Un abonnement à JoVE est nécessaire pour voir ce contenu. Connectez-vous ou commencez votre essai gratuit.
Method Article
Cellules souches pluripotentes humaines (hPSCs) ont un grand potentiel pour l'étude du développement embryonnaire humain, pour la modélisation des maladies humaines dans le plat et comme une source de cellules transplantables pour des applications de régénération après la maladie ou les accidents. Les cellules de la crête neurale (CN) sont les précurseurs pour une grande variété de cellules somatiques adultes, comme les cellules du système nerveux périphérique et les cellules gliales, les mélanocytes et les cellules mésenchymateuses. Ils sont une source précieuse de cellules pour étudier les aspects du développement embryonnaire humaine, y compris la spécification du destin cellulaire et la migration. En outre la différenciation de cellules progénitrices CN en types de cellules à différenciation terminale offre la possibilité de modéliser les maladies humaines in vitro, étudier les mécanismes de la maladie et de générer des cellules pour la médecine régénératrice. Cet article présente l'adaptation d'un protocole in vitro de différenciation actuellement disponibles pour la dérivation de cellules NC de hPSCs. Ce nouveau protocole nécessite 18 jours de différenciation, est facilement extensible et hautement reproductible entre cellules embryonnaires humaines (CSEh souches) des lignes ainsi que les cellules souches pluripotentes humaines induites (hiPSC) des lignes sans chargeur. Les anciens et les nouveaux protocoles donnent des cellules NC de l'identité égale.
Cellules souches embryonnaires humaines (CSEh) et les cellules souches pluripotentes humaines induites (hiPSC) ont montré un immense potentiel, en particulier pour l'enquête et le traitement futur des maladies humaines, pour laquelle aucun des modèles animaux de bonnes ni de tissus primaires sont disponibles. Exemples d'applications pour la technologie CSEh / hiPSC sont les suivantes: les cellules d'intérêt particulier peuvent être générés à partir de CSEh / hiPSCs pour la médecine régénérative à une quantité illimitée. Les cellules peuvent être produites à partir de patients porteurs d'une maladie spécifique et utilisées pour établir des modèles in vitro de la maladie 2,3. Ces modèles de la maladie peuvent alors être utilisés pour le dépistage de drogues à grande échelle dans la recherche de nouveaux composés médicamenteux 4 ainsi que les essais de médicaments existants pour l'efficacité et la toxicité du 5. Dans des modèles de maladie in vitro peuvent conduire à l'identification des mécanismes de la maladie de nouveaux. Pour toutes les applications de la technologie CSEh / iPSC il est important de travailler avec spécifique, bien définirtypes d cellulaires touchées dans la maladie d'intérêt. Ainsi, la disponibilité de protocoles de différenciation in vitro solides et reproductibles est essentiel pour toutes les applications de la technologie CSEh / hiPSC. Protocoles sont souhaitables qui montrent une variabilité minimale, dépense de temps, d'efforts, la difficulté et le coût ainsi que la reproductibilité maximale entre les lignes CSEh / hiPSC et différents chercheurs.
Cellules de la crête neurale (NC) apparaissent pendant la neurulation vertébrés entre l'épiderme et l'épithélium neural. Elles prolifèrent et migrent largement tout au long de l'embryon en développement et donnent lieu à une impressionnante diversité de types de cellules de la descendance, y compris des os / du cartilage, du squelette cranio-facial, les nerfs sensoriels, les cellules de Schwann, les mélanocytes, les cellules musculaires lisses, les neurones entériques, neurones autonomes, des cellules chromaffines , les cellules du septum cardiaque, des dents et des surrénales / thyroïde cellules glandulaires 6. Ainsi, des cellules NC sont un type de cellule attractive pour le domaine des cellules souches et important pour lemodélisation d'une variété de maladies, telles que la maladie de Hirschsprung 7, dysautonomie familiale 8, ainsi que les cancers tels que le neuroblastome 9. En outre, ils offrent la possibilité d'étudier les aspects du développement embryonnaire humain in vitro.
Actuellement disponibles et largement utilisés dans le protocole de différenciation in vitro pour la dérivation de cellules NC à partir de CSEh 10,11 nécessite jusqu'à 35 jours de différenciation et il implique l'induction neurale sur les cellules stromales de connexion telles que les cellules MS5 et est donc effectuée dans des conditions mal définies. Alors qu'il peut être mis à échelle pour produire de grandes quantités de cellules NC, par exemple nécessaire pour haut débit médicament dépistage 4, c'est la main-d'œuvre et coûteux. En outre, elle implique des passages manuel de rosettes de neurones, ce qui peut être difficile à reproduire, et donc est soumis à une variabilité dans l'ensemble, en particulier lorsqu'elle est appliquée à une grande variété de hESC ou hiPSClignes. Ici, la dérivation progressive des cellules NC dans un protocole de 18 jours qui est libre de cellules nourricières est affiché. Cette méthode est plus courte et plus défini que le protocole actuellement utilisé. En outre, il est très robuste dans la génération de cellules NC entre les différentes lignes de hiPSC. Surtout, il est démontré que les cellules NC produites par les deux protocoles émergent à la frontière de rosettes neurales (ci-après appelé rosette-NC ou R-NC). Les cellules dérivées en utilisant soit des deux protocoles semblent morphologiquement identiques, ils expriment les mêmes marqueurs NC et se regroupent dans l'analyse des microréseaux. Des cellules NC obtenues à l'aide du nouveau protocole (R-NC) sont fonctionnels, semblables à des cellules dérivées NC en utilisant l'ancien protocole (MS5-R-NC) de telle sorte qu'ils peuvent migrer et se différencier en neurones supplémentaire. Par conséquent, les cellules peuvent être utilisées en même temps que les cellules MS5-R-CN. Le protocole de la cellule R-NC pour la dérivation de cellules NC à partir de CSEh / iPSC sera utile pour toutes les applications de la technologie CSEh / iPSC impliquant la lignée NC.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
1. Préparation de milieux de culture, des boîtes recouvertes et entretien de hPSCs
Préparation 1.1 Médias
Remarque: Filtrez tous les médias pour la stérilisation et conserver à 4 ° C dans l'obscurité pendant 2 semaines. noms de réactifs, la société et numéros de catalogue sont répertoriés dans le tableau des matières.
1.2 Revêtement de boîtes de culture
1.3 Maintien de hPSCs
Remarque: hPSCs sont maintenus sur 0,1% de gélatine et de la souris mitotique inactivé fibroblastes embryonnaires (MFE) à la HES-milieu supplémenté avec 10 ng / ml de FGF-2 comme décrit précédemment 10,12. Les cellules doivent être divisés tous les 6-8 jours.
2. Placage de hPSCs pour la différenciation
Remarque: hPSCs devraient être divisée ou plaqué de différenciation lorsque les colonies sont grandes, mais qui ont encore des arêtes vives avec aussi peu que possible cellules qui se différencient au niveau de leurs frontières (voir la figure 1B). Lorsque les cellules sont maintenues en utilisant des passages manuel, les colonies doivent être suffisamment grandes pour être facilement vu par les yeux. Pour obtenir la bonne idée de ce point de temps on peut conserver un plat HPSC séparée pendant deux semaines sans repiquer et regarder les cellules atteignent et passer le point de moment idéal pour passages / les différencier.
3. L'induction de la différenciation neurale
Remarque: La différenciation peut être initiée (jour 0) lorsque les cellules sont de 90-100% de confluence (voir figure 1C), généralement le lendemain. Si la confluence exacte n'est pas encore atteinte, les cellules peuvent être nourris quotidiennement avec HES-moyen jusqu'à ce qu'ils soient prêts pour la différenciation. En variante, le nombre initial de cellules étalées peut être augmentée.
4. Replacage en gouttelettes pour Spécification NC
5. Cellulaire activé par fluorescence (FACS) des cellules NC
Remarque: La préparation des cellules pour FACS nécessite environ 2 h.
6. Replacage de cellules triées, NC Agrandissement et entretien
Remarque: les cellules triées par FACS doit être la mainconduit avec un soin particulier pour assurer la survie optimale. Gardez-les sur de la glace jusqu'à ce que leur réensemencement. Ne pas vortex ou la pipette avec dureté. Les cellules peuvent être remises en suspension par agitation du tube.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Les deux améliorations les plus importantes du protocole R-NC-dessus du protocole MS5-R-CN 11 sont les conditions de différenciation, définies libre-desserte et le raccourcissement global de l'exigence de délai. MS5 cellules nourricières 13 sont des cellules murines de moelle osseuse provenant stromales qui ont été présentés à l'appui différenciation neurale de CSEh 14. HESCs cultivées sur des cellules nourricières MS5 à former des structures épithéliales de faibl...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Pour la différenciation réussie de cellules R-NC de CSEh / hiPSCs les considérations suivantes doivent être prises. Il est essentiel de travailler dans des conditions de culture stériles à tout moment. En particulier, il est important de tester les cultures HPSC pour contamination par des mycoplasmes régulièrement, depuis cette contamination va entraver la différenciation réussie, mais ne peut pas être facilement détecté visuellement dans les cultures HPSC. La différenciation R-NC doit être instauré à l...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Les auteurs n'ont aucun intérêt à divulguer contradictoires.
Ce travail a été soutenu par une bourse pour chercheurs avancés du Fonds national suisse de la science et par des subventions de NYSTEM (C026446; C026447) et l'initiative sur les cellules souches Tri-institutionnel (Fondation Starr).
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
DMEM | Gibco-Life Technologies | 11965-092 | |
Fetal Bovine Serum (FBS) | Atlanta Biologicals | S11150 | |
DMEM/F12 | Gibco-Life Technologies | 11330-032 | |
Knockout Serum Replacement | Gibco-Life Technologies | 10828-028 | Lot should be tested |
L-Glutamine | Gibco-Life Technologies | 25030-081 | |
Penicinlin/Streptomycin | Gibco-Life Technologies | 15140-122 | |
MEM minimum essential amino acids solution | Gibco-Life Technologies | 11140-050 | |
β-Mercaptoethanol | Gibco-Life Technologies | 21985-023 | toxic |
Recombinant human FGF basic (FGF2) | R&D Systems | 233-FB-001MG/CF | |
Knockout DMEM | Gibco-Life Technologies | 10829-018 | |
DMEM/F12 powder | Invitrogen | 12500-096 | |
Glucose | Sigma | G7021 | |
Sodium Bicarbonate | Sigma | S5761 | |
APO human transferrin | Sigma | T1147 | |
Human insulin | Sigma | I2643 | |
Putriscine dihydrochloride | Sigma | P5780 | |
Selenite | Sigma | S5261 | |
Progesterone | Sigma | P8783 | |
Matrigel matrix | BD Biosciences | 354234 | |
Poly-L Ornithin hydrobromide | Sigma | P3655 | |
Mouse Laminin-I | R&D Systems | 3400-010-01 | |
Fibronectin | BD Biosciences | 356008 | |
Dispase in Hank's Balanced Salt Solution 5 U/ml | Stem Cell Technologies | 7013 | |
Trypsin-EDTA | Gibco-Life Technologies | 25300-054 | |
Y-27632 dihydrochloride | Tocris-R&D Systems | 1254 | |
LDN193189 | Stemgent | 04-0074 | |
SB431542 | Tocris-R&D Systems | 1614 | |
Accutase | Innovative Cell Technologies | AT104 | |
Ascorbic Acid | Sigma | A4034 | |
BDNF | R&D Systems | 248-BD | |
FGF8 | R&D Systems | 423-F8 | |
Mouse recombinant sonic hedgehog (SHH) | R&D Systems | 464SH | |
HBSS | Gibco-Life Technologies | 14170-112 | |
HEPES | Gibco-Life Technologies | 1563-080 | |
Human recombinant EGF | R&D Systems | 236EG | |
gelatin (PBS without Mg/Ca) | in house | ||
Antibodies: | |||
Anti HNK-1/N-Cam (CD57) mIgM | Sigma | C6680-100TST | lot should be tested |
Anti-p75 mIgG1 (Nerve Growth factor receptor) | Advanced Targeting Systems | AB-N07 | lot should be tested |
APC rat anti-mIgM | BD Parmingen | 550676 | lot should be tested |
AlexaFluor 488 goat anti-mouse IgG1 | Invitrogen | A21121 | lot should be tested |
Anti Oct4 mIgG2b (used at 1:200 dilution) | Santa Cruz | sc-5279 | lot should be tested |
Material/Equipment: | |||
Mouse embryonic fibroblasts (7 million cells/vial) | GlobalStem | GSC-6105M | |
Cell culture dishes: 10 cm and 15 cm plates, centrifuge tubes, FACS tubes, pipettes, pipette tips | |||
Glass hematocytometer | |||
Cell culture centrifuge | |||
Cell culture incubator (CO2, humidity and temperature controlled) | |||
Cell culture laminar flow hood with embedded microscope | |||
Cell culture biosafety hood | |||
Cell sorting machine, i.e. MoFlo | |||
Inverted microscope | |||
1 ml TB syringe 27Gx1/2 | BD Biosciences | 309623 | |
Cell lifter Polyethylene | Corning Incorporated | 3008 |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Demande d’autorisation pour utiliser le texte ou les figures de cet article JoVE
Demande d’autorisationThis article has been published
Video Coming Soon