Questo lavoro è stato finanziato da Fondazione Carraresi e MiND FoodS Hub ID: 1176436. Tutti gli autori sono membri del COST Action CA16119 In vitro 3-D total cell guidance and fitness (CellFit).

Tutti gli studi sono stati esaminati e approvati dal Comitato Etico dell'Università degli Studi di Milano. Tutti gli esperimenti sugli animali sono stati eseguiti in conformità con la Guida per la cura e l'uso degli animali da laboratorio, pubblicata dal National Institutes of Health (NIH) degli Stati Uniti. L'isolamento di cellule umane da individui adulti sani è stato approvato dal Comitato Etico dell'Ospedale Maggiore Policlinico di Milano. Tutti i metodi nel nostro studio sono stati effettuati in conformità con le linee guida approvate.
1. Isolamento dei fibroblasti cutanei
NOTA: Tutte le procedure descritte di seguito possono essere applicate a fibroblasti isolati da diverse specie di mammiferi, tra cui topo, suino e umano. Le cellule murine sono state isolate da topi maschi di 7 settimane e il tessuto cutaneo suino è stato raccolto presso il macello locale. Le cellule umane sono state isolate da pazienti adulti, dopo il consenso informato scritto.
<ol><li>Preparare una soluzione di gelatina suina allo 0,1%.<ol>
<li>Pesare 0,1 g di gelatina suina e scioglierla in 100 ml di acqua. Sterilizzare la soluzione di gelatina mediante autoclave prima dell'uso.</li>
		<li>Rivestire la capsula di Petri da 35 mm con gelatina suina allo 0,1% aggiungendo 1,5 ml della soluzione preparata. Incubare per 2 ore a temperatura ambiente.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Tagliare biopsie cutanee di mammiferi (topi, suini e umani) di circa 2-5 cm di lunghezza e metterle nella soluzione salina tamponata con fosfato (PBS) di Dulbecco contenente una soluzione antimicotica antibiotica al 2%. Conservare a + 4 °C fino all'uso. NOTA: Le raccolte di biopsie devono essere effettuate in accordo e dopo l'approvazione del Comitato Etico, in conformità con le linee guida stabilite.</li>
	<li>Lavare estensivamente le biopsie raccolte tre volte in PBS sterile fresco contenente soluzione antibiotica antimicotica al 2%.</li>
	<li>Raccogliere le biopsie dall'ultimo lavaggio e metterle in una capsula di Petri sterile da 100 mm. Utilizzare un bisturi sterile per tagliarli in pezzi di circa 2 mm3 .</li>
	<li>Al termine dell'incubazione di 2 ore, rimuovere l'eccesso di soluzione di gelatina dalla capsula di Petri da 35 mm (descritta al punto 1.1.2) e, utilizzando una pinzetta chirurgica sterile, posizionare immediatamente 5-6 frammenti di pelle in ciascun piatto di coltura preverniciato.</li>
	<li>Bagnare i frammenti aggiungendo 100 μL di goccioline di terreno di isolamento dei fibroblasti (Tabella 1) su ciascuno di essi. Coltura a 37 °C in incubatore a CO2 al 5%. NOTA: per evitare l'evaporazione del mezzo, posizionare la capsula di Petri da 35 mm all'interno di una capsula di Petri di 100 mm o più grande contenente acqua sterile. Assicurarsi di tappare entrambe le piastre di Petri.</li>
	<li>Dopo 24 ore di coltura, controllare la quantità del mezzo nella capsula di Petri da 35 mm. Se necessario, aggiungere 500 μL di mezzo di isolamento dei fibroblasti per mantenere bagnati i frammenti.</li>
	<li>Rimuovere con cura il mezzo e rinfrescarlo almeno ogni 2 giorni di coltura usando una pipetta.</li>
	<li>Quando i fibroblasti iniziano a crescere dai frammenti di pelle posti nella capsula di Petri da 35 mm (descritta nel passaggio 1.5.) e iniziano a formare un monostrato cellulare (di solito 6 giorni). Rimuovere i pezzi di pelle utilizzando una pinzetta chirurgica sterile e la coltura in 2 ml di terreno di isolamento dei fibroblasti.</li>
	<li>Continuare a coltivare il monostrato cellulare a 37 °C in incubatore a CO2 al 5% fino all'80% di confluenza e rinfrescare il mezzo a giorni alterni.</li>
</ol>2. Coltura della linea cellulare primaria dei fibroblasti
<ol><li>Quando i fibroblasti raggiungono l'80% di confluenza, rimuovere con attenzione il mezzo di isolamento dei fibroblasti e lavare le cellule tre volte con 3 ml di PBS contenenti soluzione antimicotica antibiotica all'1%.</li>
	<li>Per il distacco cellulare, aggiungere 600 μL di soluzione di tripsina-EDTA allo 0,25% nel piatto di coltura e incubare a 37 °C per 3-5 minuti.</li>
	<li>Aggiungere 5,4 ml di terreno di coltura dei fibroblasti per neutralizzare la tripsina quando le cellule iniziano a staccarsi dal piatto di coltura (Tabella 1).</li>
	<li>Rimuovere le cellule mediante pipettaggio ripetuto e delicato. Cellule piatte in nuovi piatti di coltura (senza gelatina), mantenendo il rapporto di passaggio tra 1:2 e 1:4 (a seconda del tasso di crescita). NOTA: La centrifugazione non è necessaria.</li>
	<li>Mantenere le cellule in coltura e cambiare mezzo ogni 2 giorni, fino a quando non hanno raggiunto l'80% di confluenza e passarle. NOTA: Propagare i fibroblasti due volte a settimana per mantenere una crescita vigorosa.</li>
</ol>3. Esposizione dei fibroblasti a 5-aza-CR
<ol><li>Preparare una soluzione madre fresca da 1 mM 5-aza-CR.<ol>
<li>Pesare 2,44 mg di 5-aza-CR e scioglierlo in 10 ml di DMEM ad alto glucosio. Risospendare la polvere vorticosamente. Sterilizzare la soluzione con filtro da 0,22 μm. NOTA: la soluzione madre 5-aza-CR deve essere preparata immediatamente prima dell'uso.</li>
		<li>Preparare la soluzione di lavoro 5-aza-CR diluendo 1 μL di soluzione madre 5-aza-CR (3.1.1.) in 1 mL di terreno di coltura dei fibroblasti. NOTA: La concentrazione della soluzione di lavoro 5-aza-CR è di 1 μM 1,2,3,8,9.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Tripsinare le cellule come descritto in precedenza (2.1.-2.3.) e rimuovere le cellule mediante pipettaggio ripetuto e delicato.</li>
	<li>Raccogliere la sospensione cellulare e trasferirla in un tubo conico.</li>
	<li>Conta le cellule usando una camera di conteggio al microscopio ottico a temperatura ambiente. Calcolare il volume di terreno necessario per sospendere nuovamente le cellule per ottenere 4 x 104 cellule in 30 μL di terreno di coltura dei fibroblasti integrato con 1 μM 5-aza-CR (vedere passo 3.1.2.). NOTA: La formula da utilizzare dipende dal tipo specifico di camera. <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/61655/61655equ01v3.jpg">
</li>
	<li>Centrifugare la sospensione cellulare a 150 x g per 5 minuti a temperatura ambiente. Rimuovere il surnatante e il pellet risospeso con il terreno di coltura dei fibroblasti integrato con 1 μM 5-aza-CR (vedere punto 3.1.2.). Per il volume del terreno di coltura dei fibroblasti da utilizzare vedere il punto 3.4. NOTA: Come controllo negativo, le cellule risospese emettono la stessa concentrazione nel terreno di coltura dei fibroblasti senza 5-aza-CR e procedono con l'incapsulamento cellulare in polvere di PTFE (fase 4.1.-4.13.).</li>
</ol>4. Incapsulamento dei fibroblasti nei micro-bioreattori in PTFE
<ol><li>Riempire una capsula di Petri da 35 mm con polvere di politetrafluoroetilene (PTFE) per produrre un letto (Figura 1A). NOTA: Utilizzare piastre di Petri batteriologiche da 35 mm per evitare l'adesione del marmo liquido. Per ottenere un guscio sottile idrofobico e poroso, utilizzare una polvere di PTFE con una dimensione media delle particelle di 1 μm e prodotta con una macinatura massima di 2,0 NPIRI. Ciò consente la creazione di marmi liquidi permeabili al gas. Inoltre, il rivestimento traslucido facilita l'osservazione dei processi di aggregazione cellulare in tempo reale La maggiore dimensione delle particelle porta ad un'elevata polidispersità che può causare elevata evaporazione, deformità e perdita della forma sferica e la dissoluzione prematura dei micro-bioreattori.</li>
	<li>Erogare 30 μL di goccioline singole contenenti 4 x 104 celle (vedere passaggi 3.4.- 3.5.) sul letto di polvere (Figura 1B).</li>
	<li>Ruotare delicatamente la capsula di Petri da 35 mm con un movimento circolare per assicurarsi che la polvere di PFTE copra interamente la superficie della goccia liquida per formare un micro-bioreattore di marmo liquido (Figura 1C).</li>
	<li>Prelevare il micro-bioreattore di marmo liquido utilizzando una punta della pipetta da 1.000 μL, tagliata sul bordo, per adattarsi al diametro del marmo (Figura 1D,E). Placcare il micro-bioreattore di marmo liquido su una capsula di Petri di batteriologia pulita per stabilizzarlo (Figura 1F). NOTA: Per creare un attrito per afferrare il marmo all'interno della punta, tagliare le punte delle pipette con un diametro approssimativamente inferiore al diametro del marmo liquido.</li>
	<li>Trasferire il micro-bioreattore di marmo liquido dalla capsula di Petri in una piastra da 96 pozzetti (una biglia/pozzetto) (Figura 1G).</li>
	<li>Aggiungere lentamente 100 μL di media dal margine del pozzo. Il micro-bioreattore inizia a fluttuare sopra il supporto (Figura 1H). NOTA: Il micro-bioreattore si rompe nel contatto diretto con il liquido, a causa dell'interruzione dell'idrofobicità del PTFE. Come approccio alternativo, i micro-bioreattori di marmo liquido possono essere collocati individualmente in un piatto di coltura batteriologica da 35 mm. In questo caso, al fine di evitare l'evaporazione del marmo liquido, la capsula di Petri da 35 mm contenente il micro-bioreattore deve essere inserita in una capsula di Petri da 100 mm, precedentemente aliquotata con acqua sterile</li>
	<li>Micro-bioreattore di marmo liquido incubato per 18 ore a 37 °C in incubatore 5% CO2 1,2,3,8,9. NOTA: La dimensione delle particelle in PTFE di 1 μm può garantire uno scambio ottimale di gas tra il liquido interno e l'ambiente circostante.</li>
	<li>Dopo l'incubazione 5-aza-CR per 18 ore, raccogliere il micro-bioreattore di marmo liquido utilizzando una punta di pipetta da 1.000 μL tagliata sul bordo (vedere punto 4.5).</li>
	<li>Posizionare il micro-bioreattore in una nuova capsula di Petri batteriologica da 35 mm (Figura 1D-F).</li>
	<li>Utilizzare un ago per forare la biglia liquida e romperla.</li>
	<li>Recuperare sferoidi formati con una punta di pipetta da 200 μL, tagliata sul bordo, sotto uno stereomicroscopio (Figura 1I,J). NOTA: Le cellule epigeneticamente cancellate incapsulate in PTFE formano una struttura sferica 3D (un aggregato in ogni marmo liquido).</li>
	<li>Per valutare l'acquisizione dello stato pluripotente in risposta a 5-aza-CR, controllare l'insorgenza dell'espressione genica correlata alla pluripotenza, OCT4, NANOG, REX1 e SOX2, mediante PCR qualitativa (Tabella 2).</li>
	<li>Procedere con il secondo passaggio del protocollo come descritto di seguito.</li>
</ol>5. Coltura in micro-bioreattori in PTFE di cellule epigeneticamente cancellate
<ol><li>Preparare il terreno di coltura ESC fresco (Tabella 1).</li>
	<li>Trasferire gli organoidi in una capsula di Petri contenente un mezzo ESC per il lavaggio dei residui di 5-aza-CR (vedere passaggi 5.1.-5.2.).</li>
	<li>Preparare una nuova capsula di Petri batteriologica da 35 mm contenente letto di polvere di PTFE (vedere anche punto 4.1.).</li>
	<li>Erogare un singolo organoide in una goccia di terreno di coltura ESC da 30 μL sul letto di polvere utilizzando una punta di pipetta da 200 μL, tagliata sul bordo (vedere passaggi 4.9.; 5.3.).</li>
	<li>Ruotare delicatamente la capsula di Petri da 35 mm con un movimento circolare per formare un nuovo micro-bioreattore di marmo liquido, raccoglierlo usando una punta della pipetta da 1.000 μL, tagliare sul bordo e posizionare il micro-bioreattore appena formato in un pozzo di piastra a 96 pozzetti (un marmo / pozzetto) (vedere i passaggi 4.3.-4.6.).</li>
	<li>Per far galleggiare i microbioreattori, aggiungere 100 μL di mezzi dal margine del pozzo per bagnare lentamente il marmo (vedi nota 4.7.).</li>
	<li>Micro-bioreattori di marmo liquido di coltura a 37 °C in incubatore a CO2 al 5% per tutto il tempo necessario. Cambiare mezzo a giorni alterni, seguendo la procedura descritta al punto 5.3.-5.7. NOTA: Nel presente manoscritto vengono forniti i risultati ottenuti con la coltura di organoidi per 28 giorni. Tuttavia, se necessario, è possibile eseguire un periodo di coltura più lungo.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Pennarossa, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brief+demethylation+step+allows+the+conversion+of+adult+human+skin+fibroblasts+into+insulin-secreting+cells.">Brief demethylation step allows the conversion of adult human skin fibroblasts into insulin-secreting cells.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 110 (22), 8948-8953 (2013).</li><li>Pennarossa, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reprogramming+of+pig+dermal+fibroblast+into+insulin+secreting+cells+by+a+brief+exposure+to+5-aza-cytidine.">Reprogramming of pig dermal fibroblast into insulin secreting cells by a brief exposure to 5-aza-cytidine.</a> Stem Cell Reviews and Reports. 10 (1), 31-43 (2014).</li><li>Brevini, T. A. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Morphological+and+molecular+changes+of+human+granulosa+cells+exposed+to+5-azacytidine+and+addressed+toward+muscular+differentiation.">Morphological and molecular changes of human granulosa cells exposed to 5-azacytidine and addressed toward muscular differentiation.</a> Stem Cell Reviews and Reports. 10 (5), 633-642 (2014).</li><li>Mirakhori, F., Zeynali, B., Kiani, S., Baharvand, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brief+azacytidine+step+allows+the+conversion+of+suspension+human+fibroblasts+into+neural+progenitor-like+cells.">Brief azacytidine step allows the conversion of suspension human fibroblasts into neural progenitor-like cells.</a> Cell Journal. 17 (1), 153-158 (2015).</li><li>Tan, S. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Muscle+tissue+engineering+and+regeneration+through+epigenetic+reprogramming+and+scaffold+manipulation.">Muscle tissue engineering and regeneration through epigenetic reprogramming and scaffold manipulation.</a> Scientific Reports. 5, 16333 (2015).</li><li>Brevini, T. A. L., Pennarossa, G., Acocella, F., Brizzola, S., Zenobi, A., Gandolfi, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Epigenetic+conversion+of+adult+dog+skin+fibroblasts+into+insulin-secreting+cells.">Epigenetic conversion of adult dog skin fibroblasts into insulin-secreting cells.</a> Veterinary Journal. 211, 52-56 (2016).</li><li>Chandrakanthan, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=PDGF-AB+and+5-Azacytidine+induce+conversion+of+somatic+cells+into+tissue-regenerative+multipotent+stem+cells.">PDGF-AB and 5-Azacytidine induce conversion of somatic cells into tissue-regenerative multipotent stem cells.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 113 (16), 2306-2315 (2016).</li><li>Manzoni, E. F. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=5-azacytidine+affects+TET2+and+histone+transcription+and+reshapes+morphology+of+human+skin+fibroblasts.">5-azacytidine affects TET2 and histone transcription and reshapes morphology of human skin fibroblasts.</a> Scientific Reports. 6, 37017 (2016).</li><li>Pennarossa, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Epigenetic+erasing+and+pancreatic+differentiation+of+dermal+fibroblasts+into+insulin-producing+cells+are+boosted+by+the+use+of+low-stiffness+substrate.">Epigenetic erasing and pancreatic differentiation of dermal fibroblasts into insulin-producing cells are boosted by the use of low-stiffness substrate.</a> Stem Cell reviews and reports. 14 (3), 398-411 (2018).</li><li>Pennarossa, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Use+of+a+PTFE+micro-bioreactor+to+promote+3D+cell+rearrangement+and+maintain+high+plasticity+in+epigenetically+erased+fibroblasts.">Use of a PTFE micro-bioreactor to promote 3D cell rearrangement and maintain high plasticity in epigenetically erased fibroblasts.</a> Stem Cell Reviews and Reports. 15 (1), 82-92 (2019).</li><li>Constantinides, P. G., Jones, P. A., Gevers, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+striated+muscle+cells+from+non-myoblast+precursors+following+5-azacytidine+treatment.">Functional striated muscle cells from non-myoblast precursors following 5-azacytidine treatment.</a> Nature. 267 (5609), 364-366 (1977).</li><li>Taylor, S. M., Jones, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multiple+new+phenotypes+induced+in+10T1/2+and+3T3+cells+treated+with+5-azacytidine.">Multiple new phenotypes induced in 10T1/2 and 3T3 cells treated with 5-azacytidine.</a> Cell. 17 (4), 771-779 (1979).</li><li>Taylor, S. M., Constantinides, P. A., Jones, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=5-Azacytidine,+DNA+methylation,+and+differentiation.">5-Azacytidine, DNA methylation, and differentiation.</a> Current Topics in Microbiology and Immunology. 108, 115-127 (1984).</li><li>Jones, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+5-azacytidine+and+its+2'-deoxyderivative+on+cell+differentiation+and+DNA+methylation.">Effects of 5-azacytidine and its 2'-deoxyderivative on cell differentiation and DNA methylation.</a> Pharmacology &amp; Therapeutics. 28 (1), 17-27 (1985).</li><li>Palii, S. S., Van Emburgh, B. O., Sankpal, U. T., Brown, K. D., Robertson, K. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=DNA+methylation+inhibitor+5-Aza-2'-deoxycytidine+induces+reversible+genome-wide+DNA+damage+that+is+distinctly+influenced+by+DNA+methyltransferases+1+and+3B.">DNA methylation inhibitor 5-Aza-2'-deoxycytidine induces reversible genome-wide DNA damage that is distinctly influenced by DNA methyltransferases 1 and 3B.</a> Molecular and Cellular Biology. 28 (2), 752-771 (2008).</li><li>Vining, K. H., Mooney, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+forces+direct+stem+cell+behaviour+in+development+and+regeneration.">Mechanical forces direct stem cell behaviour in development and regeneration.</a> Nature Reviews. Molecular Cell Biology. 18 (12), 728 (2017).</li><li>Matamoro-Vidal, A., Levayer, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multiple+influences+of+mechanical+forces+on+cell+competition.">Multiple influences of mechanical forces on cell competition.</a> Current Biology. 29 (15), 762-774 (2019).</li><li>Yim, E. K., Sheetz, M. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Force-dependent+cell+signaling+in+stem+cell+differentiation.">Force-dependent cell signaling in stem cell differentiation.</a> Stem Cell Research &amp; Therapy. 3 (5), 41 (2012).</li><li>Kumar, A., Placone, J. K., Engler, A. 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K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Generation+of+three-dimensional+multiple+spheroid+model+of+olfactory+ensheathing+cells+using+floating+liquid+marbles.">Generation of three-dimensional multiple spheroid model of olfactory ensheathing cells using floating liquid marbles.</a> Scientific Reports. 5, 15083 (2015).</li><li>Vadivelu, R. K., Kamble, H., Munaz, A., Nguyen, N. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Liquid+Marble+as+bioreactor+for+engineering+three-dimensional+toroid+tissues.">Liquid Marble as bioreactor for engineering three-dimensional toroid tissues.</a> Scientific Reports. 7 (1), 12388 (2017).</li><li>Vadivelu, R. K., Kamble, H., Munaz, A., Nguyen, N. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Liquid+Marbles+as+bioreactors+for+the+study+of+three-dimensional+cell+interactions.">Liquid Marbles as bioreactors for the study of three-dimensional cell interactions.</a> Biomedical Microdevices. 19 (2), 31 (2017).</li><li>Varelas, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=TAZ+controls+Smad+nucleocytoplasmic+shuttling+and+regulates+human+embryonic+stem-cell+self-renewal.">TAZ controls Smad nucleocytoplasmic shuttling and regulates human embryonic stem-cell self-renewal.</a> Nature Cell Biology. 10 (7), 837-848 (2008).</li><li>Panciera, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Induction+of+Expandable+Tissue-Specific+Stem/Progenitor+Cells+through+Transient+Expression+of+YAP/TAZ.">Induction of Expandable Tissue-Specific Stem/Progenitor Cells through Transient Expression of YAP/TAZ.</a> Cell Stem Cell. 19 (6), 725-737 (2016).</li><li>Pennarossa, G., Paffoni, A., Ragni, G., Gandolfi, F., Brevini, T. A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rho+signaling-directed+YAP/TAZ+regulation+encourages+3D+spheroid+colony+formation+and+boosts+plasticity+of+parthenogenetic+stem+cells.">Rho signaling-directed YAP/TAZ regulation encourages 3D spheroid colony formation and boosts plasticity of parthenogenetic stem cells.</a> Advances in Experimental Medicine and Biology. 1237, 49-60 (2020).</li></ol>

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Negli ultimi decenni, diversi studi si sono concentrati sullo sviluppo di strategie per invertire una cellula differenziata terminale verso uno stato permissivo meno impegnato e più elevato. Il protocollo qui descritto consente la generazione e il mantenimento a lungo termine di cellule pluripotenti a partire da cellule adulte mature differenziate terminalmente. Il metodo combina due passaggi indipendenti che comportano l'induzione di un elevato stato permissivo che si ottiene attraverso la cancellazione chimica epigene...

Negli ultimi decenni, il concetto ampiamente accettato di progressione unidirezionale verso l'impegno e la differenziazione cellulare è stato completamente rivisto. È stato dimostrato che la specifica cellulare può essere invertita e una cellula differenziata terminalmente può essere spinta verso uno stato permissivo meno impegnato e più elevato, utilizzando metodi diversi.
Tra i diversi metodi proposti, uno dei metodi più promettenti prevede l'uso di composti chimici per indurre le cellule in una cosiddetta pluripotenza indotta chimicamente. Le piccole molecole utilizzate in questo approccio sono in grado di interagire e modificare la firma epigenetica di una cellula adulta matura, evitando la necessità di qualsiasi vettore transgenico e/o virale 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 . Numerosi studi hanno recentemente dimostrato che è possibile commutare le cellule da un fenotipo all'altro fornendo specifici stimoli biochimici e biologici che inducono la riattivazione dei geni ipermetilati 11,12,13,14,15. Questi eventi demetilanti consentono la conversione di cellule terminalmente differenziate in un progenitore primitivo, una cellula multipotente o ad alta plasticità/pluripotente 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10.
Parallelamente, molti studi si sono recentemente concentrati sulla comprensione dei segnali correlati al meccanosensimento e, più specificamente, sulla possibilità di utilizzare forze meccaniche per influenzare direttamente la plasticità cellulare e/o la differenziazione 16,17,18,19. In effetti, è stato chiaramente dimostrato che la matrice extracellulare (ECM) svolge un ruolo chiave nel controllo del destino cellulare. In particolare, i segnali biomeccanici e biofisici prodotti dall'ECM regolano direttamente i meccanismi molecolari e le vie di segnalazione, influenzando il comportamento e le funzioni cellulari20,21. Questi dati recenti hanno spianato la strada allo sviluppo di nuovi sistemi di coltura 3D che imitano più da vicino il microambiente cellulare in vivo, replicando stimoli meccanici e fisici che guidano il comportamento cellulare.
Descriviamo qui un protocollo in due fasi che combina l'uso della cancellazione epigenetica chimica con segnali correlati al meccanosensing, per generare cellule pluripotenti di mammiferi. Nella prima fase, le cellule vengono incubate con la molecola demetilante 5-aza-citidina (5-aza-CR). Questo agente è in grado di indurre una significativa demetilazione globale del DNA attraverso un effetto combinato dell'azione diretta 8,10 mediata dalla traslocazione di dieci-undici (TET2) e l'inibizione indiretta delle DNA metiltransferasi (DNMT)22,23. Questo passaggio induce la rimozione dei blocchi epigenetici con una successiva riattivazione dell'espressione genica correlata alla pluripotenza e, quindi, la generazione di cellule ad alta plasticità 1,2,3,8,10, di seguito denominate "cellule epigeneticamente cancellate". Nella seconda fase, le celle sono incapsulate in un sistema di coltura 3D. A tal fine, il composto sintetico idrofobo non reattivo politetrafluoroetilene (PTFE; con dimensione delle particelle di 1 μm) viene utilizzato come micro-bioreattore, che consente la creazione di un microambiente cellulare irraggiungibile attraverso l'utilizzo di sistemi di coltura 2D tradizionali10. Le particelle di polvere di PTFE aderiscono alla superficie della goccia liquida in cui le cellule vengono nuovamente sospese e isolano il nucleo liquido dalla superficie di supporto, consentendo allo stesso tempo lo scambio di gas tra il liquido interno e l'ambiente circostante24. Il "micro-bioreattore PTFE" così ottenuto, noto anche come "Liquid Marble", incoraggia le cellule a interagire liberamente tra loro, promuovendo il riarrangiamento cellulare 3D 25,26,27, ed estende e mantiene stabilmente lo stato di plasticità elevata acquisito attraverso segnali correlati alla bio-meccanizzazione10.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>2-Mercaptoethanol</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>M7522</td>
			<td>Component of ESC medium</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>5-Azacytidine</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>A2385</td>
			<td>5-aza-CR, for fibroblast epigenetic erasing</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Adenosine</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>A4036</td>
			<td>Component of nucleoside mix for ESC medium</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Antibiotic Antimycotic Solution (100&#215;)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>A5955</td>
			<td>Component of fibroblast and ESC media</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CFX96 Real-Time PCR</td>
			<td>Bio-Rad Laboratories</td>
			<td>NA</td>
			<td>Thermal cycler for quantitative PCR</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cytidine</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>C4654</td>
			<td>Component of nucleoside mix for ESC medium</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DMEM, high glucose, pyruvate</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>41966052</td>
			<td>For fibroblast isolation and culture medium</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DMEM, low glucose, pyruvate</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>31885023</td>
			<td>For ESC medium</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dulbecco&#8217;s Phosphate Buffered Saline</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>D5652</td>
			<td>PBS; for biopsy and cell wash and for solution preparation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dynabeads mRNA DIRECT Micro Purification Kit</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>61021</td>
			<td>mRNA estraction</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ESGRO Recombinant Mouse LIF Protein</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>ESG1106</td>
			<td>Component of ESC medium</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fetal Bovine Serum, qualified, heat inactivated</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>10500064</td>
			<td>Component of fibroblast and ESC media</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FGF-Basic (AA10-155) Recombinant Human Protein</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>PHG0024</td>
			<td>Component of ESC medium</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gelatin from porcine skin</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>G1890</td>
			<td>For dish coating</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GeneAmp PCR System 2700</td>
			<td>Applied Biosystems</td>
			<td>NA</td>
			<td>Thermal cycler for qualitative PCR</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Global DNA Methylation ELISA Kit</td>
			<td>CELL BIOLABS</td>
			<td>STA-380</td>
			<td>Methylation study</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GoTaq G2 Flexi DNA Polymerase</td>
			<td>Promega</td>
			<td>M7801</td>
			<td>Qualitative PCR</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Guanosine</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>G6264</td>
			<td>Component of nucleoside mix for ESC medium</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ham&#39;s F-10 Nutrient Mix</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>31550031</td>
			<td>For ESC medium</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KnockOut Serum Replacement</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>10828028</td>
			<td>Component of ESC medium</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KOVA glasstic slide 10 with grids</td>
			<td>Hycor Biomedical</td>
			<td>87144</td>
			<td>For cell counting</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Leica MZ APO Stereo Microscope</td>
			<td>Leica</td>
			<td>NA</td>
			<td>For organoid observation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>L-Glutamine solution</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>G7513</td>
			<td>Component of fibroblast and ESC media</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MEM Non-Essential Amino Acids Solution (100X)</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>11140035</td>
			<td>Component of ESC medium</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Millex-GS 0.22 &#181;m pore filters</td>
			<td>Millipore</td>
			<td>SLGS033SB</td>
			<td>For solution sterilization</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>M-MLV Reverse Transcriptase, RNase H Minus, Point Mutant</td>
			<td>Promega</td>
			<td>M3681</td>
			<td>mRNA reverse transcription</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Multiskan FC Microplate Photometer</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>51119000</td>
			<td>For ELISA plate reading</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nikon Eclipse TE300 Inverted Phase Contrast Microscope</td>
			<td>Nikon</td>
			<td>NA</td>
			<td>For cell observation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Perkin Elmer Thermal Cycler 480</td>
			<td>Perkin Elmer</td>
			<td>NA</td>
			<td>Thermal cycler for reverse transcription</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Poly(tetrafluoroethylene) 1 &#956;m particle size</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>430935</td>
			<td>For generating micro-bioreactor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PureLink Genomic DNA Mini Kit</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>K182001</td>
			<td>Genomic DNA estraction</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TaqMan Gene Expression Cells-to-CT Kit</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>AM1728</td>
			<td>Quantitative PCR</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thymidine</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>T1895</td>
			<td>Component of nucleoside mix for ESC medium</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tissue Culture Dish 100X20 mm, Standard</td>
			<td>Sarstedt</td>
			<td>833902</td>
			<td>For fibroblast isolation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tissue Culture Dish 35X10 mm, Standard</td>
			<td>Sarstedt</td>
			<td>833900</td>
			<td>For Fibroblast isolation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tissue Culture Dish 35X10 mm, Suspension</td>
			<td>Sarstedt</td>
			<td>833900500</td>
			<td>Bacteriology petri dish for liquid marble culture</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tissue Culture Plate 96 Well,Standard,F</td>
			<td>Sarstedt</td>
			<td>833924005</td>
			<td>For liquid marble culture</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trypsin-EDTA solution</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>T3924</td>
			<td>For fibroblast dissociation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tube 15ml, 120x17mm, PS</td>
			<td>Sarstedt</td>
			<td>62553041</td>
			<td>For cell suspension centrifugation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Uridine</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>U3003</td>
			<td>Component of nucleoside mix for ESC medium</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a two-step strategy that combines epigenetic modification and biomechanical cues to generate mammalian pluripotent cells

Il fenotipo cellulare può essere invertito o modificato con metodi diversi, con vantaggi e limitazioni specifici per ogni tecnica. Qui descriviamo una nuova strategia che combina l'uso della cancellazione epigenetica chimica con segnali correlati al meccanosensing, per generare cellule pluripotenti di mammiferi. Sono necessari due passaggi principali. Nella prima fase, le cellule adulte mature (differenziate terminalmente) sono esposte alla gomma epigenetica 5-aza-citidina per guidarle in uno stato pluripotente. Questa parte del protocollo è stata sviluppata, basata sulla crescente comprensione dei meccanismi epigenetici che controllano il destino e la differenziazione cellulare, e prevede l'uso del modificatore epigenetico per cancellare lo stato differenziato cellulare e quindi guidare in una finestra transitoria ad alta plasticità.
Nella seconda fase, le cellule cancellate sono incapsulate in micro-bioreattori di politetrafluoroetilene (PTFE), noti anche come marmi liquidi, per promuovere il riarrangiamento cellulare 3D per estendere e mantenere stabilmente l'elevata plasticità acquisita. Il PTFE è un composto sintetico idrofobico non reattivo e il suo utilizzo consente la creazione di un microambiente cellulare, che non può essere raggiunto nei tradizionali sistemi di coltura 2D. Questo sistema incoraggia e aumenta il mantenimento della pluripotenza attraverso segnali correlati alla bio-meccanizzazione.
Le procedure tecniche qui descritte sono semplici strategie per consentire l'induzione e il mantenimento di uno stato di elevata plasticità nelle cellule somatiche adulte. Il protocollo ha permesso la derivazione di cellule ad alta plasticità in tutte le specie di mammiferi testate. Poiché non comporta l'uso della trasfezione genica ed è privo di vettori virali, può rappresentare un notevole progresso tecnologico per le applicazioni di medicina traslazionale. Inoltre, il sistema di micro-bioreattori fornisce un notevole progresso nella tecnologia degli organoidi delle cellule staminali ricreando in vitro un microambiente specifico che consente la coltura a lungo termine di cellule ad alta plasticità, vale a dire come ESC, iPSC, cellule epigeneticamente cancellate e MSC.

Il presente protocollo descrive tutti i passaggi da eseguire per generare e mantenere stabilmente cellule pluripotenti di mammiferi da cellule somatiche adulte. Questo metodo ha avuto successo con fibroblasti isolati da diverse specie di mammiferi, vale a dire topi, suini e umani. I risultati rappresentativi qui riportati sono ottenuti da tutte le linee cellulari, indipendentemente dalla specie di origine.
Le analisi morfologiche mostrano che, dopo 18 ore di incubazione con l'agente demetilant...

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A Two-Step Strategy that Combines Epigenetic Modification and Biomechanical Cues to Generate Mammalian Pluripotent Cells

Presentiamo qui un metodo che combina l'uso della cancellazione epigenetica chimica con segnali correlati al meccanosensing per generare in modo efficiente cellule pluripotenti di mammiferi, senza la necessità di trasfezione genica o vettori retrovirali. Questa strategia è, quindi, promettente per la medicina traslazionale e rappresenta un notevole progresso nella tecnologia degli organoidi delle cellule staminali.

Una strategia in due fasi che combina modificazione epigenetica e segnali biomeccanici per generare cellule pluripotenti di mammifero

Cell phenotype can be reversed or modified with different methods, with advantages and limitations that are specific for each technique. Here we describe ...

a-two-step-strategy-that-combines-epigenetic-modification

Research

JoVE Journal

Biology

2.2K Views.  Università degli Studi di Milano. Presentiamo qui un metodo che combina l'uso della cancellazione epigenetica chimica con segnali correlati al meccanosensing per generare in modo efficiente cellule pluripotenti di mammiferi, senza la necessità di trasfezione genica o vettori retrovirali. Questa strategia è, quindi, promettente per la medicina traslazionale e rappresenta un notevole progresso nella tecnologia degli organoidi delle cellule staminali.

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Trypsinizing and Subculturing Mammalian Cells

As cells reach confluency, they must be subcultured or passaged. Failure to subculture confluent cells results in reduced mitotic index and eventually in cell death. The first step in subculturing is to detach cells from the surface of the primary culture vessel by trypsinization or mechanical means. The resultant cell suspension is then subdivided, or reseeded, into fresh cultures. Secondary cultures are checked for growth and fed periodically, and may be subsequently subcultured to produce tertiary cultures. The time between passaging of cells varies with the cell line and depends on the growth rate.

As cells reach confluency, they must be subcultured or passaged. This video will demonstrate a procedure for subculturing both adherent and suspension cells.

Trypsinizing e Trapianto cellule di mammifero

As cells reach confluency, they must be subcultured or passaged. Failure to subculture confluent cells results in reduced mitotic index and eventually in ...

Ricerca

Biologia

Chromatin Immunoprecipitation (ChIP) to Assay Dynamic Histone Modification in Activated Gene Expression in Human Cells

In response to a variety of extracellular ligands, the STAT (signal transducer and activator of transcription) transcription factors are rapidly recruited from their latent state in the cytoplasm to cell surface receptors where they are activated by phosphorylation at a single tyrosine residue1. They then dimerize and translocate to the nucleus to drive the transcription of target genes, affecting growth, differentiation, homeostasis and the immune response. Not surprisingly, given their widespread involvement in normal cell processes, dysregulation of STAT function contributes to human disease, particularly to cancers2 and autoimmune diseases3. It is well established that transcription is regulated by alterations to the chromatin template4,5. These alterations include the activities of ATP-dependent complexes, as well as covalent histone modifications and DNA methylation6. Because STAT activation of gene expression is both rapid and transient, it requires specific mechanisms for modulating the chromatin template at STAT-dependent gene loci. To define these mechanisms, we characterize the histone modifications and the enzymatic activities that generate them at gene loci that respond to STAT signaling. This protocol describes chromatin immunoprecipitation, a method that is valuable for the study of STAT signaling to chromatin in activated gene expression.

Chromatin Immunoprecipitation ChIP to Assay Dynamic Histone Modification in Activated Gene Expression in Human Cells

This protocol describes how chromatin immunoprecipitation (ChIP) is used to study the dynamic alterations to the chromatin template that regulate transcription induced by a signal transduction pathway.

Immunoprecipitazione della cromatina (ChIP) per analisi modifica dinamica Histone nell&#39;espressione genica attivata nelle cellule umane

In response to a variety of extracellular ligands, the STAT (signal transducer and activator of transcription) transcription factors are rapidly recruited ...

Mutagenesis and Functional Analysis of Ion Channels Heterologously Expressed in Mammalian Cells

We will demonstrate how to study the functional effects of introducing a point mutation in an ion channel. We study G protein-gated inwardly rectifying potassium (referred to as GIRK) channels, which are important for regulating the excitability of neurons. There are four different mammalian GIRK channel subunits (GIRK1-GIRK4) - we focus on GIRK2 because it forms a homotetramer. Stimulation of different types of G protein-coupled receptors (GPCRs), such as the muscarinic receptor (M2R), leads to activation of GIRK channels. Alcohol also directly activates GIRK channels. We will show how to mutate one amino acid by specifically changing one or more nucleotides in the cDNA for the GIRK channel. This mutated cDNA sequence will be amplified in bacteria, purified, and the presence of the point mutation will be confirmed by DNA sequencing. The cDNAs for the mutated and wild-type GIRK channels will be transfected into human embryonic kidney HEK293T cells cultured in vitro. Lastly, whole-cell patch-clamp electrophysiology will be used to study the macroscopic potassium currents through the ectopically expressed wild-type or mutated GIRK channels. In this experiment, we will examine the effect of a L257W mutation in GIRK2 channels on M2R-dependent and alcohol-dependent activation.

We will demonstrate how to study the effect of a single point mutation on the function of an ion channel.

Mutagenesi e Analisi funzionale dei canali ionici Heterologously Espresso in cellule di mammifero

We will demonstrate how to study the functional effects of introducing a point mutation in an ion channel. We study G protein-gated inwardly rectifying ...

Analysis of Cell Cycle Position in Mammalian Cells

The regulation of cell proliferation is central to tissue morphogenesis during the development of multicellular organisms. Furthermore, loss of control of cell proliferation underlies the pathology of diseases like cancer. As such there is great need to be able to investigate cell proliferation and quantitate the proportion of cells in each phase of the cell cycle. It is also of vital importance to indistinguishably identify cells that are replicating their DNA within a larger population. Since a cell&prime;s decision to proliferate is made in the G1 phase immediately before initiating DNA synthesis and progressing through the rest of the cell cycle, detection of DNA synthesis at this stage allows for an unambiguous determination of the status of growth regulation in cell culture experiments.
DNA content in cells can be readily quantitated by flow cytometry of cells stained with propidium iodide, a fluorescent DNA intercalating dye. Similarly, active DNA synthesis can be quantitated by culturing cells in the presence of radioactive thymidine, harvesting the cells, and measuring the incorporation of radioactivity into an acid insoluble fraction. We have considerable expertise with cell cycle analysis and recommend a different approach. We Investigate cell proliferation using bromodeoxyuridine/fluorodeoxyuridine (abbreviated simply as BrdU) staining that detects the incorporation of these thymine analogs into recently synthesized DNA. Labeling and staining cells with BrdU, combined with total DNA staining by propidium iodide and analysis by flow cytometry1 offers the most accurate measure of cells in the various stages of the cell cycle. It is our preferred method because it combines the detection of active DNA synthesis, through antibody based staining of BrdU, with total DNA content from propidium iodide. This allows for the clear separation of cells in G1 from early S phase, or late S phase from G2/M. Furthermore, this approach can be utilized to investigate the effects of many different cell stimuli and pharmacologic agents on the regulation of progression through these different cell cycle phases.
In this report we describe methods for labeling and staining cultured cells, as well as their analysis by flow cytometry. We also include experimental examples of how this method can be used to measure the effects of growth inhibiting signals from cytokines such as TGF-&beta;1, and proliferative inhibitors such as the cyclin dependent kinase inhibitor, p27KIP1. We also include an alternate protocol that allows for the analysis of cell cycle position in a sub-population of cells within a larger culture5. In this case, we demonstrate how to detect a cell cycle arrest in cells transfected with the retinoblastoma gene even when greatly outnumbered by untransfected cells in the same culture. These examples illustrate the many ways that DNA staining and flow cytometry can be utilized and adapted to investigate fundamental questions of mammalian cell cycle control.

Determining the cell cycle position of a population of cells, or understanding how signals affect proliferation, can be readily measured by flow cytometry using this protocol. We report a simple experimental approach to staining cells and quantifying their position in the cell cycle.

Analisi della posizione ciclo cellulare nelle cellule di mammifero

The regulation of cell proliferation is central to tissue morphogenesis during the development of multicellular organisms. Furthermore, loss of control of ...

Visualization of Endoplasmic Reticulum Localized mRNAs in Mammalian Cells

In eukaryotes, most of the messenger RNAs (mRNAs) that encode secreted and membrane proteins are localized to the surface of the endoplasmic reticulum (ER). However, the visualization of these mRNAs can be challenging. This is especially true when only a fraction of the mRNA is ER-associated and their distribution to this organelle is obstructed by non-targeted (i.e. "free") transcripts. In order to monitor ER-associated mRNAs, we have developed a method in which cells are treated with a short exposure to a digitonin extraction solution that selectively permeabilizes the plasma membrane, and thus removes the cytoplasmic contents, while simultaneously maintaining the integrity of the ER. When this method is coupled with fluorescent in situ hybridization (FISH), one can clearly visualize ER-bound mRNAs by fluorescent microscopy. Using this protocol the degree of ER-association for either bulk poly(A) transcripts or specific mRNAs can be assessed and even quantified. In the process, one can use this assay to investigate the nature of mRNA-ER interactions.

Here we describe a method to visualize endoplasmic reticulum-associated mRNAs in mammalian tissue culture cells. This technique involves the selective permeabilization of the plasma membrane with digitonin to remove cytoplasmic contents followed by fluorescent in situ hybridization to detect either bulk poly(A) mRNA or specific transcripts.

Visualizzazione di mRNA reticolo endoplasmatico localizzate in cellule di mammifero

In eukaryotes, most of the messenger RNAs (mRNAs) that encode secreted and membrane proteins are localized to the surface of the endoplasmic reticulum ...

GST-His purification: A Two-step Affinity Purification Protocol Yielding Full-length Purified Proteins

Key assays in enzymology for the biochemical characterization of proteins in vitro necessitate high concentrations of the purified protein of interest. Protein purification protocols should combine efficiency, simplicity and cost effectiveness1. Here, we describe the GST-His method as a new small-scale affinity purification system for recombinant proteins, based on a N-terminal Glutathione Sepharose Tag (GST)2,3 and a C-terminal 10xHis tag4, which are both fused to the protein of interest. The latter construct is used to generate baculoviruses, for infection of Sf9 infected cells for protein expression5. GST is a rather long tag (29 kDa) which serves to ensure purification efficiency. However, it might influence physiological properties of the protein. Hence, it is subsequently cleaved off the protein using the PreScission enzyme6. In order to ensure maximum purity and to remove the cleaved GST, we added a second affinity purification step based on the comparatively small His-Tag. Importantly, our technique is based on two different tags flanking the two ends of the protein, which is an efficient tool to remove degraded proteins and, therefore, enriches full-length proteins. The method presented here does not require an expensive instrumental setup, such as FPLC. Additionally, we incorporated MgCl2 and ATP washes to remove heat shock protein impurities and nuclease treatment to abolish contaminating nucleic acids. In summary, the combination of two different tags flanking the N- and the C-terminal and the capability to cleave off one of the tags, guaranties the recovery of a highly purified and full-length protein of interest.

In the present protocol, we demonstrate a highly efficient and cost-effective small-scale protein purification method, which allows purification of recombinant proteins by uniquely combining a cleavable GST-tag and a small His-tag.

GST-la sua purificazione: A Two-step Affinity Purification protocollo Cedendo Full-length proteine ​​purificate

Key assays in enzymology for the biochemical characterization of proteins in vitro necessitate high concentrations of the purified protein of interest. ...

Isolation of Human Hepatocytes by a Two-step Collagenase Perfusion Procedure

The liver, an organ with an exceptional regeneration capacity, carries out a wide range of functions, such as detoxification, metabolism and homeostasis. As such, hepatocytes are an important model for a large variety of research questions. In particular, the use of human hepatocytes is especially important in the fields of pharmacokinetics, toxicology, liver regeneration and translational research. Thus, this method presents a modified version of a two-step collagenase perfusion procedure to isolate hepatocytes as described by Seglen 1.
Previously, hepatocytes have been isolated by mechanical methods. However, enzymatic methods have been shown to be superior as hepatocytes retain their structural integrity and function after isolation. This method presented here adapts the method designed previously for rat livers to human liver pieces and results in a large yield of hepatocytes with a viability of 77&plusmn;10%. The main difference in this procedure is the process of cannulization of the blood vessels. Further, the method described here can also be applied to livers from other species with comparable liver or blood vessel sizes.

A modified two-step collagenase perfusion procedure for isolation of human hepatocytes is described. This method can also be applied to other mammalian livers. The isolated hepatocytes are available in high yield and viability, making them a suitable model for scientific research in areas such as liver regeneration, pharmacokinetics and toxicology.

L&#39;isolamento di epatociti umani da un Two-step Collagenase perfusione procedura

The liver, an organ with an exceptional regeneration capacity, carries out a wide range of functions, such as detoxification, metabolism and homeostasis. ...

Reverse Yeast Two-hybrid System to Identify Mammalian Nuclear Receptor Residues that Interact with Ligands and/or Antagonists

As a critical regulator of drug metabolism and inflammation, Pregnane X Receptor (PXR), plays an important role in disease pathophysiology linking metabolism and inflammation (e.g.&#160;hepatic steatosis)1,2. There has been much progress in the identification of agonist ligands for PXR, however, there are limited descriptions of drug-like antagonists and their binding sites on PXR3,4,5. A critical barrier has been the inability to efficiently purify full-length protein for structural studies with antagonists despite the fact that PXR was cloned and characterized in 1998. Our laboratory developed a novel high throughput yeast based two-hybrid assay to define an antagonist, ketoconazole&#39;s, binding residues on PXR6. Our method involves creating mutational libraries that would rescue the effect of single mutations on the AF-2 surface of PXR expected to interact with ketoconazole. Rescue or &#34;gain-of-function&#34; second mutations can be made such that conclusions regarding the genetic interaction of ketoconazole and the surface residue(s) on PXR are feasible. Thus, we developed a high throughput two-hybrid yeast screen of PXR mutants interacting with its coactivator, SRC-1. Using this approach, in which the yeast was modified to accommodate the study of the antifungal drug, ketoconazole, we could demonstrate specific mutations on PXR enriched in clones unable to bind to ketoconazole. By reverse logic, we conclude that the original residues are direct interaction residues with ketoconazole. This assay represents a novel, tractable genetic assay to screen for antagonist binding sites on nuclear receptor surfaces. This assay could be applied to any drug regardless of its cytotoxic potential to yeast as well as to cellular protein(s) that cannot be studied using standard structural biology or proteomic based methods. Potential pitfalls include interpretation of data (complementary methods useful), reliance on single Y2H method, expertise in handling yeast or performing yeast two-hybrid assays, and assay optimization.

Ketoconazole binds to and antagonizes Pregnane X Receptor (PXR) activation. Yeast high throughput screens of PXR mutants define a unique region for ketoconazole binding. This yeast-based genetic method discovers novel nuclear receptor interactions with ligands that associate with surface binding sites.

Reverse lievito sistema Two-ibrida per identificare mammiferi Nuclear Receptor residui che interagiscono con leganti e / o antagonisti

As a critical regulator of drug metabolism and inflammation, Pregnane X Receptor (PXR), plays an important role in disease pathophysiology linking ...

Automating ChIP-seq Experiments to Generate Epigenetic Profiles on 10,000 HeLa Cells

Chromatin immunoprecipitation followed by next generation sequencing (ChIP-seq) is a technique of choice for studying protein-DNA interactions. ChIP-seq has been used for mapping protein-DNA interactions and allocating histones modifications. The procedure is tedious and time consuming, and one of the major limitations is the requirement for high amounts of starting material, usually millions of cells. Automation of chromatin immunoprecipitation assays is possible when the procedure is based on the use of magnetic beads. Successful automated protocols of chromatin immunoprecipitation and library preparation have been specifically designed on a commercially available robotic liquid handling system dedicated mainly to automate epigenetic assays. First, validation of automated ChIP-seq assays using antibodies directed against various histone modifications was shown, followed by optimization of the automated protocols to perform chromatin immunoprecipitation and library preparation starting with low cell numbers. The goal of these experiments is to provide a valuable tool for future epigenetic analysis of specific cell types, sub-populations, and biopsy samples.

Methods for mapping in vivo protein-DNA interactions are becoming crucial for every aspect of genomic research but they are laborious, costly, and time consuming. Here a commercially available robotic liquid handling system that automates chromatin immunoprecipitation for mapping in vivo protein-DNA interactions with limited amounts of cells is presented.

Automatizzare esperimenti ChIP-seq per generare profili epigenetici su 10.000 cellule HeLa

Chromatin immunoprecipitation followed by next generation sequencing (ChIP-seq) is a technique of choice for studying protein-DNA interactions. ChIP-seq ...

Nephrotoxin Microinjection in Zebrafish to Model Acute Kidney Injury

The kidneys are susceptible to harm from exposure to chemicals they filter from the bloodstream. This can lead to organ injury associated with a rapid decline in renal function and development of the clinical syndrome known as acute kidney injury (AKI). Pharmacological agents used to treat medical circumstances ranging from bacterial infection to cancer, when administered individually or in combination with other drugs, can initiate AKI. Zebrafish are a useful animal model to study the chemical effects on renal function in vivo, as they form an embryonic kidney comprised of nephron functional units that are conserved with higher vertebrates, including humans. Further, zebrafish can be utilized to perform genetic and chemical screens, which provide opportunities to elucidate the cellular and molecular facets of AKI and develop therapeutic strategies such as the identification of nephroprotective molecules. Here, we demonstrate how microinjection into the zebrafish embryo can be utilized as a paradigm for nephrotoxin studies.

Renal injuries incurred from nephrotoxins, which include drugs ranging from antibiotics to chemotherapeutics, can result in complex disorders whose pathogenesis remains incompletely understood. This protocol demonstrates how zebrafish can be used for disease modeling of these conditions, which can be applied to the identification of renoprotective measures.

Nefrotossina microiniezione in Zebrafish per creare un modello danno renale acuto

The kidneys are susceptible to harm from exposure to chemicals they filter from the bloodstream. This can lead to organ injury associated with a rapid ...