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Method Article
이 프로토콜은 유도 만능 줄기 세포(iPSC)로부터 순수한 지방세포 집단의 생성을 허용합니다. 레티노산은 iPSC를 지방세포 생성에 사용되는 중간엽 줄기세포(MSC)로 분화시키는 데 사용됩니다. 그런 다음 나일 레드 염색을 기반으로 한 분류 접근법을 사용하여 순수한 지방 세포를 얻습니다.
유도만능줄기세포(iPSC) 기술의 최근 발전으로 지방세포를 비롯한 다양한 세포 유형의 생성이 가능해졌습니다. 그러나, 현재의 분화 방법은 효율이 낮고, 지방세포의 균질한 집단을 생성하지 않는다. 여기에서 우리는 높은 수율로 중간엽 줄기 세포(MSC)를 생산하기 위해 all-trans retinoic 기반 방법을 사용하여 이 문제를 우회합니다. 세포 증식, 생존 및 부착을 제어하는 경로를 조절함으로써 당사의 분화 전략은 다능성 중간엽의 순수한 집단으로 분화하는 배아체(EB)의 효율적인 생성을 가능하게 합니다. 이 방법에 의해 생성된 많은 수의 중간엽 줄기세포는 지방세포를 생성하기 위한 이상적인 공급원을 제공합니다. 그러나 지방 세포 분화로 인한 샘플 이질성은 여전히 과제로 남아 있습니다. 따라서 우리는 FACS를 사용하여 지질 함유 성숙 지방 세포를 정제하기 위해 Nile red 기반 방법을 사용했습니다. 이 분류 전략을 통해 샘플 이질성이 감소하고 세포 기능이 향상된 지방 세포 풀을 사용하여 지방 세포 관련 대사 장애를 모델링하는 신뢰할 수 있는 방법을 확립할 수 있었습니다.
중간엽 줄기 세포(MSC)는 지방 세포, 골 세포 및 연골 세포와 같은 중배엽 기원 세포를 생산하기 위한 효과적인 일시적 자원 역할을 하며, 이는 각각의 유전 질환을 모델링하는 데 추가로 사용될 수 있습니다. 그러나, 이전의 접근법은 성인 조직으로부터 이러한 중간엽 줄기세포를 얻는 것에 의존했다1, 이는 기증자로부터 많은 수의 중간엽 줄기세포를 얻는 데 어려움을 겪었고, 차선의 체외 배양 조건1,2에서 기능적으로 생존할 수 있도록 유지하는 데 한계가 있었다. 이러한 장애물은 시험관 내에서 MSC를 생성하기 위한 프로토콜을 갖는 것에 대한 큰 수요를 낳았습니다. 인간 유도 만능 줄기 세포(iPSC)는 MSC 특성 3,4,5를 나타내는 MSC의 귀중한 공급원으로 사용될 수 있습니다. iPSC 유래 중간엽 줄기세포는 여러 질병에서 치료 옵션으로 사용할 수 있습니다. 또한 iPSC 유래 중간엽 줄기세포가 지방세포를 생성하는 능력은 인간 지방생성, 비만 및 지방세포 관련 장애를 연구하는 데 유용한 시험관 내 인간 모델이 됩니다.
지방세포의 현재 분화 프로토콜은 두 그룹으로 분류할 수 있는데, 하나는 화학적 또는 단백질 기반 칵테일을 사용하여 지방세포를 분화하여 30%-60%6,7,8,9의 결과 수율을 제공하는 반면, 다른 하나는 80%-90%10의 수율을 제공하기 위해 지방세포 발달을 지배하는 주요 전사 인자의 강력한 유도를 위한 유전자 조작을 포함합니다. 11. 그러나 유전자 조작은 지방세포 분화의 자연적 과정을 요약하지 않으며, 종종 지방 생성 중에 도달하는 미묘한 패러다임을 가려서 질병 모델링 목적에는 효과적이지 않습니다12,13. 따라서 우리는 나일 레드를 사용하여 지질 함유 지방 세포를 형광으로 태그하여 화학적으로 파생된 성숙한 지방 세포를 미성숙 지방세포에서 분류하는 방법을 제시합니다.
여기에서 우리는 지방 세포 생성에 추가로 사용될 수 있는 많은 수의 빠르게 증식하는 중간엽을 생성하기 위해 iPSC 유래 배아체(EB)를 all-trans retinoic acid와 함께 일시적으로 배양하는 프로토콜을 제시합니다14. 우리는 또한 친유성 염료를 사용하여 지질 방울에 형광 태그를 지정하여 이질적인 분화 풀에서 화학적으로 파생된 성숙한 지방 세포를 분류하는 방법을 제시합니다. 나일 레드. 이를 통해 지방 세포 관련 대사 장애를 정확하게 모델링할 수 있는 향상된 기능을 가진 성숙한 지방 세포의 순수한 집단을 생성할 수 있습니다.
이 연구는 적절한 기관 연구 윤리위원회의 승인을 받았으며 1964 년 헬싱키 선언 및 이후 개정 또는 유사한 윤리 기준에 명시된 윤리 기준에 따라 수행되었습니다. 이 프로토콜은 HMC(No. 16260/16) 및 QBRI(No. 2016-003)의 IRB(Institutional Review Board)의 승인을 받았습니다. 이 작업은 H1 및 H9와 같은 hESC에도 최적화되어 있습니다. 충분한 정보에 입각한 동의를 받은 건강한 개인으로부터 혈액 샘플을 채취했습니다. iPSC는 건강한 개인의 말초 혈액 단핵 세포(PBMC)에서 생성됩니다.
1. iPSC 배양 및 유지
2. iPSC를 MSC로 차별화
3. iPSC 유래 중간엽 줄기세포의 유세포 분석
참고: 2-3 계대 과정을 거치면 MSC 분화의 효율성을 위해 세포에 접근해야 합니다. 세포가 MSC 분화 마커-CD44, CD73, CD90 및 CD105를 90% 이상의 효율로 발현하고 높은 수준의 조혈 마커-CD14, CD19, CD34 및 CD45를 발현하지 않는 경우 분화가 성공적인 것으로 간주됩니다. 이러한 마커의 효율성은 아래 단계에 따라 액세스할 수 있습니다.
4. 중간엽 줄기세포의 지방세포로의 분화
5. 지방세포의 분화 효율 평가
6. 나일 레드를 이용한 지방 세포 분류
중간엽 분화 중 세포의 도식 및 형태: iPSC를 중간엽 줄기세포로 분화하려면 EB 형성, 중간엽 분화 및 MSC 확장에 걸친 다양한 발달 단계가 포함됩니다(그림 1). 이러한 발달 단계에서 세포는 다양한 자극 화학 물질로 인해 다양한 형태를 얻습니다. 분화가 시작되면 세포는 현탁액에 도말되며 직경이 작거나 중간 크기인 동안 정의된 세포 경계와 함께 둥글게 될 것으로 예상됩니?...
이 프로토콜은 MSC에 높은 수율과 효율성을 제공할 수 있는 능력으로 인해 가장 중요합니다. 중간엽 줄기세포의 이러한 대량 생산은 10μM의 RA14,15를 사용한 iPSC 유래 EB의 일시적인 배양에 의해 가능했습니다. 10μM의 RA를 사용한 일시적인 처리는 MSC 수율을 11.2배에서 1542배까지14,15배 향상시켰으며, 이 프로토콜?...
저자는 경쟁 이익이 없다고 선언합니다.
이 연구는 카타르 국립 연구 기금 (QNRF) (보조금 번호 NPRP10-1221-160041)의 보조금으로 자금을 지원받았습니다. 마리암 아가디는 카타르 국립 연구 기금(QNRF)의 GSRA 장학금을 지원받았습니다.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Adiponectin | Abcam | ab22554 | Adipocyte maturation marker |
anti-CD105 | BD Pharmingen | 560839 | MSC differentiation marker |
anti-CD14 | BD Pharmingen | 561712 | MSC differentiation marker |
anti-CD19 | BD Pharmingen | 555415 | MSC differentiation marker |
anti-CD34 | BD Pharmingen | 555824 | MSC differentiation marker |
anti-CD44 | abcam | ab93758 | MSC differentiation marker |
anti-CD45 | BD Pharmingen | 560975 | MSC differentiation marker |
anti-CD73 | BD Pharmingen | 550256 | MSC differentiation marker |
anti-CD90 | BD Pharmingen | 555596 | MSC differentiation marker |
bFGF | R&D | 233-FP | MSC culture media supplement |
C/EBPA | Abcam | ab40761 | Adipocyte maturation marker |
Dexamethasone | Torics | 1126 | Adipocyte differentiation media supplement |
FABP4 | Abcam | ab93945 | Adipocyte maturation marker |
Fetal bovine serum | ThermoFisher | 10082147 | MSC culture media supplement |
Glutamax | ThermoFisher | 35050-061 | MSC culture media supplement |
IBMX | Sigma Aldrich | I5879 | Adipocyte differentiation media supplement |
Indomethacin | Sigma Aldrich | I7378 | Adipocyte differentiation media supplement |
Insulin | Sigma Aldrich | 91077C | Adipocyte differentiation media supplement |
Knockout DMEM | ThermoFisher | 12660012 | Basal media for preparing matrigel |
Low glucose DMEM | ThermoFisher | 11885084 | MSC culturing media |
Matrigel | Corning | 354230 | Coating matrix |
MEM-alpha | ThermoFisher | 12561056 | Adipocyte differentiation media |
Nilered | Sigma Aldrich | 19123 | Sorting marker for adipocyte |
Penicillin | ThermoFisher | 15140122 | MSC/Adipocyte media supplement |
Phosphate-buffered saline | ThermoFisher | 14190144 | wash buffer |
Pierce™ 20X TBS Buffer | Thermo Fisher | 28358 | wash buffer |
PPARG | Cell Signaling Technology | 2443 | Adipocyte maturation marker |
ReLeSR | Stem Cell Technologies | 5872 | Dissociation reagent |
Retinoic acid | Sigma Aldrich | R2625 | MSC differentiation media supplement |
Rock inhibitor | Tocris | 1254/10 | hPSC culture media supplement |
Roziglitazone | Sigma Aldrich | R2408 | Adipocyte differentiation media supplement |
StemFlex | ThermoFisher | A334901 | hPSC culture media |
Triton | Thermo Fisher | 28314 | Permebealization reagent |
Trypsin | ThermoFisher | 25200072 | Dissociation reagent |
Tween 20 | Sigma Aldrich | P7942 | Wash buffer |
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