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Method Article
* Estes autores contribuíram igualmente
Este protocolo descreve a transiente engenharia genética de células-tronco dentárias extraídas do folículo dental humano. A estratégia de modificação não-virais aplicada pode tornar-se uma base para a melhoria dos produtos terapêuticos células-tronco.
Até à data, vários tipos de células-tronco em diferentes estádios de desenvolvimento estão no foco para o tratamento de doenças degenerativas. Ainda, certos aspectos, tais como morte celular maciça inicial e baixos efeitos terapêuticos, prejudicada sua ampla tradução clínica. Engenharia genética de células-tronco antes da transplantação surgiu como um método promissor para otimizar os efeitos terapêuticos de células estaminais. No entanto, sistemas de entrega segura e eficiente do gene ainda estão faltando. Portanto, o desenvolvimento de métodos adequados pode fornecer uma abordagem para resolver desafios atuais de terapias baseadas em células-tronco.
O presente protocolo descreve o extração e caracterização de células-tronco humanas folículo dental (hDFSCs) bem como suas modificações genéticas não-virais. O folículo dental pós-natal revelou-se como uma fonte promissora e facilmente acessível para a colheita de células estaminais adultas multipotentes possuindo potencial de alta proliferação. O procedimento de isolamento descrito apresenta um método simples e confiável para colher hDFSCs de dentes do siso. Este protocolo inclui também métodos para definir as características de células-tronco de células isoladas. Para a engenharia genética de hDFSCs, uma estratégia otimizada do transfection baseada em lipídios catiônicos é apresentada permitindo introdução de microRNA altamente eficiente sem causar efeitos citotóxicos. MicroRNAs são candidatos adequados para manipulação de célula transitória, como estes pequenos reguladores translacionais controlam o destino e comportamento de células-tronco sem o perigo de integração estável do genoma. Assim, este protocolo representa um procedimento seguro e eficiente para a engenharia de hDFSCs que pode se tornar importante para otimizar sua eficácia terapêutica.
O folículo dental humano é um frouxo ectomesenchymally-derivado do tecido conjuntivo em torno do desenvolvimento dente1,2. Ao lado de sua função de coordenação osteoclastogenesis e osteogênese para o processo de erupção do dente, este tecido abriga células estaminais e progenitoras especialmente para o desenvolvimento do periodonto,4,3,5. Portanto, o folículo dental é considerado como uma fonte alternativa para colher células-tronco adultas humanas6,7.
Vários estudos demonstraram que as células-tronco humanas folículo dental (hDFSCs) são capazes de diferenciar em linhagem periodontal, incluindo osteoblastos, fibroblastos do ligamento e cementoblastos8,9,10 . Além disso, essas células foram mostradas para coincidir com todas as características de células estromais mesenquimais (MSCs) incluindo a capacidade de auto renovadora, aderência plástica, expressão de marcadores de superfície específicas (por exemplo,, CD73, CD90, CD105), bem como osteogênico, adipogenic e chondrogenic diferenciação potencial11,12,13. Outros estudos também revelaram um potencial de diferenciação neural de hDFSCs2,14,15,16,17,18.
Devido a suas propriedades promissoras e fácil acesso, o hDFSCs tornou-se recentemente relevante para a engenharia de tecido19,20,21. Os primeiros estudos concentraram-se sobre o potencial de DFSCs de regeneração óssea, periodontal e raízes de dente19,22,23,24,25,26, 27,28,29,30. Desde o conhecimento da funcionalidade de neurogênica de hDFSCs, sua aplicação como potencial tratamento para doenças neurodegenerativas tem sido investigados31,32,33. HDFSCs também ganharam importância com respeito à regeneração de outros tecidos (por exemplo, o epitélio corneano)34,35. O potencial terapêutico de hDFSC não se baseia apenas em seu potencial de diferenciação directa, mas também na sua atividade parácrina. Recentemente, hDFSCs têm sido mostrados para secretar uma variedade de fatores bioativos, tais como metaloproteinases de matriz (MMPs), fator de crescimento semelhante à insulina (IGF), fator de crescimento endotelial vascular (VEGF), fator de crescimento fibroblástico básico (bFGF) e crescimento hepatócito fator (HGF), que desempenham um papel crucial para a angiogênese, imunomodulação, remodelação da matriz extracelular e processos reparativa36.
No entanto, ampla tradução clínica da terapia de células-tronco ainda é prejudicada por vários desafios, como a morte maciça inicial celular e células-tronco baixo benéfico efeitos37,38. Engenharia genética fornece uma estratégia promissora para enfrentar esses desafios e, portanto, pode aumentar consideravelmente a eficácia terapêutica de células-tronco38,39,40. Para manipulação de célula transitória, microRNAs (miRs) são candidatos adequados, como estes pequenos reguladores translacionais controlam o destino e comportamento de células-tronco sem o perigo de genoma estável integração41,42, 43. até à data, vários miRs benéficos foram identificados promovendo a proliferação de células-tronco, sobrevivência, orientação, atividade parácrina bem como a sua diferenciação em várias linhagens44. Por exemplo, miR-133a engenharia MSCs mostrou uma maior sobrevivência e enxertia em corações de rato enfartado, resultando em uma melhor função cardíaca quando comparado a não modificado MSCs45. Da mesma forma, miR-146 superexpressão MSCs foram mostrados a secretar quantidades mais elevadas de VEGF, que por sua vez, levou a uma maior eficiência terapêutica no tecido isquêmico46.
Este manuscrito apresenta um protocolo detalhado para a extração seletiva e engenharia genética de hDFSCs. Para este fim, descrevemos a digestão enzimática e colheita dos folículos dentários humanas, bem como o posterior isolamento do hDFSCs. Para caracterizar células isoladas, instruções importantes para a verificação das propriedades MSC foram incluídas em conformidade com as diretrizes da sociedade internacional para terapia celular13. Além disso, nós fornecemos uma descrição detalhada para a geração de hDFSCs miR-modificado pela aplicação de uma estratégia de transfeccao baseada em lipídios catiônicos e a avaliação da eficiência do transfection e citotoxicidade.
HDFSCs são isolados os folículos dentários dos dentes do siso extraídos fornecidos pelo departamento de Cirurgia Buco Maxilo facial plástica do centro médico da Universidade de Rostock. Obteve-se consentimento informado e autorização por escrito de todos os pacientes. Este estudo foi autorizado pelo Comitê de ética local da Universidade de Rostock (permissão No. A 2017-0158).
1. isolamento de hDFSCs
Nota: Para evitar a contaminação bacteriana, o dente do siso não deve ser eclodiu antes de extração
2. caracterização do hDFSCs
3. a transfeccao de hDFSCs
4. análise do Transfection
Nota: Execute o seguinte trabalho em uma sala bastante sombreada.
Aqui, apresentamos uma instrução detalhada de isolamento para colher hDFSCs do tecido do folículo dental humana. Devido ao fácil acesso do folículo dental durante cirurgia de rotina, é uma fonte promissora para a extração de células-tronco adultas.
O hDFSCs isoladas mostrou todas as características descritas para a definição do MSCs13. Na verdade, as células foram plástico aderente sob descr...
Células-tronco adultas estão atualmente em foco para o tratamento de diversas doenças degenerativas. Em particular, a medula (BM) óssea-derivadas de células-tronco, incluindo as células-tronco hematopoiéticas (linfócitos) e MSCs, estão sob investigação clínica intensiva47. No entanto, BM colheita é um procedimento invasivo, causando dor no local da doação e pode levar a efeitos adversos48. Recentemente, o tecido dental pós-Natal tem emergido como um romance ...
Os autores não têm nada para divulgar.
Este trabalho foi financiado pelo programa Forum de Rostock University Medical Centre (889018) e a Fundação úmida (2016-11). Além disso, P.M. e R.D. são suportados pelo BMBF (VIP + 00240).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Mouse anti Human CD105 Antibody: Alexa Fluor 488 | Bio-Rad | MCA1557A488 | Clone SN6, monoclonal |
Mouse IgG1 Negative Control Antibody: Alexa Fluor 488 | Bio-Rad | MCA928A488 | monoclonal |
APC Mouse Anti-Human CD29 Antibody | BD Biosciences | 559883 | Clone MAR4, monoclonal |
APC Mouse IgG1, κ Isotype Control Antibody | BD Biosciences | 555751 | Clone MOPC-21, monoclonal |
PE Mouse Anti-Human CD73 Antibody | BD Biosciences | 550257 | Clone AD2, monoclonal |
PE Mouse IgG1, κ Isotype Control Antibody | BD Biosciences | 555749 | Clone MOPC-21, monoclonal |
PE-Cy7 Mouse Anti-Human CD117 Antibody | BD Biosciences | 339217 | Clone 104D2, monoclonal |
PE-Cy7 Mouse IgG1, κ Isotype Control Antibody | BD Biosciences | 557872 | Clone MOPC-21, monoclonal |
PerCP-Cy5.5 Mouse Anti-Human CD44 Antibody | BD Biosciences | 560531 | Clone G44-26, monoclonal |
PerCP-Cy5.5 Mouse IgG2b, κ Isotype Control Antibody | BD Biosciences | 558304 | Clone 27-35, monoclonal |
PerCP-Cy5.5 Mouse Anti-Human CD90 Antibody | BD Biosciences | 561557 | Clone 5E10, monoclonal |
PerCP-Cy5.5 Mouse IgG1, κ Isotype Control Antibody | BD Biosciences | 55095 | Clone MOPC-21, monoclonal |
V500 Mouse Anti-Human CD45 Antibody | BD Biosciences | 560777 | Clone HI30, monoclonal |
V500 Mouse IgG1, κ Isotype Control Antibody | BD Biosciences | 560787 | Clone X40, monoclonal |
FcR Blocking Reagent, human | Miltenyi Biotec | 130-059-901 | |
UltraPure EDTA | Thermo Fisher Scientific | 15575-020 | 0.5M, pH 8.0 |
Steritop | Merck Millipore | SCGPT05RE | 0.22 µm, radio-sterilized, polyethersulfone |
BSA | Sigma-Aldrich | A7906 | |
PFA | Merck Millipore | 1040051000 | |
Human Mesenchymal Stem Cell Functional Identification Kit | R&D Systems | SC006 | |
RNase decontamination solution; RNaseZap RNase Decontamination Solution | Thermo Fisher Scientific | AM9780 | |
Cy3-labelled precursor miR; Cy3 Dye-Labeled Pre-miR Negative Control #1 | Thermo Fisher Scientific | AM17120 | 5 nmol |
Pre-miR miRNA Precursor Negative Control #1 | Thermo Fisher Scientific | AM17110 | 5nmol |
Cationic lipid-based transfection reagent; Lipofectamine 2000 Transfection Reagent | Thermo Fisher Scientific | 11668019 | |
Reduced serum medium; Opti-MEM I Reduced Serum Medium | Thermo Fisher Scientific | 31985070 | |
Donkey anti-Goat IgG (H+L) Cross-Adsorbed Secondary Antibody, Alexa Fluor 488 | Thermo Fisher Scientific | A-11055 | polyclonal |
Donkey anti-Mouse IgG (H+L) Highly Cross-Adsorbed Secondary Antibody, Alexa Fluor 488 | Thermo Fisher Scientific | A-21202 | polyclonal |
Mounting medium; Fluoroshield with DAPI | Sigma-Aldrich | F6057-20ML | histology mounting medium |
ELYRA PS.1 LSM 780 confocal microscope | Zeiss | ||
BD FACS LSRII flow cytometer | BD Biosciences | ||
BD FACSDiva Software 6.1.2 | BD Biosciences | ||
ZEN2011 software | Zeiss | ||
Trypsin/EDTA solution (0.05%/ 0.02%) | Biochrom | L2143 | in PBS, w/o: Ca2+, Mg2+ |
Amine reactive dye; LIVE/DEAD™ Fixable Near-IR Dead Cell Stain Kit | Thermo Fisher Scientific | L10119 | |
PBS (1x) | Thermo Fisher Scientific | 10010023 | pH: 7.4; w/o: Ca and Mg |
P-S-G (100x) | Thermo Fisher Scientific | 10378016 | |
Basal medium; Dulbecco's Modified Eagle Medium/Nutrient Mixture F-12 | Thermo Fisher Scientific | 11039021 | |
Antibiotic, ZellShield | Biochrom | W 13-0050 | |
FBS | Thermo Fisher Scientific | 10500064 | |
Collagenase type I | Thermo Fisher Scientific | 17100017 | |
Dispase II | Thermo Fisher Scientific | 17105041 | |
Filter, Sterifix syringe filter 0.2 µm | Braun | 4099206 | |
50 mL conical centrifuge tube | Sarstedt | 62,547,254 | |
15 mL conical centrifuge tube | Sarstedt | 62,554,502 | |
Cell culture flask 75 cm2 | Sarstedt | 833,910,002 | |
Cell culture flask, 25 cm2 | Sarstedt | 833,911,002 | |
Freezing medium, Biofreeze | Biochrom | F 2270 | |
Cryotubes | Thermo Fisher Scientific | 377267 | 1.8 mL |
Trypan blue solution | Sigma-Aldrich | T8154 | 0.4 % |
Counting chamber | Paul Marienfeld | ||
Local anesthetic, Xylocitin (lidocaine hydrochloride) 2% with epinephrine (adrenaline) 0.001% | Mibe | ||
NaCl solution | Braun | 0.9 % | |
Vicryl satures, Vicryl rapide | Ethicon | 3 - 0 |
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