldrich | T8154 | 0.4 % |
Counting chamber | Paul Marienfeld | ||
Local anesthetic, Xylocitin (lidocaine hydrochloride) 2% with epinephrine (adrenaline) 0.001% | Mibe | ||
NaCl solution | Braun | 0.9 % | |
Vicryl satures, Vicryl rapide | Ethicon | 3 - 0 |
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