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Resumen

This manuscript describes a step-by-step protocol for the generation and quantification of diverse reprogrammed cardiac subtypes using a retrovirus-mediated delivery of Gata4, Hand2, Mef2c, and Tbx5.

Resumen

Direct reprogramming of one cell type into another has recently emerged as a powerful paradigm for regenerative medicine, disease modeling, and lineage specification. In particular, the conversion of fibroblasts into induced cardiomyocyte-like myocytes (iCLMs) by Gata4, Hand2, Mef2c, and Tbx5 (GHMT) represents an important avenue for generating de novo cardiac myocytes in vitro and in vivo. Recent evidence suggests that GHMT generates a greater diversity of cardiac subtypes than previously appreciated, thus underscoring the need for a systematic approach to conducting additional studies. Before direct reprogramming can be used as a therapeutic strategy, however, the mechanistic underpinnings of lineage conversion must be understood in detail to generate specific cardiac subtypes. Here we present a detailed protocol for generating iCLMs by GHMT-mediated reprogramming of mouse embryonic fibroblasts (MEFs).

We outline methods for MEF isolation, retroviral production, and MEF infection to accomplish efficient reprogramming. To determine the subtype identity of reprogrammed cells, we detail a step-by-step approach for performing immunocytochemistry on iCLMs using a defined set of compatible antibodies. Methods for confocal microscopy, identification, and quantification of iCLMs and individual atrial (iAM), ventricular (iVM), and pacemaker (iPM) subtypes are also presented. Finally, we discuss representative results of prototypical direct reprogramming experiments and highlight important technical aspects of our protocol to ensure efficient lineage conversion. Taken together, our optimized protocol should provide a stepwise approach for investigators to conduct meaningful cardiac reprogramming experiments that require identification of individual CM subtypes.

Introducción

El corazón es el primer órgano funcional para el desarrollo en el embrión de 1, 2. En combinación con el sistema circulatorio, que suministra oxígeno, nutrientes, y un mecanismo de eliminación de residuos durante el desarrollo. Tres semanas después de la fecundación, el corazón humano late por primera vez y su regulación adecuada es mantenida por los cardiomiocitos (CMS). Por lo tanto, la pérdida irreversible de estas células especializadas es la cuestión fundamental que subyace en la insuficiencia cardíaca progresiva. Si bien algunos organismos, tales como el pez cebra y Xenopus tienen el potencial para la regeneración cardiaca, el corazón de los mamíferos adultos es más limitada 3, 5, 6. Por lo tanto, dada la función crítica del corazón, no es sorprendente que la enfermedad cardíaca es la causa principal de muerte en el mundo, con 600.000 muertes sólo en 7 de los Estados Unidos. losrefore, las terapias basadas en células para reparar o reemplazar el miocardio lesionado de manera eficiente son de gran interés clínico.

El estudio seminal de Yamanaka y colegas 8 mostró que la expresión forzada de cuatro factores de transcripción es suficiente para convertir células de fibroblastos completamente diferenciadas a células madre pluripotentes. Sin embargo, la capacidad tumorigénico de todas las estrategias de células madre pluripotentes ha sido una preocupación fundamental en su uso para fines terapéuticos. Esto motivó el campo científico para buscar métodos alternativos para transdifferentiate células evitando al mismo tiempo una etapa pluripotente. Recientemente, varios grupos han demostrado la viabilidad de esta estrategia mediante la visualización de conversión directa de fibroblastos de ratón a células cardiomiocitos como inducidas (iCLMs) con la expresión ectópica de los factores de transcripción Gata4, MEF2C, Tbx5, y más tarde, Hand2 (GMT y GHMT , respectivamente) 9, 10. Furthermore, la misma estrategia se puede realizar in vivo y en los tejidos humanos derivados de 9, 11, 12. Estudios recientes han puesto de relieve factores adicionales o vías de señalización que pueden ser modulados para mejorar aún más la eficiencia de reprogramación cardíaca 13, 14, 15. Tomados en conjunto, estos estudios demuestran el potencial de transdiferenciación dirigida para las terapias regenerativas. Sin embargo, la baja eficiencia de reprogramación CM, los mecanismos moleculares desconocidos, reproducibilidad inconsistentes debido a las diferencias metodológicas 16, y la naturaleza heterogénea de iCLMs siguen sin resolverse.

Con el fin de evaluar directamente ICLM heterogeneidad, se diseñó un ensayo de una sola célula discreta y robusto para la identificación del desarrollo sarcómero y specificatio linaje cardiacon-dos características necesarias de los cardiomiocitos funcionales. Hay al menos tres tipos principales de CM en el corazón tal como se define por su ubicación y propiedades eléctricas únicas: auricular (AM), ventricular (VM) y el marcapasos (PM) 17, 18, 19, 20. En una combinación orquestada, que permiten el bombeo de la sangre adecuado. Durante la lesión del corazón, uno o todos los subtipos podrían verse afectados, y tendrían que ser abordado sobre una base caso por caso, el tipo de terapia celular. En la actualidad, la mayoría de las estrategias se centran en la generación global de los cardiomiocitos, mientras que poco trabajo se está haciendo para estudiar los mecanismos moleculares que regulan la especificación subtipo.

El siguiente estudio detalla cómo cuantificar adecuadamente sarcómeros bien organizados e identificar un conjunto diverso de subtipos de cardiomiocitos. El uso de un marcapasos (MP) de ratón específico de reportero, somos capaces de aplicar un immunocytochemical enfoque para distinguir los miocitos auriculares inducidas similar (IAM), miocitos ventriculares-como inducidas (IVM), y miocitos inducida PM-como (IPMS) 21. Sobre la base de nuestras observaciones, solamente las células que exhiben organización del sarcómero son capaces de latidos espontáneos. Esta plataforma permite la reprogramación única para evaluar el papel de ciertos parámetros en la organización del sarcómero, la especificación de subtipo, y la eficiencia de reprogramación CM en la resolución de una sola célula.

Protocolo

Todos los procedimientos experimentales con las prácticas con animales fueron aprobados por el Comité de Cuidado y Uso de Animales Institucional de UT Southwestern Medical Center.

1. Aislamiento de HCN4-GFP E12.5 de embriones de ratón de fibroblastos (MEF)

  1. Establecieron apareamientos cronometrados entre homocigotos machos HCN4-GFP y hembras CD-1.
  2. Sacrificar mujer embarazada en E12.5 mediante eutanasia, dióxido de carbono y dislocación cervical posterior.
    1. Retire cuernos uterinos con pinza de disección como se ha descrito previamente 22, 23, y colocarlos en una placa de Petri en el hielo con solución salina tamponada con fosfato 1x (PBS) sin Ca2 + o Mg2 +.
  3. Realizar todos los pasos subsiguientes en la campana de cultivo de tejidos utilizando una técnica estéril.
    1. Retire los embriones del útero y el saco amniótico con unas tijeras y pinzas de disección. Mantenga la placenta unida para un mejor manejo. pregnant CD-1 hembras suelen dar a luz a entre 10 y 14 crías.
    2. El uso de pinzas de disección, tome los embriones aislados y rápidamente enjuagarlos dos veces en 70% (v / v) EtOH.
      NOTA: Los lavados deben ser rápido para minimizar la muerte celular.
    3. Retire la cabeza, las extremidades, cola, y los órganos internos, incluyendo el corazón de los embriones aislados.
    4. Coloque el tejido restante en un plato de 10 cm con 1 ml de PBS 1x y carne picada finamente utilizando una cuchilla de afeitar estéril a aproximadamente 1 mm 3 en tamaño.
    5. Transferencia de tejido picado en un tubo cónico de 50 ml con PBS.
    6. Girar a 300 xg durante 3 min. aspirar cuidadosamente el exceso de PBS.
    7. Añadir 1 ml de 0,25% de tripsina-EDTA estéril por embrión. Se incuban las células en un baño de agua a 37 ° durante 15 min. Mezclar suavemente el tubo cada 4 minutos. El exceso de la digestión del tejido reducirá significativamente el rendimiento.
    8. mezcla de células vórtice a la máxima velocidad (3.200 rpm) durante 4 s.
    9. Añadir 2 ml de medio de fibroblastos por embrión y mezclar. filtro tediante un filtro de células de 100 micras usando una pipeta para ayudar a las células a través del filtro. Consulte la Tabla 1 para la formulación de todos los medios posteriores.
    10. Girar a 300 xg durante 4 minutos. Con cuidado, aspirar el sobrenadante.
    11. Añadir 10 ml de medio de fibroblastos fresca por 3 embriones y triturar 6-10 veces.
    12. Placa de las células en 1 15-cm placa de cultivo de tejido por cada 3 embriones preparados. Noche a la mañana la cultura en un 37 ° C, 5% de CO2.
    13. Después de la incubación durante la noche, vuelva a colocar los medios de comunicación con frescos 30 ml de medio por placa. Coloque las células de nuevo en la incubadora durante la noche.
      NOTA: Compruebe si hay HCN4-GFP + contaminación de células bajo un microscopio de fluorescencia. La cultura debe ser GFP - y sólo convertirse GFP + sobre la reprogramación.
    14. El día siguiente, las células de la cosecha con 3 ml de fresco precalentado 0,25% de tripsina-EDTA. Contar y congelar las células. Por lo general, congelar las células a 3 x 10 6 células por ml. El Yie esperadaLD debe ser de 3 x 10 6 células por embrión.

2. Producción y reprogramación Retrovirus

Precaución: La siguiente protocolo requiere la producción y el manejo de los retrovirus infecciosos. Realice los siguientes pasos en un gabinete de seguridad biológica de nivel 2 bajo BSL-2 directrices y una técnica estéril. Utilice lejía al 10% de disponer de todos los materiales expuestos a los retrovirus.

  1. La producción y preparación de retrovirus MEFs
    NOTA: El siguiente protocolo es para la producción retroviral en placas de 6 pocillos y la infección por el MEF en placas de 24 pocillos. Para otros formatos, consulte la Tabla 2. MEFs se siembran en el Día -1, por lo que tendrá que ser coordinado adecuadamente para cada experimento (ver la sección 2.3 y en la Figura 2) el calendario.
    1. Mantener las células según las recomendaciones del fabricante Plat-E (PE). Brevemente, las células de cultivo de PE en DMEM suplementado con 10% FBS, 1 mg / ml puromycin, 10 mg / ml de blasticidina, penicilina, y estreptomicina. células de paso 1: 4 cada dos días cuando el cultivo alcanza el 70-90% de confluencia.
    2. Día -2: El día antes de la transfección, las células semilla Plat-E en células de 1 x 10 6 / pocillo en una placa de 6 pocillos en medio de transfección. Las células deben ser 70 a 80% de confluencia en el momento de la transfección.
  2. La transfección usando un agente de transfección comercial.
    NOTA: Los reactivos comerciales deben estar a temperatura ambiente (TA) antes de la transfección. Para la transfección de ADN, añadir cada plásmido retroviral DNA individualmente (G, H, M y T) para formar un cóctel GHMT 9.
    1. Día -1: En un tubo de poliestireno de 15 ml cónico, mezclar 60 l de medio de suero reducido con 6 l de reactivo de transfección por reacción de un formato de placa de 6 pocillos. Incubar la mezcla durante 5 min a temperatura ambiente.
      NOTA: Puesto que el reactivo de transfección utilizada aquí se une a los plásticos, unadd directamente a los medios de comunicación de suero reducido para evitar cualquier disminución en la eficiencia de la transfección.
    2. Añadir un total de 2 g de GHMT cóctel por la reacción y golpear suavemente para que se mezcle. No hacer vórtice. Incubar la reacción durante 15 min a TA.
    3. Añadir la mezcla de la etapa 2.2.3 a las células de PE en una manera prudente gota.
    4. Se incuban las células transfectadas Plat-E durante la noche en un 37 ° C, 5% de CO2. Registre el momento de la transfección.
  3. La siembra de fibroblastos de embriones de ratón HCN4-GFP.
    1. 1 h antes del chapado MEFs, preparar una placa de 24 pocillos para inmunocitoquímica.
      1. Añadir un cubreobjetos de 12 mm fibronectina por pocillo.
      2. Recubrir los pocillos con 300 l de solución de colágeno bovino (por ejemplo, surecoat) y se incuban en una incubadora a 37ºC durante 1 h.
      3. Aspirar solución de revestimiento inmediatamente antes de chapado MEF.
    2. Descongelar un vial congelado de HCN4-GFP MEFs y lavar con x1 fibrobl pre-calentadomedios ast a 500 xg durante 5 min.
    3. Determinar la viabilidad celular mediante exclusión con azul de tripano o tintes similares. Calcular el número de células viables por ml de cultivo utilizando la siguiente fórmula:
      % de células viables = [1.00 - (Número de células azules / Número de células totales)] x 100
      1. Calcular el número total de células viables utilizando la siguiente fórmula:
        Las células viables =% de células viables x factor de dilución x 10.000 x volumen total de la suspensión celular
    4. Semilla 3 x 10 4 células por pocillo en una placa de 24 pocillos con cubreobjetos previamente preparada solución de fibronectina colágeno bovino.
  4. Transducción y reprogramación de MEFs
    NOTA: De acuerdo con las indicaciones del fabricante, debidamente mantenido células Plat-E producen un título promedio de 1 x 10 7 unidades de infección / ml. Aunque el título no se mide directamente para cada experimento, un control GFP siempre se incluye como un sustituto para la eficiencia de la infección.La expresión de alto GFP y la intensidad (GFP +> 95%) típicamente correlacionado con éxito la generación de GHMT mediada de iCLMs.
    1. Día 0: 24 h después de la transfección, se filtra el medio retroviral PE a través de un tamaño de filtro de acetato de 0,45 micras de poro exento de tensioactivos de celulosa y transferir a un tubo cónico de 15 mL. Añadir polibreno a una concentración final de 8 mg / ml. reponer cuidadosamente las células con 2 ml de medio de transfección fresco.
      NOTA: Las células se desprenden fácilmente de la placa si se cambia el material con demasiada rapidez.
    2. Aspirar el medio de los MEFs cultivadas y añadir el medio retroviral recién recogida; debe producir 1,7 ml de medio por pocillo de una placa de 6 pocillos. Añadir ~ 800 l por pocillo de una placa de 24 pocillos. Volver placa MEF a la incubadora y se incuba durante la noche.
    3. Día 1: Repita los pasos 2.4.1 y 2.4.2. Desechar las células después de la colección de virus 2º. Volver MEFs infectadas a la incubadora y dejar reposar durante la noche.
    4. Día 2: 48 h después de la inducción, aspirar el celular acondicionado medios de comunicación y de lavado x1 con 1x PBS. Añadir medios ICLM 500 l pre-calentado por pocillo de una placa de 24 pocillos.
    5. Sustitución de los medios ICLM cada 2 - 3 días. Plataforma en 14 días después de la inducción viral para inmunocitoquímica análisis (CPI) de la reprogramación cardiaca.

3. La inmunotinción de MEFs reprogramadas

  1. 14 días después de la inducción, aspirar con cuidado los medios de comunicación.
  2. Enjuague cada pocillo con 300 l de helado de PBS 1x. Aspirar el exceso de solución.
  3. Fijar las células con 250 l de paraformaldehído al 4% de solución (PFA) por pocillo de una placa de 24 pocillos. Incubar 15 min a RT.
    NOTA: Se ha corregido células se pueden almacenar en PBS a 4 ° C durante 1 - 2 semanas antes de la tinción.
  4. permeabilizar las células por lavado de pozos x3 con 300 L de 0,1% Triton X-100 PBS (PBST). Incubar 5 minutos a temperatura ambiente después de cada lavado. Aspirar el exceso de solución después del último lavado.
  5. Bloque de 10min a TA con 1x universal almacenador intermediario del bloque a 300 l / pocillo.
  6. Preparar (CPI) tampón de tinción: Añadir 1: 1 de PBS 1x y 1x tampón de bloqueo universal. Diluir anticuerpos primarios en tampón de tinción ICC e incubar anticuerpos noche a 4 ° C. Consulte la sección de material para las diluciones recomendadas.
    1. Manchar un par de diapositivas con α-actinina ratón, αGFP pollo y conejo NPPA para el MIP y la identificación de IAM.
    2. Manchar un par de diapositivas con el ratón α-actinina, αGFP pollo, conejo y MYL2 para la identificación de MIP y MIV.
  7. Al día siguiente, se lavan los pocillos con 300 l x3 0,1% PBST. Incubar 5 minutos a temperatura ambiente después de cada lavado. Aspirar el exceso de solución después del último lavado.
  8. Preparar las diluciones de anticuerpos secundarios en tampón de tinción de la CPI. Consulte la sección de material para las diluciones recomendadas. Incubar anticuerpos secundarios 1 hora a temperatura ambiente, protegido de la luz.
    1. Manchar todas las diapositivas con la siguiente antibodie secundarias: ratón Alexa-555, pollo Alexa-488, y el conejo Alexa-647.
  9. Lavar los pocillos con 300 l x3 0,1% PBST. Incubar 5 minutos a temperatura ambiente después de cada lavado. Proteger de la luz.
  10. Añadir 2,4 l de medio de montaje que contienen 1,5 mg / ml de 4 ', 6-diamidino-2-fenilindol (DAPI) a un portaobjetos de microscopio de vidrio. Retirar con cuidado el cubreobjetos del pozo de la placa de 24 pocillos, eliminar el exceso de solución y transferir al portaobjetos de vidrio con medio de montaje. Presione suavemente el cubreobjetos para eliminar el exceso de volumen y el aire.
  11. sellar los portas con esmalte de uñas preferido o sellador plástico. Tienda diapositivas montadas a 4 ° C protegido de la luz.

4. Identificación de los subtipos cardíacos Utilizando microscopía confocal

NOTA: Para imágenes, un microscopio confocal equipado con al menos 2 detectores fluorescentes capaces de detección espectral a 405, 488, 555, y 639 nm longitud de onda es necesaria con el fin de identificar IPMS, Iams, y IVMS. imagLas células E usando un Plan-Apocromático 20X / 0.75 o mejor objetivo. El uso de software de análisis de imágenes del fabricante, la digitalización de imágenes de zoom puede lograr imágenes de calidad inmersión 40X-petróleo.

  1. Biblioteca de imágenes: tomar imágenes de 8 bits con DAPI, Alexa-488, Alexa-555, y Alexa-647 canales (CH.). Pixel tiempo de permanencia de 6 s, 1024 tamaño de la trama, paso de línea a los 2, y un promedio de 2 es suficiente para imágenes de alta resolución.
  2. Para cada diapositiva, empezar desde un borde y comenzar a escanear hacia arriba y abajo en el canal rojo fluorescente (cap.) Para las células sarcómero + α-actinina + (Consulte la Figura 3 y la Figura 5A para ejemplos). estrías sarcómero son más fáciles de identificar visualmente en la longitud de onda de 555 nm.
    1. Una vez que se ha identificado un α-actinina + + células Sarcómero, cambiar a la ch verde. y mantener la nota si es positivo (MIP). Cambie a la computadora para evaluar el rojo lejano 647 ch. (IAM o IVM).
      NOTA: Las celdas que estánα-actinina + / + Sarcómero / Hnc4-GFP + / NPPA - / MYL2 - se designan como IPMS. Expresión de GFP se verá en toda la célula (Figura 4A).
    2. diapositivas mancha con α-actinina (ratón-Alexa555), HCN4-GFP (pollo-Alexa488), NPPA (conejo-Alexa647), y DAPI. Las células que son α-actinina + / + Sarcómero / Hnc4-GFP - / + NPPA son IAM. NPPA tinción perinuclear y aparecerá punteada (Figura 4B).
    3. diapositivas mancha con α-actinina (ratón-Alexa555), HCN4-GFP (pollo-Alexa488), MYL2 (conejo-Alexa647). Las células positivas para α-actinina + / + Sarcómero / Hnc4-GFP - / + MYL2 son IVMS. MYL2 tinción exhibirá una forma estriada a lo largo del filamento de sarcómero. Debido a variaciones en la calidad de la tinción y el plano z, estrías pueden no ser siempre fácilmente visible (Figura 4C).

5. Cuantificación

NOTA: A fin de evaluar el número real de MEFs potencialmente reprogramadas, 2 pocillos de una placa de 24 pocillos se siembran en paralelo a los pocillos experimentales y se cosechan un día después de la siembra. El número total de células cultivadas en placas se determina entonces el promedio de los dos pozos. Esto se convierte en las células totales reales plateados (Atotal).

  1. sarcómero +
    1. Inspeccione visualmente cada célula en un cubreobjetos para el buen α-actinina + / + Sarcómero (paneles de la derecha figura 3) y registro (Figura 5B-i).
    2. Tabular el número total de α-actinina + / + Sarcómero en cada cubreobjetos y se divide por el total de células chapados reales (Atotal) (Figura 5 B-III). Por ejemplo, si atotal = 12.500 células, y 100 células se alfa-actinina + / + Sarcómero entonces, 0,8% de los MEFs en placas fueron reprogramado. Un promedioexperimento reprogramación rendirá 1% alfa-actinina + / + células sarcómero (Figura 5C).
  2. subtipo +
    NOTA: Para los siguientes pasos, consulte la Figura 5B / C para un flujo de trabajo ICLM cuantificación representativa. Brevemente, para cada sarcómero + de células, tabular si es única, ya sea para el subtipo (Figura 5B-i). Calcular el% de Subtipo (Figura 5B-iii) dividiendo el número de células de subtipo + sobre el sarcómero media + células x 100 (Figura 5B-i). Para el cálculo de la eficiencia absoluta del subtipo% (Figura 5B-IV), se divide el número de células de subtipo + Figura 5B-i por el número total de células sembradas x 100 (Figura 5 B-II).
    1. Para cada uno de los α-actinina células + / + Sarcómero, evaluar si son GFP +, + NPPA, o MYL2 +.
    2. Tabular número total de α-actinina + / Sarcómero + / Hnc4-GFP + / NPPA - / MYL2 -, actinina + / Sarcómero + / Hnc4-GFP - / NPPA +, y α-actinina + / Sarcómero + / Hnc4-GFP - / células MYL2 + (Figura 5B-I).
    3. Para calcular el porcentaje de cada subtipo, se divide el número de células de subtipos + por el número total de α-actinina + / + células sarcómero en que así y se multiplica por 100. GHMT genera IPMS, Iams, y IVMS proporciones aproximadamente iguales a (figura 5B-iii).
    4. Para calcular el número absoluto de subtipo + células, se divide el número total de células subtipo + para la condición experimental por Atotal y se multiplica por 100 (Figura 5 B-II). En iPMS promedio representan el 0,3% de la población total de células infectadas, Iams 0,3%, yIVMS 0,25% (Figura 5B-iv).

Resultados

Aprovechando el ratón reportero PM-específica, hemos desarrollado una estrategia inmunotinción múltiplex para identificar diversas miocitos endógenos como se muestra en la Figura 1. Siguiendo los pasos de reprogramación que se muestran en la Figura 2, la inducción de los CM subtipo específico puede detectarse ya en el día 4 21, aunque a una velocidad baja. Para el día 14, el experimento se puede detener y evaluado para l...

Discusión

El presente estudio proporciona una estrategia de reprogramación directa para la conversión de los MEF en un conjunto diverso de subtipos cardíacas a través de la expresión mediada por retrovirus de la transcripción cardiaca Factores Gata4, MEF2C, Tbx5, y Hand2 (GHMT). Utilizando un enfoque de inmunotinción múltiplex en combinación con un ratón reportero PM-específica, somos capaces de identificar IAM, IVMS, y iPMS a una resolución de una sola célula. Dicho ensayo permite una experimental sistema in vit...

Divulgaciones

The authors have nothing to disclose.

Agradecimientos

A.F.-P. was supported by the National Science Foundation Graduate Research Fellowship under Grant No.2015165336. N.V.M was supported by grants from the NIH (HL094699), Burroughs Wellcome Fund (1009838), and the March of Dimes (#5-FY14-203). We acknowledge Young-Jae Nam, Christina Lubczyk, and Minoti Bhakta for their important contributions to protocol development and data analysis. We also thank John Shelton for valuable technical input and members of the Munshi lab for scientific discussion.

Materiales

NameCompanyCatalog NumberComments
DMEMSigmaD5796Component of iCLM media, Plat-E media, fibroblast, and Transfection media
Medium 199Thermo Fisher Scientific11150059Component of iCLM media
Fetal bovine serrum (FBS)SigmaF2442Component of iCLM media, Plat-E media, fibroblast, and Transfection media
Insulin-Transferrin-Selenium GThermo Fisher Scientific41400-045Component of iCLM media
MEM vitamin solutionThermo Fisher Scientific11120-052Component of iCLM media
MEM amino acidsThermo Fisher Scientific1601149Component of iCLM media
Non-Essential amino acidsThermo Fisher Scientific11140-050Component of iCLM media
Antibiotic-AntimycoticsThermo Fisher Scientific15240062Component of iCLM media
B-27 supplementThermo Fisher Scientific17504044Component of iCLM media
Heat-Inactivated Horse SerumThermo Fisher Scientific26050-088Component of iCLM media
NaPyruvateThermo Fisher Scientific11360-70Component of iCLM media
Penicillin/StreptomycinThermo Fisher Scientific1514022Component of Plat-E media and fibroblast media
Puromycin Thermo Fisher ScientificA11139-03Component of Plat-E media
Blasticidin  Gemini Bio-Products400-128PComponent of Plat-E media
GlutamaxThermo Fisher Scientific35050-061Component of Fibroblast media
Confocal laser scanning LSM700ZeissFor confocal analysis
FuGENE 6 transfection ReagentPromegaE2692Transfection reagent 
Opti-MEM Reduced Serum MediumThermo Fisher Scientific31985-070Transfection reagent 
PolybreneMilliporeTR-1003-GInduction reagent. Use at a final concentration of 8 μM/mL
Platinium-E (PE) Retroviral Packagin Cell Line, EcotropicCellBiolabsRV-101Retroviral pacaking cell line
Trypsin 0.25% EDTAThermo Fisher ScientificFor MEFs and Plat-E dissociation
Mouse anti α-Actinin (Clone EA-53)SigmaA7811Antibody for confocal analysis. Use at 1:200
Chicken anti-GFP IgYThermo Fisher ScientificA10262Antibody for confocal analysis. Use at 1:200
Rabbit Pab anti-NPPA AbgentAP8534AAntibody for confocal analysis. Use at 1:400
Rabbit Pab anti Myl2 IgG ProteinTech10906-1-APAntibody for confocal analysis. Use at 1:200
Vectashield solution with DAPI (4',6-Diamidino-2-Phenylindole, Dihydrochloride)Vector LabsH-1500Dye for confocal analysis
Superfrost Plus Microscope slidesThermo Fisher Scientific12-550-1525 x 75 x 1.0 mm
BioCoat Fibronectin 12 mm coverslipsNeuVitro CorpGG-12-1.5Coverslips for confocal analysis
100 μm cell strainerThermo Fisher Scientific08-771-19
0.45 μm Syringes filters SFCA 25MMThermo Fisher Scientific09-740-106For virus filtration
6 mL SyringesCovidien8881516937For virus filtration
Goat anti-Chicken IgY (H&L) A488AbcamAB150169Secondary antibody for confocal analysis. Use at 1:400
Donkey anti-rabbit A647 IgG(H+L) Thermo Fisher ScientificA31573Secondary antibody for confocal analysis. Use at 1:400
Goat anti-mouse IgG(H+L) A555Thermo Fisher ScientificA21422Secondary antibody for confocal analysis. Use at 1:400
Triton X-100Sigma93443-100mlFor cell permeabilization 
Dulbecco's PBS without CaCl2 and MgCl2 (D-PBS)SigmaD8537
Power Block 10x Universal Blocking reagentThermo Fisher ScientificNC9495720Dilute to 1x in H2O
16% Paraformaldehyde aqueous solution (PFA)Electro Microscopy Sciences 15710Use at 4% diluted in dH2O
6 cm  platesOlympus25-260
6-well platesGenesee Scientific25-105
24-well platesGenesee Scientific25-107
10 cm Tissue culture dishesCorning4239
15 cm  Tissue culture dishesThermo Fisher Scientific5442
15 mL Conical tubesCorning4308
50 mL Conical tubesCorning4249
0.4% Trypan blue solutionSigmaT8154For viability
Ethyl Alcohol 200 proofThermo Fisher Scientific7005
BleachThermo Fisher Scientific6009

Referencias

  1. Sissman, N. J. Developmental landmarks in cardiac morphogenesis: comparative chronology. Am J Cardiol. 25 (2), 141-148 (1970).
  2. Buckingham, M., Meilhac, S., Zaffran, S. Building the mammalian heart from two sources of myocardial cells. Nat Rev Genet. 6 (11), 826-835 (2005).
  3. Ali, S. R., et al. Existing cardiomyocytes generate cardiomyocytes at a low rate after birth in mice. Proc Natl Acad Sci U S A. 111 (24), 8850-8855 (2014).
  4. Bergmann, O., et al. Evidence for cardiomyocyte renewal in humans. Science. 324 (5923), 98-102 (2009).
  5. Senyo, S. E., et al. Mammalian heart renewal by pre-existing cardiomyocytes. Nature. 493 (7432), 433-436 (2013).
  6. Lin, Z., Pu, W. T. Strategies for cardiac regeneration and repair. Sci Transl Med. 6 (239), 239rv231 (2014).
  7. Writing Group, M., et al. Heart Disease and Stroke Statistics-2016 Update: A Report From the American Heart Association. Circulation. 133 (4), e38-e360 (2016).
  8. Takahashi, K., Yamanaka, S. Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors. Cell. 126 (4), 663-676 (2006).
  9. Song, K., et al. Heart repair by reprogramming non-myocytes with cardiac transcription factors. Nature. 485 (7400), 599-604 (2012).
  10. Ieda, M., et al. Direct reprogramming of fibroblasts into functional cardiomyocytes by defined factors. Cell. 142 (3), 375-386 (2010).
  11. Qian, L., et al. In vivo reprogramming of murine cardiac fibroblasts into induced cardiomyocytes. Nature. 485 (7400), 593-598 (2012).
  12. Fu, J. D., et al. Direct reprogramming of human fibroblasts toward a cardiomyocyte-like state. Stem Cell Reports. 1 (3), 235-247 (2013).
  13. Zhou, H., Dickson, M. E., Kim, M. S., Bassel-Duby, R., Olson, E. N. Akt1/protein kinase B enhances transcriptional reprogramming of fibroblasts to functional cardiomyocytes. Proc Natl Acad Sci U S A. 112 (38), 11864-11869 (2015).
  14. Zhou, Y., et al. Bmi1 Is a Key Epigenetic Barrier to Direct Cardiac Reprogramming. Cell Stem Cell. 18 (3), 382-395 (2016).
  15. Zhao, Y., et al. High-efficiency reprogramming of fibroblasts into cardiomyocytes requires suppression of pro-fibrotic signalling. Nat Commun. 6, 8243 (2015).
  16. Miki, K., Yoshida, Y., Yamanaka, S. Making steady progress on direct cardiac reprogramming toward clinical application. Circ Res. 113 (1), 13-15 (2013).
  17. Atkinson, A., et al. Anatomical and molecular mapping of the left and right ventricular His-Purkinje conduction networks. J Mol Cell Cardiol. 51 (5), 689-701 (2011).
  18. Bootman, M. D., Smyrnias, I., Thul, R., Coombes, S., Roderick, H. L. Atrial cardiomyocyte calcium signalling. Biochim Biophys Acta. 1813 (5), 922-934 (2011).
  19. Miquerol, L., Beyer, S., Kelly, R. G. Establishment of the mouse ventricular conduction system. Cardiovasc Res. 91 (2), 232-242 (2011).
  20. Später, D., Hansson, E. M., Zangi, L., Chien, K. R. How to make a cardiomyocyte. Development. 141 (23), 4418-4431 (2014).
  21. Nam, Y. J., et al. Induction of diverse cardiac cell types by reprogramming fibroblasts with cardiac transcription factors. Development. 141 (22), 4267-4278 (2014).
  22. Conner, D. A. . Current Protocols in Molecular Biology. , (2001).
  23. Jozefczuk, J., Drews, K., Adjaye, J. Preparation of mouse embryonic fibroblast cells suitable for culturing human embryonic and induced pluripotent stem cells. J Vis Exp. (64), (2012).
  24. Burns, J. C., Friedmann, T., Driever, W., Burrascano, M., Yee, J. K. Vesicular stomatitis virus G glycoprotein pseudotyped retroviral vectors: concentration to very high titer and efficient gene transfer into mammalian and nonmammalian cells. Proc Natl Acad Sci U S A. 90 (17), 8033-8037 (1993).
  25. Ichim, C. V., Wells, R. A. Generation of high-titer viral preparations by concentration using successive rounds of ultracentrifugation. J Transl Med. 9, 137 (2011).
  26. Qian, L., Berry, E. C., Fu, J. D., Ieda, M., Srivastava, D. Reprogramming of mouse fibroblasts into cardiomyocyte-like cells in vitro. Nat Protoc. 8 (6), 1204-1215 (2013).
  27. Yang, R., et al. Direct conversion of mouse and human fibroblasts to functional melanocytes by defined factors. Nat Commun. 5, 5807 (2014).
  28. Muraoka, N., Ieda, M. Direct reprogramming of fibroblasts into myocytes to reverse fibrosis. Annu Rev Physiol. 76, 21-37 (2014).
  29. Coffin, J. M., Hughes, S. H., Varmus, H. E., Coffin, J. M., Hughes, S. H., Varmus, H. E. . Retroviruses. , (1997).
  30. Bass, G. T., et al. Automated image analysis identifies signaling pathways regulating distinct signatures of cardiac myocyte hypertrophy. J Mol Cell Cardiol. 52 (5), 923-930 (2012).

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