Tutti gli esperimenti di topo sono stati condotti secondo la legge tedesca di protezione degli animali e in accordo con l&#39;approvazione dei comitati per la cura degli animali istituzionali locali (Landesamt fuer Natur, Umwelt und Verbraucherschutz, Nord Reno-Westfalia [numero ID di approvazione: AZ 84-02.04.2013 .A428]). 1. Carta Preparazione <ol><li> Preparare 293T media: Modified Eagle Medium di Dulbecco (DMEM), 10% (v / v) di FBS, L-glutamina (2 mM), piruvato di sodio (1 mM), penicillina / streptomicina (1x). </li><li> Preparare medio MEF: DMEM, 10% (v / v) di FBS, L-glutamina (2 mM), aminoacidi non essenziali 1x, penicillina / streptomicina (1x). </li><li> Preparare medio TS (w / o FGF4 / eparina): Roswell Park Memorial Institute media (RPMI) 1640, il 20% (v / v) di FBS (cellule staminali cultura grado), penicillina / streptomicina (1x), L-glutammina (2 mm ), piruvato di sodio (1 mM), 2-mercaptoetanolo (0,1 mM). </li><li> Preparare medio TS con FGF4 / eparina (TS + F4H): RPMI 1640, il 20% (v / v) di FBS (cellule staminalicultura grade), penicillina / streptomicina (1x), L-glutamina (2 mM), piruvato di sodio (1 mM), 2-mercaptoetanolo (0,1 mM), 25 ng / ml FGF4, 1 mg / ml di eparina. Nota: FGF4 ed eparina sono aggiunti direttamente nelle supporto immediatamente prima dell&#39;uso. </li><li> Preparare TS-CM con FGF4 / eparina (TS-CM + F4H): 70%-MEF condizionata TS media + 30% preparata al momento TS media + 25 ng / ml FGF4, 1 mg / ml di eparina. Nota: FGF4 ed eparina sono aggiunti direttamente nelle supporto immediatamente prima dell&#39;uso. </li><li> Preparare medio Trasfezione: Avanzato DMEM, 2% (v / v) di FBS (radice di grado coltura cellulare), L-glutammina (2 mm), la penicillina / streptomicina (1x). </li><li> Preparare medio Virus-produzione: Avanzato DMEM, 5% (v / v) di FBS (radice di grado coltura cellulare), L-glutammina (2 mm), la penicillina / streptomicina (1x). </li></ol> 2. murino embrionale Fibroblasto Derivazione <ol><li> Set accoppiamenti a tempo utilizzando peso 129S2SV femmine e maschi omozigoti topi R26 :: rtTA (nome ceppo; B6.Cg-Gt (Rosa) 26Sor TM1 (rtTA* M2) Jae / J 7). Su E13.5 topi sacrificio dislocazione cervicale e isolare fibroblasti primari murini embrionali (MEF) secondo protocolli standard 8. Successivamente, le cellule piastra da un embrione su un piatto di 150 millimetri in MEF media. </li><li> Una volta che le culture MEF primarie raggiungano la confluenza su piatti di 150 mm, lavare le cellule due volte con 10 ml di PBS e aggiungere 4 ml 0,05% soluzione di tripsina / EDTA. Incubare piatti per 3 - 4 minuti in incubatrice a 37 ° C. </li><li> Dopo incubazione verifica se le cellule staccate dal piatto utilizzando un microscopio invertito (utilizzando un obiettivo 10X). Aggiungere 5 ml di media MEF per fermare tripsinizzazione e raccogliere sospensione cellulare in un tubo conico da 50 ml. </li><li> sospensione cellulare Pool da diversi piatti raccogli in una provetta conica da 50 ml. sospensione cellulare centrifugare per 3 minuti a 200 xg e 10 ° C. </li><li> Gettare il surnatante e risospendere pellet in cella FBS contenente il 10% (v / v) dimetilsolfossido. Congelare MEF in aliquote per un ulteriore uso. Nota: In alternativa, utilizzare tip selvaggioe MEF primarie; tuttavia, un ulteriore vettore lentivirale che esprime rtTA deve essere trasdotte insieme agli altri vettori lentivirali (per esempio usando il plasmide FUdeltaGW-rtTA descritto da Maherali et al. 9). </li><li> Preparazione del mezzo TS MEF condizionata Nota: Prima di esperimenti di conversione, MEF condizionata (CM) TS supporto deve essere preparato, che è richiesto per sottocultura di singole linee ITSC (descritti nella sezione 6). <ol><li> Piastra 1 x 10 7 MEF mitoticamente inattivati ​​al piatto 150 mm di media MEF sul numero desiderato di piatti. Inattivare MEF di γ-irraggiamento con una dose di 9 Gy. Nota: La resa per piatto 150 millimetri è di circa 60 ml di CM. </li><li> Il giorno dopo la placcatura, aspirare e scartare medio MEF e aggiungere 20 ml preparati al momento medie TS (senza FGF4 / eparina) su ogni piatto di MEF e luogo piatti mitoticamente inattivato di nuovo nel incubatore a 37 ° C. </li><li> dopo l&#39;incubazionemedia TS per tre giorni sul MEF mitoticamente inattivati, raccogliere media in 50 ml provette coniche. Filtrare media attraverso un filtro 0,2 micron e procedere con la 2.6.4. Sostituire CM con 20 ml di terreno fresco TS per la preparazione di un ulteriore lotto di CM. Nota: mitoticamente MEF inattivati ​​possono essere utilizzati per la preparazione CM fino a tre volte. </li><li> Aliquota 35 ml di CM filtrato in 50 ml provette coniche e conservare a -20 ° C fino al momento dell&#39;uso. Dopo lo scongelamento, aggiungere 15 ml di terreno TS preparati al momento al fine di ottenere il 70% TS-CM e conservare a 4 ° C per un massimo di un mese. </li></ol></li></ol> 3. vettori lentivirali Produzione in cellule 293T Nota: Tutti i passaggi vengono eseguiti nello spazio di laboratorio in licenza a livello di biosicurezza 2. <ol><li> Prima di esperimenti di conversione, preparare vettori lentivirali per la doxiciclina (DOX) dipendenti over-espressione di Tfap2c, GATA3, Eomes, ETS2 e mCherry. Per ogni lentivirus, le cellule 293T co-trasfezione utilizzando ilrispettivo vettore di trasferimento lentivirale insieme ad un plasmide imballaggio e una busta esprimendo plasmide VSV-G (per informazioni plasmide riferimento alla Tabella Materials). Nota: per informazioni utili per quanto riguarda la produzione di virus si riferiscono a Gavrilescu et al 10.. Anche se descrive la produzione di retrovirus, osservazioni di carattere generale in materia di qualità delle cellule 293T e il DNA plasmide sono vere per la produzione di lentivirus pure. ATTENZIONE: le misure di sicurezza appropriate devono essere prese, quando si lavora con vettori lentivirali e il lavoro deve essere eseguito in una struttura biosicurezza di livello 2. </li><li> Coat cinque 100 piatti mm con soluzione coprendo i piatti con 5 ml di soluzione e delicatamente dondolo per distribuire uniformemente soluzione di rivestimento di poli-L-lisina (100 mg / ml). Porre le capsule di nuovo nel incubatore a 37 ° C per 30 min. Dopo 30 min soluzione di rivestimento aspirare e lavare i piatti una volta con PBS. </li><li> Tavola 7 x 10 6 293T cellule per piatto a 10 ml mezzi 293T-cellule, spiatti Wirl per distribuire uniformemente le cellule e posto i piatti di nuovo nel incubatore a 37 ° C. </li><li> La mattina seguente, sostituire terreno di coltura con 5 ml di terreno trasfezione. Aggiungere 6 ml di una 1,000x magazzino di soluzione clorochina (25 mm) e posizionare i piatti di nuovo nel incubatore a 37 ° C. </li><li> Nel frattempo, preparare la miscela di trasfezione: <ol><li> Per ogni vettore lentivirale preparare due 5 ml provette, etichettate A e B. </li><li> Aggiungere 600 ml di 2x HEPES Buffered Saline (HBS) per tubo A. </li><li> Nel mix tubo B 61,5 ml soluzione di CaCl 2 (2 m), con 18,5 mcg lentivector DNA e 9,25 mg psPAX2 e 9,25 mg di pMD2.G. Regolare il volume a 600 ml con la cultura sterile di grado H 2 O. </li><li> Aggiungere la soluzione dal tubo di B goccia a goccia a tubo A mentre vortex. Incubare miscela di trasfezione per 15 minuti a RT. </li></ol></li><li> Aggiungere miscela di trasfezione con molta attenzione cadere saggio le cellule 293T preparati sul piatto a 100 mm. UNopo 5 a 6 ore rimuovere medie e sostituire con 10 ml di terreno virus-produzione. Mettere i piatti di nuovo nel incubatore a 37 ° C. Nota: Fare attenzione durante la rimozione e la sostituzione di media da cellule 293T facilmente si staccano dal piatto. variazione media 5-6 ore dopo la trasfezione è fondamentale, dal momento che l&#39;esposizione prolungata alla clorochina è tossico per le cellule. </li><li> La mattina seguente, rimuovere con attenzione e gettare media e sostituirlo con 7 ml di terreno virus-produzione. </li><li> Il mattino successivo alla vendemmia il primo lotto di media virus contenenti. Aspirare media e raccogliere in un tubo da 15 ml. Ancora una volta, aggiungere 7 ml di mezzo di virus-produzione sulle celle. Conservare virus contenente il mezzo in frigo fino a quando il secondo lotto è raccolto il giorno seguente. </li><li> La mattina successiva aspirare il secondo lotto di terreno contenente il virus aggiungendola ai 15 ml tubo conico contenente il primo lotto. cellule 293T possono ora essere scartati. Filtro virus contenente il mezzo attraverso un sur 0,45 micronacetato di cellulosa senza factant filtro -membrane. Aliquota filtrato, virus contenenti medio e conservare a -80 ° C per un ulteriore uso. Nota: la produzione di virus può essere eseguita anche in piatti 6 pozzetti. Ridimensionare volumi e numero di cellule di conseguenza. </li></ol> 4. fibroblasti trasduzione con 4 fattori e mCherry controllo vettoriale Nota: Tutti i passaggi vengono eseguiti in una struttura di biosicurezza di livello 2. <ol><li> Per una rappresentazione schematica del contorno sperimentale riferimento alla Figura 1. Scongelare un&#39;aliquota di primarie rtTA-MEF e piastra 3,33 x 10 5 cellule per pozzetto di un piatto 6 pozzetti in un volume totale di 2 ml di supporti MEF. Preparare almeno 3 pozzi ed etichettarli con 4 fattori (4F), mCherry e controllo. Nota: In alternativa, MEF tipo selvatico possono essere utilizzati, quando un rtTA esprime vettori lentivirali viene aggiunto al cocktail lentivector durante la fase 4.2. </li><li> Il giorno seguente dopo che le cellule pienamente recuperato da cryopreconservazione, sostituire i media MEF nelle tre 6-pozzi con 0,6 ml (4F), 0,9 ml (mCherry) e 1 ml (controllo) dei mezzi di trasduzione, rispettivamente. Scongelare una aliquota di PLV-teto-Tfap2c, -Gata3, -Eomes, ets e virus -mCherry a temperatura ambiente e aggiungere 100 ml di ogni surnatante virus contenenti (Tfap2c, GATA3, Eomes, ETS2) nel 4F bene. Nota: In caso di MEF wild type, ridurre il volume dei mezzi di comunicazione preplated da 100 ml e inoltre aggiungere 100 ml di virus FUdeltaGW-rtTA contenente surnatante al mix 4F. </li><li> Aggiungere 100 ml di mCherry supporti virus contenenti al pozzo etichettato con mCherry. Aggiungere polibrene ad una concentrazione finale di 8 mg / ml in ogni pozzetto. Porre la capsula posteriore in incubatore a 37 ° C e incubare MEF O / N con surnatante contenente il virus. Nota: In caso di MEF wild type, ridurre il volume dei mezzi di comunicazione preplated da 100 ml e inoltre aggiungere 100 ml di FUdeltaGW-rtTA surnatante virus contenenti. </li><li> La mattina seguente, rimuovere con attenzionemedia e contenente il virus, lavare tre volte con 2 ml di PBS. Infine, aggiungere 2 ml di TS Media (senza FGF4 / eparina). Nota: MEF trasdotte possono sia essere utilizzati direttamente per esperimenti di induzione ITSC o congelati per un ulteriore uso. </li></ol> 5. fibroblasti di conversione ITSC Nota: Tutti i passaggi vengono eseguiti nello spazio di laboratorio in licenza a livello di biosicurezza 2. <ol><li> Lavare MEF trasdotte due volte con 2 ml di PBS e dopo l&#39;aggiunta soluzione di 0,5 ml di tripsina / EDTA incubare in incubatrice per 3 - 4 minuti. Controllare sotto un microscopio invertito per un corretto distacco delle cellule. <ol><li> Inattivare tripsina con l&#39;aggiunta di 1 ml di TS media. Trasferire la sospensione cellulare in un tubo da 15 ml e centrifugare per 3 min a 200 x g. Eliminare il surnatante e risospendere le cellule in 2 ml di TS media. Utilizzare il campione di controllo non trasdotte per contare le cellule. </li><li> Piastra 4F-MEF, mCherry-MEF e MEF di controllo non trasdotte ciascuno ad una densità di 2 x 10 5cellule per ogni 100 mm piatto di coltura cellulare in 10 ml TS mezzo contenente 2 mg / ml DOX (media TS + FGF4 / eparina + dox). </li><li> In alternativa, eseguire transdifferenziazione su piatti più piccoli. Tavola 3.6 x 10 3 cellule per cm 2 sulle dimensioni piatto desiderato, il volume scala di conseguenza. </li></ol></li><li> Il giorno successivo, usando un microscopio a epifluorescenza (utilizzando un obiettivo 10X e un filtro per fluorescenza rossa eccitazione) monitorare l&#39;espressione di proteine ​​mCherry per valutare l&#39;efficienza di trasduzione. Nota: l&#39;efficienza di trasduzione dovrebbe essere prossimo al 100%. Se aumento della morte cellulare è evidente dopo l&#39;induzione del transgene questo significa che il virus titolo era troppo alto. Trasduzione deve essere ripetuto con ridotta quantità di mezzo contenente il virus. </li><li> D&#39;ora in poi il cambiamento media su tutti i piatti a giorni alterni fino al giorno 10 dopo la placcatura. Successivamente, nutrire le cellule con mezzo di TS senza DOX (media TS + FGF4 / eparina). </li><li> L&#39;utilizzo di un monitor microscopio invertito percomparsa di &#39;transdifferentiated zone&#39; (fare riferimento alla figura 2B e C) sul piatto 4F per un massimo di 3 settimane. Tali colonie non dovrebbero essere visibili sui due piatti di controllo (mCherry-MEF ei MEF non trasdotte). </li></ol> 6. L&#39;isolamento di singoli ITSC Lines Nota: Per il passaggio 6.3 non è richiesta una cappa coltura di tessuti. Si raccomanda di pulire il microscopio invertito con il 70% di etanolo per ridurre al minimo le possibilità di contaminazione batterica. colonie individuali ITSC possono essere isolati tra i giorni 21 e 28 giorni di transdifferenziamento. <ol><li> Aggiungere 40 ml di soluzione di tripsina / EDTA 0,05% in 12 pozzetti di una ben piatto 96 U-fondo e mettere il piatto sul ghiaccio. </li><li> Prima di isolamento delle colonie, media aspirare a 4F-MEF piatto transdifferenziamento. Lavare le cellule una volta con 10 ml di PBS. Anche in questo caso, aggiungere 10 ml di PBS e posto piatto sotto un microscopio invertito. </li><li> Usando una pipetta da 100 ml insieme a 40 ml sollevamento singolo colonie, dalla cli ircling con la punta della pipetta ed aspirando la colonia galleggiante. Trasferire le cellule di una colonia ciascuno in un pozzetto del preparato a 96 pozzetti piatto. Dopo aver raccolto 12 colonie pongono 96 pozzetti piatto in incubatore a 37 ° C per 5 min. </li><li> Dissociare cellule pipettando su e giù per diverse volte e sospensione cellulare trasferimento in un pozzetto di un piatto 24 pozzetti con preparati 500 ml di mezzo TS-CM (30% fresco TS media + 70% CM + FGF4 / eparina). </li><li> Il giorno seguente sostituire media con media TS-CM fresca per rimuovere le cellule morte. Cambiare mezzo di ogni altro giorno. </li><li> Monitor per l&#39;aspetto delle colonie epiteliali con contorni luminosi (vedi figura 2). Una volta appaiono le colonie, la cultura fino al 70% confluenti o per un massimo di una settimana e gradualmente espandere su piatti di grandi dimensioni. D&#39;ora in poi, le cellule cultura come in buona fede TSC, secondo protocolli standard nei media siero contenente o nei mezzi, definiti privi di siero 3,5,11. </li></ol>

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The authors have nothing to disclose.

Il 4 fattore (Tfap2c, GATA3, Eomes, ETS2) protocollo transdifferenziazione basato qui presentata offre un metodo affidabile per generare fedelmente convertito iTSCs da fibroblasti embrionali di topo. Inoltre, il metodo è applicabile anche per i fibroblasti coda post-natale, anche se con un calo di efficienza rispetto ai fibroblasti embrionali 3. In generale, la qualità dei fibroblasti primari è un fattore critico di esito transdifferenziazione e occorre prestare attenzione a utilizzare le cellule di passag...

Recentemente, uno studio di confronto diversi approcci di topo cellule staminali embrionali di trofoblasto conversione delle cellule staminali ha rivelato che in tutti i sistemi analizzati, la conversione lignaggio è rimasto incompleto. Invece di cellule staminali indotte (trofoblasto) iTSCs cosiddette staminali trofoblasto cellule simili alle cellule sono stati generati conservando un ricordo del destino delle cellule di origine 1. Qui, abbiamo seguito un approccio diverso di generazione ITSC. Simile a l&#39;induzione diretta di cellule staminali pluripotenti da murine fibroblasti embrionali (MEF) 2, iTSCs sono stati convertiti direttamente dal tessuto somatica differenziata. In primo luogo, abbiamo identificato 12 fattori che inducono candidati TSC destino quando sovraespresso in MEF. In seguito, i fattori Tfap2c, GATA3, Eomes e ETS2 sono stati identificati per essere necessaria e sufficiente per l&#39;induzione ITSC 3. Allo stesso tempo, un altro gruppo ha trovato modo indipendente Tfap2c, GATA3 e Eomes essere sufficiente per convertire MEF in iTSCs. Tuttavia, in talestudio, il tempo richiesto per l&#39;espressione del transgene è notevolmente più lungo rispetto al nostro studio, che indica diverse cinetiche di conversione, quando ETS2 è assente dal transdifferenziamento cocktail 4. Siero fetale bovino convenzionale (FBS) contenente coltura di cellule staminali del trofoblasto blastocisti derivate indotte e si basa sulla presenza di fattori di crescita secreti dal MEF inattivati ​​5,6. Durante l&#39;induzione ITSC, questi fattori sono forniti da MEF, che non hanno la piena combinazione di transgeni e non sono sottoposti a transdifferenziamento. Tuttavia, una volta singole colonie ITSC sono sub-coltura, richiedono mezzi di comunicazione, che è stato condizionato dal MEF crescita inattivati. Da lì in poi, iTSCs possono essere coltivate e trattati come blastocisti derivate TSC secondo protocolli standard. Da segnalare, in contrasto con Tanaka et al. 5, abbiamo quotidianamente cultura TSC e iTSCs senza gelatinizzanti piatti di coltura cellulare.

<table><tbody><tr><td>Doxycycline hyclate</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>D9891-10G</td><td>Dissolve in sterile PBS, prepare 2 mg/ml stock solution. Store aliquots at -20 &amp;deg;C</td></tr><tr><td>Chloroquine diphosphate salt&amp;nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>C6628-25G</td><td>Prepare 25 mM stock solution in sterile cell culture grade water. Store aliquots at -20 &amp;deg;C</td></tr><tr><td>Polybrene (Hexadimethrine bromide)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>107689-10G</td><td>Prepare 8 mg/ml stock solution in sterile cell culture grade water. Store aliquots at -20 &amp;deg;C</td></tr><tr><td>human recombinant Fibroblast Growth Factor 4</td><td>ReliaTech</td><td>300-131L</td><td>Dissolve in sterile 0.1% BSA in PBS, prepare 25 &amp;micro;g/ml stock solution. Store aliquots at -80 &amp;deg;C</td></tr><tr><td>Heparin sodium salt</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>H3149-10KU</td><td>Prepare 1 mg/ml stock solution by dissolving in sterile PBS. Store aliquots at -80&amp;deg;C</td></tr><tr><td>ProFection Mammalian Transfection System</td><td>Promega</td><td>E1200</td><td></td></tr><tr><td>PBS, no calcium, no magnesium</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>1419-094</td><td></td></tr><tr><td>DMEM (1x) + GlutaMAX</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>31966-021</td><td></td></tr><tr><td>RPMI 1640, no glutamine</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>31870-025</td><td></td></tr><tr><td>Advanced DMEM (1x)</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>12491-015</td><td></td></tr><tr><td>Trypsin-EDTA (0.05%), phenol red</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>25300-054</td><td></td></tr><tr><td>Poly-L-lysine</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P4707</td><td></td></tr><tr><td>Fetal bovine serum</td><td>Hyclone</td><td>SH30071.03IR</td><td></td></tr><tr><td>Surfactant-free cellulose acetate-membrane filter</td><td>Corning</td><td>431220</td><td></td></tr><tr><td>Non-essential amino acids</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>11140-035</td><td></td></tr><tr><td>Penicillin Streptomycin</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>15140-122</td><td></td></tr><tr><td>Sodium Pyruvate&amp;nbsp;</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>11360-039</td><td></td></tr><tr><td>L-glutamine&amp;nbsp;</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>25030-24</td><td></td></tr><tr><td>2-Mercaptoethanol</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>31350-010</td><td></td></tr><tr><td>Dimethyl sulfoxide (DMSO), cell culture grade</td><td>Panreac AppliChem GmbH</td><td>A3672,0100</td><td></td></tr><tr><td>pLV-tetO-Tfap2c</td><td>Addgene</td><td>70269</td><td></td></tr><tr><td>pLV-tetO-Gata3</td><td>Addgene</td><td>70270</td><td></td></tr><tr><td>pLV-tetO-Eomes</td><td>Addgene</td><td>70271</td><td></td></tr><tr><td>pLV-tetO-Ets2</td><td>Addgene</td><td>70272</td><td></td></tr><tr><td>pLV-tetO-mCherry</td><td>Addgene</td><td>70273</td><td></td></tr><tr><td>psPAX2</td><td>Addgene</td><td>12260</td><td></td></tr><tr><td>pMD2.G</td><td>Addgene</td><td>12259</td><td></td></tr><tr><td>FUdeltaGW-rtTA&amp;nbsp;</td><td>Addgene</td><td>19780</td><td></td></tr><tr><td>Mice B6.Cg-Gt(ROSA)26Sor&lt;sup&gt;tm1(rtTA*M2)Jae/J 7&lt;/sup&gt;</td><td>JAX Mice</td><td>6965</td><td></td></tr><tr><td>129S2SV</td><td>Charles River</td><td>129</td><td></td></tr></tbody></table>

protocol for the direct conversion of murine embryonic fibroblasts into trophoblast stem cells

cellule staminali Trophoblast (TSC) sono una conseguenza della prima decisione destino cellulare in sviluppo dei mammiferi. Essi possono essere coltivate in vitro, mantenendo la capacità di auto-rinnovarsi e di differenziarsi in tutti i sottotipi del lineage trofoblasto, equivalenti in vivo staminali popolazione cellulare dando luogo alla parte fetale della placenta. Pertanto, TSC offrono un modello unico per studiare lo sviluppo placentare ed embrionale rispetto a extra-embrionali decisione destino della cellula in vitro. Dal stadio di blastocisti in poi, una barriera epigenetica distinta composto da metilazione del DNA e degli istoni modifiche separa ermeticamente entrambe le linee. Qui, descriviamo un protocollo per superare questa barriera completamente lignaggio da transitori sovra-espressione del trofoblasto regolatori chiave Tfap2c, GATA3, Eomes e ETS2 in fibroblasti embrionali murini. Le cellule staminali del trofoblasto indotte sono in grado di auto-rinnovarsi e sono quasi identiche a blastocisti di cellule staminali derivate trofoblasto in termini di morfologia, l&#39;espressione del gene marcatore e modello di metilazione. Funzionale in vitro e in vivo confermano che queste cellule sono in grado di differenziarsi lungo lignaggio trofoblasto generare cellule giganti poliploide trofoblasto e chimerizing la placenta quando iniettato in blastocisti. L&#39;induzione di cellule staminali dal tessuto trofoblasto somatica apre nuove strade per studiare le caratteristiche genetiche ed epigenetiche di questo lignaggio extra-embrionale e offre la possibilità di generare linee di cellule staminali trofoblasto senza distruggere l&#39;embrione rispettivo.

Sul piatto dove viene attivato espressione del transgene della 4F, cellule cambiano rapidamente morfologia (confrontare Figura 2A e B). Intorno giorno 14 - 21 aree distinte transdifferentiated emergono (due esempi sono riportati nella figura 2B e C). Queste colonie primarie mancano morfologia tipica TSC; tuttavia una volta che sono sub-coltura, morfologia caratteristica epiteliale con bordi stretti e confini luminosi ricorda molto da vicino TSC in buona ...

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Protocol for the Direct Conversion of Murine Embryonic Fibroblasts into Trophoblast Stem Cells

Here we present a protocol for the direct conversion of murine embryonic fibroblasts into fully functional and stable trophoblast stem cells by ten day over-expression of Tfap2c, Gata3, Eomes and Ets2.

Protocollo per la conversione diretta dei fibroblasti murini embrionali in trofoblasto cellule staminali

Trophoblast stem cells (TSCs) arise as a consequence of the first cell fate decision in mammalian development. They can be cultured in vitro, retaining ...

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Research

JoVE Journal

Developmental Biology

7.6K Views.  Institute of Pathology, University of Bonn Medical School. Here we present a protocol for the direct conversion of murine embryonic fibroblasts into fully functional and stable trophoblast stem cells by ten day over-expression of Tfap2c, Gata3, Eomes and Ets2.

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Kinetic Measurement and Real Time Visualization of Somatic Reprogramming

Somatic reprogramming has enabled the conversion of adult cells to induced pluripotent stem cells (iPSC) from diverse genetic backgrounds and disease phenotypes. Recent advances have identified more efficient and safe methods for introduction of reprogramming factors. However, there are few tools to monitor and track the progression of reprogramming. Current methods for monitoring reprogramming rely on the qualitative inspection of morphology or staining with stem cell-specific dyes and antibodies. Tools to dissect the progression of iPSC generation can help better understand the process under different conditions from diverse cell sources. 
This study presents key approaches for kinetic measurement of reprogramming progression using flow cytometry as well as real-time monitoring via imaging. To measure the kinetics of reprogramming, flow analysis was performed at discrete time points using antibodies against positive and negative pluripotent stem cell markers. The combination of real-time visualization and flow analysis enables the quantitative study of reprogramming at different stages and provides a more accurate comparison of different systems and methods. Real-time, image-based analysis was used for the continuous monitoring of fibroblasts as they are reprogrammed in a feeder-free medium system. The kinetics of colony formation was measured based on confluence in the phase contrast or fluorescence channels after staining with live alkaline phosphatase dye or antibodies against SSEA4 or TRA-1-60. The results indicated that measurement of confluence provides semi-quantitative metrics to monitor the progression of reprogramming.

The protocol presented in this study describes methods for the real-time monitoring of reprogramming progression via the kinetic measurement of positive and negative pluripotent stem cell markers using flow cytometry analysis. The protocol also includes the imaging-based assessment of morphology, and marker or reporter expression during iPSC generation.

Cinetica Misurazione e Tempo reale visualizzazione della riprogrammazione somatica

Somatic reprogramming has enabled the conversion of adult cells to induced pluripotent stem cells (iPSC) from diverse genetic backgrounds and disease ...

Ricerca

Biologia dello sviluppo

Reprogramming Mouse Embryonic Fibroblasts with Transcription Factors to Induce a Hemogenic Program

This protocol details the induction of a hemogenic program in mouse embryonic fibroblasts (MEFs) via overexpression of transcription factors (TFs). We first designed a reporter screen using MEFs from human CD34-tTA/TetO-H2BGFP (34/H2BGFP) double transgenic mice. CD34+ cells from these mice label H2B histones with GFP, and cease labeling upon addition of doxycycline (DOX). MEFS were transduced with candidate TFs and then observed for the emergence of GFP+ cells that would indicate the acquisition of a hematopoietic or endothelial cell fate. Starting with 18 candidate TFs, and through a process of combinatorial elimination, we obtained a minimal set of factors that would induce the highest percentage of GFP+ cells. We found that Gata2, Gfi1b, and cFos were necessary and the addition of Etv6 provided the optimal induction. A series of gene expression analyses done at different time points during the reprogramming process revealed that these cells appeared to go through a precursor cell that underwent an endothelial to hematopoietic transition (EHT). As such, this reprogramming process mimics developmental hematopoiesis "in a dish," allowing study of hematopoiesis in vitro and a platform to identify the mechanisms that underlie this specification. This methodology also provides a framework for translation of this work to the human system in the hopes of generating an alternative source of patient-specific hematopoietic stem cells (HSCs) for a number of applications in the treatment and study of hematologic diseases.

The protocol described here details the induction of a hemogenic program in mouse embryonic fibroblasts via overexpression of a minimal set of transcription factors. This technology may be translated to the human system to provide platforms for future study of hematopoiesis, hematologic disease, and hematopoietic stem cell transplant.

Riprogrammazione fibroblasti embrionali di topo con fattori di trascrizione per indurre un programma Hemogenic

This protocol details the induction of a hemogenic program in mouse embryonic fibroblasts (MEFs) via overexpression of transcription factors (TFs). We ...

The Production of Pluripotent Stem Cells from Mouse Amniotic Fluid Cells Using a Transposon System

Induced pluripotent stem (iPS) cells are generated from mouse and human somatic cells by forced expression of defined transcription factors using different methods. Here, we produced iPS cells from mouse amniotic fluid cells, using a non-viral-based transposon system. All obtained iPS cell lines exhibited characteristics of pluripotent cells, including the ability to differentiate toward derivatives of all three germ layers in vitro and in vivo. This strategy opens up the possibility of using cells from diseased fetuses to develop new therapies for birth defects.

In this study, we generate induced pluripotent stem cells from mouse amniotic fluid cells, using a non-viral-based transposon system.

La produzione di cellule staminali pluripotenti da mouse amniotico cellule del liquido Utilizzando un sistema di trasposoni

Induced pluripotent stem (iPS) cells are generated from mouse and human somatic cells by forced expression of defined transcription factors using ...

In Vitro Differentiation of Human Pluripotent Stem Cells into Trophoblastic Cells

The placenta is the first organ to develop during embryogenesis and is required for the survival of the developing embryo. The placenta is comprised of various trophoblastic cells that differentiate from the extra-embryonic trophectoderm cells of the preimplantation blastocyst. As such, our understanding of the early differentiation events of the human placenta is limited because of ethical and legal restrictions on the isolation and manipulation of human embryogenesis. Human pluripotent stem cells (hPSCs) are a robust model system for investigating human development and can also be differentiated in vitro into trophoblastic cells that express markers of the various trophoblast cell types. Here, we present a detailed protocol for differentiating hPSCs into trophoblastic cells using bone morphogenic protein 4 and inhibitors of the Activin/Nodal signaling pathways. This protocol generates various trophoblast cell types that can be transfected with siRNAs for investigating loss-of-function phenotypes or can be infected with pathogens. Additionally, hPSCs can be genetically modified and then differentiated into trophoblast progenitors for gain-of-function analyses. This in vitro differentiation method for generating human trophoblasts starting from hPSCs overcomes the ethical and legal restrictions of working with early human embryos, and this system can be used for a variety of applications, including drug discovery and stem cell research.

In Vitro Differentiation of Human Pluripotent Stem Cells into Trophoblastic Cells

Here, we present a protocol to efficiently generate human trophoblastic cells from human pluripotent stem cells using bone morphogenic protein 4 and inhibitors of the Activin/Nodal pathways. This method is suitable for the efficient differentiation of human pluripotent stem cells and can generate large quantities of cells for genetic manipulation.

La differenziazione in vitro di pluripotenti umane Cellule Staminali in cellule trofoblastiche

The placenta is the first organ to develop during embryogenesis and is required for the survival of the developing embryo. The placenta is comprised of ...

Assessing Cardiomyocyte Subtypes Following Transcription Factor-mediated Reprogramming of Mouse Embryonic Fibroblasts

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.

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.

Valutare cardiomiociti sottotipi A seguito di riprogrammazione Fattore di trascrizione-mediata di fibroblasti embrionali di topo

Direct reprogramming of one cell type into another has recently emerged as a powerful paradigm for regenerative medicine, disease modeling, and lineage ...

Derivation of Stem Cell Lines from Mouse Preimplantation Embryos

Mouse embryonic stem cell (mESC) derivation is the process by which pluripotent cell lines are established from preimplantation embryos. These lines retain the ability to either self-renew or differentiate under specific conditions. Due to these properties, mESC are a useful tool in regenerative medicine, disease modeling, and tissue engineering studies. This article describes a simple protocol to obtain mESC lines with high derivation efficiencies (60-80%) by culturing blastocysts from permissive mouse strains on feeder cells in defined medium supplemented with leukemia inhibitory factor. The protocol can also be applied to efficiently derive mESC lines from non-permissive mouse strains, by the simple addition of a cocktail of two small-molecule inhibitors to the derivation medium (2i medium). Detailed procedures on the preparation and culture of feeder cells, collection and culture of mouse embryos, and derivation and culture of mESC lines are provided. This protocol does not require specialized equipment and can be carried out in any laboratory with basic mammalian cell culture expertise.

This article describes a protocol to efficiently derive and culture pluripotent stem cell lines from mouse embryos at the blastocyst stage.

Derivazione di linee di cellule staminali da embrioni di Preimplantation Mouse

Mouse embryonic stem cell (mESC) derivation is the process by which pluripotent cell lines are established from preimplantation embryos. These lines ...

Direct Lineage Reprogramming of Adult Mouse Fibroblast to Erythroid Progenitors

Erythroid cell commitment and differentiation proceed through activation of a lineage-restricted transcriptional network orchestrated by a group of cell fate determining and maturing factors. We previously set out to define the minimal set of factors necessary for instructing red blood cell development using direct lineage reprogramming of fibroblasts into induced erythroid progenitors/precursors (iEPs). We showed that overexpression of Gata1, Tal1, Lmo2, and c-Myc (GTLM) can rapidly convert murine and human fibroblasts directly to iEPs that resemble bona fide erythroid cells in terms of morphology, phenotype, and gene expression. We intend that iEPs will provide an invaluable tool to study erythropoiesis and cell fate regulation. Here we describe the stepwise process of converting murine tail tip fibroblasts into iEPs via transcription factor-driven direct lineage reprogramming (DLR). In this example, we perform the reprogramming in fibroblasts from erythroid lineage-tracing mice that express the yellow fluorescent protein (YFP) under the control of the erythropoietin receptor gene (EpoR) promoter, enabling visualization of erythroid cell fate induction upon reprogramming. Following this protocol, fibroblasts can be reprogrammed into iEPs within five to eight days. 
While improvements can still be made to the process, we show that GTLM-mediated reprogramming is a rapid and direct process, yielding cells with properties of bona fide erythroid progenitor and precursor cells.

Here we present our protocol for producing induced erythroid progenitors (iEPs) from mouse adult fibroblasts using transcription factor-driven direct lineage reprogramming (DLR).

Diretto lignaggio riprogrammazione di fibroblasti di topo adulto ai progenitori eritroidi

Erythroid cell commitment and differentiation proceed through activation of a lineage-restricted transcriptional network orchestrated by a group of cell ...

Derivation of Mouse Trophoblast Stem Cells from Blastocysts

Specification of the trophectoderm is one of the earliest differentiation events of mammalian development. The trophoblast lineage derived from the trophectoderm mediates implantation and generates the fetal part of the placenta. As a result, the development of this lineage is essential for embryo survival. Derivation of trophoblast stem (TS) cells from mouse blastocysts was first described by Tanaka et al. 1998. The ability of TS cells to preserve the trophoblast specific property and their expression of stage- and cell type-specific markers after proper stimulation provides a valuable model system to investigate trophoblast lineage development whereby recapitulating early placentation events. Furthermore, trophoblast cells are one of the few somatic cell types undergoing natural genome amplification. Although the molecular pathways underlying trophoblast polyploidization have begun to unravel, the physiological role and advantage of trophoblast genome amplification remains largely elusive. The development of diploid stem cells into polyploid trophoblast cells in culture makes this ex vivo system an excellent tool for elucidating the regulatory mechanism of genome replication and instability in health and disease. Here we describe a protocol based on previous reports with modification published in Chiu et al. 2008.

In this video, we demonstrate the isolation of mouse blastocysts and the derivation of trophoblast stem cells from blastocysts. We also describe conditions for maintenance of the stem cell property as well as induction of differentiation in culture.

Derivazione di cellule staminali trofoblasto mouse da blastocisti

Specification of the trophectoderm is one of the earliest differentiation events of mammalian development. The trophoblast lineage derived from the ...

Biologia

Preparation of Mouse Embryonic Fibroblast Cells Suitable for Culturing Human Embryonic and Induced Pluripotent Stem Cells

In general, human embryonic stem cells (hESCs) and human induced pluripotent stem cells (hiPSCs)1 can be cultured under variable conditions. However, it is not easy to establish an effective system for culturing these cells. Since the culture conditions can influence gene expression that confers pluripotency in hESCs and hiPSCs, the optimization and standardization of the culture method is crucial.
The establishment of hESC lines was first described by using MEFs as feeder cells and fetal bovine serum (FBS)-containing culture medium2. Next, FBS was replaced with knockout serum replacement (KSR) and FGF2, which enhances proliferation of hESCs3. Finally, feeder-free culture systems enable culturing cells on Matrigel-coated plates in KSR-containing conditioned medium (medium conditioned by MEFs)4. Subsequently, hESCs culture conditions have moved towards feeder-free culture in chemically defined conditions5-7. Moreover, to avoid the potential contamination by pathogens and animal proteins culture methods using xeno-free components have been established8.
To obtain improved conditions mouse feeder cells have been replaced with human cell lines (e.g. fetal muscle and skin cells9, adult skin cells10, foreskin fibroblasts11-12, amniotic mesenchymal cells13). However, the efficiency of maintaining undifferentiated hESCs using human foreskin fibroblast-derived feeder layers is not as high as that from mouse feeder cells due to the lower level of secretion of Activin A14. Obviously, there is an evident difference in growth factor production by mouse and human feeder cells.
Analyses of the transcriptomes of mouse and human feeder cells revealed significant differences between supportive and non-supportive cells. Exogenous FGF2 is crucial for maintaining self-renewal of hESCs and hiPSCs, and has been identified as a key factor regulating the expression of Tgf&beta;1, Activin A and Gremlin (a BMP antagonist) in feeder cells. Activin A has been shown to induce the expression of OCT4, SOX2, and NANOG in hESCs15-16.
For long-term culture, hESCs and hiPSCs can be grown on mitotically inactivated MEFs or under feeder-free conditions in MEF-CM (MEF-Conditioned Medium) on Matrigel-coated plates to maintain their undifferentiated state. Success of both culture conditions fully depends on the quality of the feeder cells, since they directly affect the growth of hESCs.
Here, we present an optimized method for the isolation and culture of mouse embryonic fibroblasts (MEFs), preparation of conditioned medium (CM) and enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) to assess the levels of Activin A within the media.

The quality of mouse embryonic fibroblasts (MEFs) is dictated by the right strain of mouse such as CF-1. Pluripotency-supportive MEFs and conditioned media (CM) obtained from these should contain optimal concentrations of Activin A, Gremlin and Tgf&beta;1 needed for the Activin/Nodal and FGF pathways to co-operatively maintain self-renewal and pluripotency.

Preparazione di cellule di fibroblasti embrionali di topo adatto per colture di cellule pluripotenti umane embrionali e staminali indotta

In general, human embryonic stem cells (hESCs) and human induced pluripotent stem cells (hiPSCs)1 can be cultured under variable conditions. However, it ...

Derivation and Characterization of a Transgene-free Human Induced Pluripotent Stem Cell Line and Conversion into Defined Clinical-grade Conditions

Human induced pluripotent stem cells (hiPSCs) can be generated with lentiviral-based reprogramming methodologies. However, traces of potentially oncogenic genes remaining in actively transcribed regions of the genome, limit their potential for use in human therapeutic applications1. Additionally, non-human antigens derived from stem cell reprogramming or differentiation into therapeutically relevant derivatives preclude these hiPSCs from being used in a human clinical context2. In this video, we present a procedure for reprogramming and analyzing factor-free hiPSCs free of exogenous transgenes. These hiPSCs then can be analyzed for gene expression abnormalities in the specific intron containing the lentivirus. This analysis may be conducted using sensitive quantitative polymerase chain reaction (PCR), which has an advantage over less sensitive techniques previously used to detect gene expression differences3. Full conversion into clinical-grade good manufacturing practice (GMP) conditions, allows human clinical relevance. Our protocol offers another methodology&#8212;provided that current safe-harbor criteria will expand and include factor-free characterized hiPSC-based derivatives for human therapeutic applications&#8212;for deriving GMP-grade hiPSCs, which should eliminate any immunogenicity risk due to non-human antigens. This protocol is broadly applicable to lentiviral reprogrammed cells of any type and provides a reproducible method for converting reprogrammed cells into GMP-grade conditions.

We describe a protocol for deriving lentiviral-based reprogrammed and characterized factor-free human induced pluripotent stem cells and conversion into putative clinical-grade conditions.

Derivazione e caratterizzazione di un free-Transgene umana indotta pluripotenti staminali Cell Line e Conversione in definite condizioni clinico-grade

Human induced pluripotent stem cells (hiPSCs) can be generated with lentiviral-based reprogramming methodologies. However, traces of potentially oncogenic ...