JoVE Logo
АВТОРЫ
СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ

Войдите в систему

Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.

В этой статье

  • Резюме
  • Аннотация
  • Введение
  • протокол
  • Результаты
  • Обсуждение
  • Раскрытие информации
  • Благодарности
  • Материалы
  • Ссылки
  • Перепечатки и разрешения

Резюме

Протокол описывает подробно поколения след бесплатный индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (iPSCs) от человеческих клеток поджелудочной железы в фидер свободных условиях, вслед за этим редактирования с помощью ТРИФОСФАТЫ/Cas9 ribonucleoproteins и характеристика изменение клоны одноклеточных.

Аннотация

Эмбриональные и индуцированных плюрипотентных стволовых клеток может самостоятельно обновить и дифференцироваться в несколько типов клеток тела. Плюрипотентных клеток таким образом желанной для исследований в регенеративной медицине и в настоящее время в клинических испытаниях для глазных заболеваний, диабета, заболеваний сердца и других расстройств. Потенциал, чтобы дифференцироваться в типы специализированных клеток в сочетании с последних достижений в геноме, редактирования технологий, включая системы ТРИФОСФАТЫ/Cas предоставили дополнительные возможности для пошива геном iPSC для разнообразных приложений включая моделирование, болезней генотерапии и стабилизатор пути дифференциации, чтобы назвать несколько. Среди доступных технологий редактирования ТРИФОСФАТЫ/Cas9 от Streptococcus pyogenes возникла как инструмент выбора для редактирования участкам генома эукариот. CRISPRs легко доступны, недорогих и высокоэффективных технических целевых изменения. Система требует Cas9 Нуклеаза и руководство последовательности (20-mer), относящиеся к genomic цели примыкающих 3-нуклеотид «НЭС» protospacer рядом мотив (PAM) для ориентации Cas9 желаемого геномной локус, наряду с трассирующими универсальная Cas9 связывания РНК ( Вместе они называются одной руководство РНК или sgRNA). Здесь мы представляем пошаговые протокол для эффективного поколения фидер независимых и свободных след iPSC и описания методологий для изменения генома в iPSC, используя комплексы рибонуклеопротеида (RNP) Cas9. Геном редактирования протокола является эффективным и может быть легко мультиплексируются по pre комплексообразования sgRNAs для более чем одной цели с Cas9 белками и одновременно доставлять в клетки. Наконец мы описываем упрощенный подход для идентификации и определения характеристик iPSCs с желаемых изменений. Взятые вместе, изложил стратегии предполагается упростить создание и редактирование iPSC для многочисленных приложений.

Введение

Перепрограммирование человека соматические клетки pluripotent государству, гиперэкспрессия перепрограммирования факторов революцию исследования стволовых клеток с приложениями моделирования заболевания, регенеративной медицины и разработки лекарственных средств. Несколько не вирусный перепрограммирования методы доступны для доставки перепрограммирования факторы и генерации iPSCs, но этот процесс является труда интенсивной и не очень эффективно1. Вирусные методы, хотя эффективное, связаны с проблемами вирус интеграции и tumorigenicity2,3,4. В этой рукописи мы сообщают об использовании цитоплазматических Сэндай вируса для доставки перепрограммирования факторы и создания свободных след iPSC линий, которые отсутствие интеграции любой вирусный вектор последовательности в их геном5. РНК вирус, который разводится из клеток цитоплазме ~ 10 ходов после инфекции и производит перепрограммирования факторов в изобилии, приводит к быстрой и эффективной перепрограммирования6,7является Сендай. Установленные iPSCs можно затем легко перешли на фидер свободный средних и избежать использования мыши эмбриональных фибробластов (MEFs) как фидер клетки8.

В этой публикации, наряду с изложением Сэндай вирус опосредованной перепрограммирования мы также описывают улучшение протокол для редактирования iPSCs, который имеет потенциал, чтобы предоставить неограниченное количество клеток человека с желаемой генетических модификаций для научных исследований. Мы использовали технологию ТРИФОСФАТЫ/Cas9 для модификации iPSCs, который в настоящее время используется для широкого спектра приложений, включая стук ins и нокауты, крупномасштабные геномной удаления, Объединенные библиотеки проверки для обнаружения гена, генная инженерия многочисленные модели организмов и генной терапии9,10,11. Этот метод предполагает формирование комплексов Streptococcus pyogenes-производные Cas9 Нуклеаза и 20-mer руководство РНК, обеспечивающие признание целевой через базу сопряжения с геномные последовательности прилегающих к 3' нуклеотидом protospacer соседними мотив (PAM) последовательности. Cas9 Нуклеаза индуцирует двойной мель перерыв ~ 3 нуклеотидов с PAM сайта, который впоследствии восстановленной преимущественно концу не гомологичных присоединения (NHEJ) путь, ведущий к вставки или удаления в рамках открытой чтении и тем самым функциональным нокаут гены12.

Наша Улучшенная протокол включает в себя сведения о культуре человеческих клеток поджелудочной железы, их перепрограммирования на mitotically инактивированная мыши эмбриональных фибробластов (MEFs) для достижения более высокой эффективности перепрограммирование, последующей адаптации к культуре фидер бесплатно на Matrigel, характеристика установленных iPSCs, ТРИФОСФАТЫ руководствоваться РНК дизайн и подготовка, Доставка в iPSCs как RNP комплексы, одну ячейку Сортировка для создания клоновых линий редактировать iPSCs, легко отбора и идентификации изменений и характеристика Одноячеистый клонов. Геномной удаления эффективно были созданы в этом исследовании путем введения Cas9 белка и два ТРИФОСФАТЫ sgRNA RNP комплексов побудить двойной мель перерывы (DSBs) и исключить вмешательство сегмента. Этот метод основывается на использовании двух руководств для генерации исключений в рамках открытой чтении, высокая эффективность NHEJ приводит к низкой количество клонов что необходимо охарактеризовать и легко предварительного отбора клонов, автоматизированных капилляров электрофорез блок, фрагмент анализатора. Эти эффективные генома, редактирование методы для создания модели на основе стволовых клеток заболеваний человека вскоре станет стандартной и обычные подход в любой лаборатории стволовых клеток. Наконец точное генома редактирования позволит выйти за рамки моделирования заболевания стволовых клеток и потенциально может помочь стимулировать клетки-терапии.

протокол

1. перепрограммирование протокол

  1. поколения человека iPSC от первичных человеческих клеток поджелудочной железы
    1. пальто 6-ну пластины с 1,5 мг/мл холодной коллагена и позволить ему гель при 37 ° C за 1 ч.
    2. Тарелка скорейшее прохождение человека первичных клеток поджелудочной железы в среде (~ 1-1,5 × 10 5 клеток) Prigrow III на коллаген покрытием 6-ну пластины на день -2 для достижения примерно 2,5 × 10 5 клеток или по крайней мере 60% confluency за хорошо на день трансдукция (день 0). Для первого исследования тарелка скважин по крайней мере 2-3 для получения одной скважиной с желаемой confluency на день 0. Использование по крайней мере один колодец как элемент управления для подсчета клеток.
    3. В день трансдукции (день 0), теплый 1 мл Prigrow III среды в ванне с водой для каждой скважины быть преобразованы. Урожай клетки от одного элемента управления в 1 мл 10% FBS среды с использованием 1 мл трипсина/ЭДТА для 5 минут или пока клетки отсоединить выполнить подсчет клеток. Чтобы сделать 10% Средний FBS, добавить DMEM, 10% FBS, 1% L-глютамином, 1% пируват натрия и 1% несущественные аминокислот.
    4. Фото и проверить жизнеспособность клеток, используя счетчик клеток и вычислить объем каждого вируса, необходимых для достижения цели, основанные на мобильный номер и вирус титр. Используйте кратности инфекции (МВД) Кос = 5, hc-Myc = 5 и hKlf4 = 3 для клеток поджелудочной железы.
    5. Один набор оттепель Сэндай вектор трубы в хранилище-80 ° C на льду и тщательно добавить вычисляемый томов каждого из трех труб вектор Сэндай в 1 мл Prigrow III среды, предварительно нагретой до 37 ° C. и очистка осторожно смешать раствор. Один хорошо в пластине 6-хорошо достаточно для преобразователя с Сендай вирусных векторов для создания перепрограммировать клетки.
    6. Аспирационная среднего Prigrow III от клеток и медленно добавить перепрограммирования смесь вирус скважин, содержащие клетки. Инкубировать клетки на ночь в инкубаторе 37 ° C с атмосферой увлажненные 5% CO 2.
    7. Тщательно удалить вирус смесь на клетки и заменить свежим Prigrow III среднего следующий день, 24 часа после трансдукции. Культура клетки для 5 d и изменения среды ежедневно альтернативный.
    8. На 5 день, подготовить MEFs на 0.1% желатина предварительно покрытием 10 см культуры блюда (1.3 x 10 6 клеток/блюдо). Расти MEFs в колбы T175 до дня 4 и затем на 5 день, разоблачить клетки 6000 заявках от γ-излучения источника перед посевом клетки 13 или использование коммерческих источников MEF.
    9. На 6 день, используйте 1 мл раствора отряд клеток для 10 мин отсоединить transduced клетки, пластина все из них на блюда MEF в среде Prigrow III с рок ингибитора (шток 5 мм, 10 мкм окончательный) и инкубировать на ночь в инкубаторе 37 ° C с увлажненной классическ Re 5% CO 2.
    10. Изменить среднего Prigrow III на средний Госкомсанэпиднадзором следующий день. Для изготовления 500 мл Госкомсанэпиднадзором среды, добавьте DMEM/F-12, 20% (v/v) нокаут сыворотки замена (KOSR), 5 нг/мл bFGF; 1 мм l глютамин; 100 мкм заменимые аминокислоты и 100 мкм 2-меркаптоэтанол. Измените средство мягко каждый день теперь.
    11. Наблюдать пластины регулярно для эмерджентности скопления клеток или колоний свидетельствует о перенесенной клеток. Трансформированных клеток образуют клоновых агрегатов с булыжником морфологии и большой ядро и ядрышками. Марк вероятной ' iPSC ' колоний регулярно проверяйте их роста и.
    12. Почти через четыре недели после трансдукции как колонии готовы для сбора или передачи, подготовить 24-ну MEF плит обшивки 1.3 x 10 6 клеток/желатин предварительно покрытых пластины как раньше для передачи одного колоний.
      1. Подготовить матрицы мембраны (например, Matrigel), aliquoting, что он основан на коэффициент разрежения в свидетельстве о анализа. Добавьте один Алиготе 25 мл DMEM/F-12 пальто четыре 6-ну плиты (1 мл/а) и инкубации при комнатной температуре (RT) для по крайней мере 1 час перед использованием. Вручную выбрать 12-24 колоний с помощью стерильной пипеткой подсказка аспирационная их и передавать на MEF пластин в 500 мкл Госкомсанэпиднадзором среды.
      2. Аспирационная СМИ в колодец аккуратно сорвать или разорвать на части колоний. Также выберите 24-48 колоний на матрицы мембраны покрытием 24-ну пластины. Для мембранных покрытием пластин используйте mTeSR1 (дополнена 10 мкм рок ингибитор) за 24 часа и изменить каждый день. В течение 6-10 d комплектации колоний, они готовы к переходу на новые пластины 24-Ну и/или 12-ну мембраны клоновых расширения.
    13. При необходимости отсоединить колоний на MEFs используя коллагеназы 1 мг/мл за 20 мин, мыть дважды с Госкомсанэпиднадзором/mTeSR1 и передать мембраны покрытием плиты 12 - или 24-хорошо. Если существует достаточно прочная колоний, растущих на матрицы мембраны из шага 1.1.12, заморозить колоний на MEFs с помощью iPSC замораживания средств массовой информации в соответствии с производителем ' s руководство.
    14. Отключить надежные колоний, покрытие на мембране в шаге 1.1.12, используя 500 мкл dispase для 20 мин и пластины снова на матрицы мембраны покрытием 12-ну пластины. Вручную соскрести любого дифференцированных клеток или загрязняющих клетки фидера MEF для обогащения для плюрипотентных клонов на мембране.
      15. После 6-8 d растущим на мембране покрытием пластин отделения раствором dispase как раньше и покрытие мелкоклеточный агрегатов на свежие мембраны покрытием 6 - или 12-ну пластины
    15. расширить клонов. Изменения mTeSR1 среднего ежедневно. Характеризуют перепрограммировать клоны, щелочной фосфатазы, окрашивание, иммуноокрашивания для плюрипотентности маркеры (OCT3/4 и NANOG), СУИМ анализа плюрипотентных поверхностных маркеров и дифференциации анализов. Расти и культура клонов на мембраны покрытием пластин для всех анализов, включая ТРИФОСФАТЫ редактирования, как описано выше, если другие покрытия решения конкретно упоминается.
  2. Характеристика человека iPSCs
    1. щелочной фосфатазы окрашивание
      Примечание: коммерческий набор используется здесь. Смотрите таблицу материалов.
      1. Пластина предполагаемого человека iPSCs на 24-ну пластины и культуре для 4-5 d с ежедневно средства массовой информации изменения.
      2. Чтобы начать окрашивание протокол, аспирационная питательной среды и вымыть клетки с 1 мл раствора 1 x PBS с 0,05% 20 анимации (PBST).
      3. Добавить 0,5 мл раствора исправить в комплект на клетки и Инкубируйте на RT на 2-5 мин аспирата решения и затем смывают фиксированные ячейки с PBST. Не позволяют скважин сушиться.
      4. Добавить 0,5 мл свежеприготовленного раствора субстрата AP за хорошо путем смешивания раствора A, B и C. инкубировать клетки в темноте (обернутые фольгой или в контейнере темный) при комнатной температуре на 5-15 мин
        Примечание: Внимательно следить за изменением цвета и остановить реакции, когда цвет становится ярким, чтобы избежать неспецифичный пятнать.
      5. Остановить реакции, аспирационных раствора субстрата AP и промывки скважин дважды с 2 мл ПБС.
      6. Наблюдать колонии под микроскопом и захвата изображения в 4 X или 10 крат, используя любые светлые области микроскоп с камерой или.
    2. Иммуноокрашивания
      1. пластина человека iPSCs в 24-ну пластины и культуре для 4-5 d с ежедневно средства массовой информации изменения.
      2. Мыть клетки один раз коротко с PBS и исправления для 20 мин с параформальдегида 4% (PFA) в PBS.
      3. Мыть три раза за 10 мин (3 x, 10 мин) с PBS на RT.
      4. Saturate неспецифической сайты с 10% нормальной коза или осла (NS, в зависимости от животных вторичное антитело был поднят в) в PBS сыворотки для кожи 40 мин на RT. Для только внутриклеточных epitopes, включают 0,3% TX-100 в PBS (TX/PBS) для разрушения.
      5. Вымойте 3 x 5 мин с PBS на RT.
      6. Развести OCT4, NANOG, TUJ1, NKX2-5 и SOX17 антител в свежий раствор 5% NS в PBS и проинкубируйте втечение 2 ч на RT или на ночь при 4 ° C.
      7. Вымойте 3 x 5 мин с PBS на RT.
      8. Развести соответствующие вторичные Alexa Fluor 488 или 568 антител в 5% NS/PBS и инкубировать клетки за 1 час на RT. и
      9. Вымойте 3 x 5 мин на RT.
      10. С DAPI в PBS Инкубируйте 10 мин и мыть 2 x 5 мин на RT. использовать флуоресцентный Микроскоп фотографировать.
    3. Флуоресценции активированный ячейку Сортировка (FACS)
      1. человека iPSCs пластину в 6-ну пластины и культуры до колонии стали 80% притока (по крайней мере 10 5 клетки /sample) с ежедневные изменения средних mTeSR1.
      2. В день эксперимента, изолировать клетки и отделить к приостановке одну ячейку, как объяснялось выше, в протоколе. Мыть с 10% среднего FBS.
      3. Для поверхностных маркеров, Ресуспензируйте в 0,5-1 мл 10% FBS средних и держать на льду
      4. Для внутриклеточных маркеров, Ресуспензируйте в 1 мл 4% PFA/PBS и проинкубируйте втечение 10 мин при комнатной температуре. Вымойте с 10% среднего FBS. Ресуспензируйте в 0,1% TX/PBS и Инкубируйте 15 мин на льду. Снова помойте с 10% среднего FBS. Ресуспензируйте в 0,5-1 мл 10% FBS средних и держать на льду
      5. Добавьте 50 мкл суспензии клеток до 50 мкл 10% FBS средних содержащие рекомендованная сумма TRA-1-60, TRA-1-81 или SSEA-4 антител и Инкубируйте 30 мин до 1 ч.
      6. Мыть дважды с 10% FBS.
      7. В 100 мкл 10% Ресуспензируйте FBS носитель, содержащий флуоресцентные вторичные антитела и Инкубируйте 30 мин мыть дважды с 10% FBS и Ресуспензируйте в соответствующий объем 10% FBS. Живые клетки могут быть продифференцированы от омертвевших клеток пропидий йодидом краситель добавил в < 1 мкг/мл для оценки апоптоза клеток во время процесса.
    4. Дифференциация Tri линии
      1. семя две 6-ну пластины с 1,5-2 х 10 6 iPSCs/хорошо в mTeSR1 среде с 10 мкм рок ингибитор.
      2. Позволяют клеткам расти на 2-3 d с ежедневно mTeSR1 среднего изменения пока скважин на 80-90% вырожденная.
      3. Для индукции эктодермы, добавить нейронной индукции среднего (NIM) согласно данным производителя ' s инструкции в 2-3 скважины плит, 6-а.
      4. Изменить носитель RPMI, содержащий 2% B27 дополнение минус инсулина и 12 мкм CHIR99021 мезодермы индукции в 2-3 скважины пластины 14. Добавить только RPMI, содержащий 2% B27 дополнение минус инсулина для следующих 24 h. добавить 5 мкм IWP4 в среду RPMI с 2% B27 дополнение минус инсулина для последующих 24 часов. После 72 ч, заменить СМИ RPMI, содержащий 2% B27 дополнение, ведущих к поколению избиение кардиомиоцитов в 2-3 д
      5. Для индукции энтодермы, изменить среднего в скважинах 6-ну пластин до MCDB 131 дополнены с бикарбонатом натрия 1,5 г/Л, 1 x Glutamax, глюкоза 10 мм, 0,5% BSA, 100 нг/мл GDF8 и 5µM CHIR99021 за 24 ч. в той же среде без CHIR99021 культуры для 2-3 d 15.
      6. Следовать протокол иммуноокрашивания шаг 2 для всех трех линий и проверьте для выражения соответствующих маркеров.

2. IPSC редактирования человеческого генома используя ТРИФОСФАТЫ-Cas9

  1. белка подготовка Cas9 и sgRNA
    1. аликвота Cas9 белка в microcentrifuge трубы в стерильных условиях и хранить аликвоты путем замораживания труб на -80 ° C.
    2. Дизайн две ориентации руководство РНК за гена на основе программного обеспечения от MIT (http://www.genome-engineering.org/crispr/) или любой другой webtool дизайн руководство ТРИФОСФАТЫ. Цель первой или второй экзона гена (основанный на открытом чтения кадра) для создания нокауты. Выберите два руководства, так что они вырезать близко друг к другу (~ 30-100 bp врозь) и мы можем легко визуализировать удаления, используя тот же набор скрининг грунтовки. Выберите направляющие программного обеспечения производства на основе показатель качества и меньшее количество-целевые сайты. Дизайн, скрининг грунтовки с помощью программы грунтовка взрыва (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/tools/primer-blast/). Скрининг грунтовки должны быть по крайней мере 100 ВР от Cas9 вырезать сайты и размер продукта ПЦР желательно между 400-700 bp для легче амплификации методом ПЦР.
    3. Дизайн два взаимодополняющих sgRNA oligo ННО (19-22 нуклеотидов в длину в зависимости от последовательности руководство) с Bsa1, вырезать сайта на каждом конце. Oligo DNAs может быть синтезирован коммерчески и отожженная сформировать двухручьевой ДНК. Для отжига, добавить 1 мкл 100 мкм гидов, 25 мкл отжига буфера (10 мм трис, pH7.5-8.0, 50 мм NaCl, 1 ЭДТА) и 23 мкл воды. Инкубировать в Термоциклер запрограммированы, чтобы начать на 95 ° C в течение 2 мин и затем постепенно охлаждения до 25 ° C более 45 мин
    4. Клон 2 мкл результирующий фрагмент в энзима ограничения Bsa1 переваривается 1 мкл доме T7 промоутер pCR2.1 вектора с Cas9 привязки сайта, с помощью T4 ДНК лигаза согласно производителя ' протокол s.
    5. Последовательность клонированных фрагментов ДНК и когда устанавливается верности, в пробирке транскрибировать клоны, используя T7 комплект для создания единого руководства РНК. Очистить sgRNAs с комплектом коммерческих и элюировать в РНКазы свободной воды. Проверка концентрации РНК.
  2. Transfection hiPSCs
    1. культура hiPSCs в mTeSR1 среде, как описано выше, до тех пор, пока клетки являются 40-50% притока.
    2. За два часа до nucleofection, заменить средство с 2 мл подогретую mTeSR1 среды, содержащие 10 мкм рок ингибитор.
    3. Один час позже, подготовить назначения скважин для nucleofected клеток, забирающие мембраны, как указано выше, подготовленных от 12-ну пластины и заменив подогретую 1 мл mTeSR1 среды с 10 мкм рок ингибитора. Хранить при 37 ° C для инкубации.
    4. Подготовка nucleofection Мастер микс (шкала надлежащим образом в зависимости от образцов) для каждого образца, добавив 16.4 мкл P3 главной ячейки дополнение; 3.6 мкл дополнение 1 из комплекта nucleofector; 0,5 мкг белка Cas9 и 0,5 мкг каждая sgRNA в 22 мкл на том реакции. pMAX GFP вектор был также nucleofected в соответствии с производителем ' s рекомендации в клетках примерно оценить эффективность трансфекции iPSC.
    5. Мыть каждый хорошо с 2 мл RT PBS после аспирационных носитель, содержащий ингибитор рок из скважин iPSC. Затем аспирационная PBS, добавить 1 мл раствора отряд клеток и инкубировать пластины при 37 ° C на 10 мин
    6. Ресуспензируйте клетки в 3 мл mTeSR1 среды и аккуратно Пипетка вверх и вниз для создания одной ячейки подвеска. Передачи в отрыве клетки в центрифугу 15 мл трубки содержащих среднего mTeSR1 5 мл.
    7. Подсчитать ячейки с счетчик соматических клеток и рассчитать общий объем, необходимый для 0,5 х 10 6 клеток/transfection. Желаемое количество клеток в 15 мл пластиковых пробирок, центрифуги на 200 x g 5 мин на RT и удалить супернатант.
    8. Ресуспензируйте каждую единицу 0,5 x 10 6 клеток в 22 мкл трансфекции мастер смеси подготовлен на шаге 4. Быстро перенесите клетки в Центральной палаты одной скважиной nucleocuvette полосы. Место полосы в nucleofector устройстве и nucleofect клетки, с помощью программы CB150.
    9. После nucleofection, быстро добавить 80 мкл подогретую mTESR1 среды, содержащие 10 мкм рок ингибитора для каждой скважины nucleofected клеток. Аккуратно перемешать, закупорить вверх и вниз.
    10. Осторожно передать клетки из газа скважин мембраны предварительно покрытых 12-ну пластины, содержащие mTeSR1 средний с рок ингибитор, подготовленную на этапе 3.
    11. После 1 d, изменить на свежие mTeSR1 средний без добавления ингибитора рок. Урожай клетки 2-3 d после nucleofection для сортировки одноклеточных.
  3. Одной ячейки изоляции целевых hiPSCs
    1. за один день до сортировки, подготовьте 96-луночных MEF пластины, посева 2 х 10 6 клеток/желатин покрытием плиты в среде FBS 10%. Примерно 70-80% из клонов выжить после nucleofection и 2-3 MEF пластины могут быть подготовлены для редактирования каждого эксперимента.
    2. После ночи инкубации, изменить средне Госкомсанэпиднадзором среднего (как описано ранее) дополняется 100 нг /bFGF мл, 1 x SMC4 (ингибиторы добавлен к средствам массовой информации для повышения жизнеспособности одной ячейки) и 5 мг/мл фибронектин содействовать адгезии.
    3. Заменить средство на hiPSCs в пластину 12-ну от mTeSR1 до среднего mTeSR1, с 1 x SMC4 по крайней мере 2 h до одну ячейку Сортировка.
    4. Аспирационная средство от hiPSCs и вымыть клетки мягко с PBS. Добавьте 500 мкл раствора отряд клеток в каждой скважине и инкубировать и при 37 ° C 10 мин после аспирационных PBS. Генерировать подвески одной ячейки, добавив 1 мл mTeSR1 (unsupplemented) для каждой скважины и закупорить вверх и вниз осторожно несколько раз.
    5. Место суспензию клеток в 15 мл конические и центрифуги для 5 минут при 200 x g на RT. аспирата супернатант и Ресуспензируйте клеток в 1 мл mTeSR1.
    6. Сортировка ячеек в отдельные ячейки, используя ячейку сортировщик с насадкой 100 мм в стерильных условиях с одной ячейки в отдельных хорошо 96-луночных плит, подготовленную на этапе 1.
    7. Через четыре дня после сортировки, на данный момент формирования колонии должна быть очевидной; заменить питательной среды с Госкомсанэпиднадзором среднего дополнен с 1 x SMC4.
    8. Через восемь дней после сортировки, заменить средний с Госкомсанэпиднадзором среднего и культуры для 2 d.
    9. Отсоедините колоний, с использованием коллагеназы 1 мг/мл за 20 мин и передать их мембраны 24-хорошо покрытием пластин в mTeSR1 с ингибитором рок. Позвольте одной ячейки клонов расти и извлекать их геномной ДНК после дублирования или расширяя их. Используйте конкретные грунтовки гена для того чтобы усилить целевой ДНК методом ПЦР.
    10. Использование фрагмента анализатор Комплект для первоначальный отбор ПЦР усиливается геномной регионом всех клонов, запустив их через гель/краситель смешать согласно производителя ' s инструкции. Оцените полученный размер фрагмента программного обеспечения PROSize, сравнивая его с соответствующим лестница, которая запускается с образцами. Последовательность ожидаемых ' редактировать ' клоны и анализировать последовательность данных для подтверждения редактирования или удаления элементов.
    11. Для дифференциации monoallelic и biallelic клонов, усиливают редактировать последовательность с ПЦР и клон pJET1.2 вектора. Отправьте по крайней мере 8-10 клонов для секвенирования и проверить последовательность для подтверждения редактирования в одну или обе аллели.
    12. После успешно целевых iPSC клоны были определены с помощью генотипирования, изучить подтвердить, что они не потеряли плюрипотентности или получили хромосомных нарушений через этот процесс.

Результаты

В этой публикации мы следим за простой, но эффективный протокол для поколения iPSC от человеческих клеток поджелудочной железы с помощью интеграции или след свободный вирус Сэндай векторов. Рисунок 1A показывает схематическое изображение этой перепрогр...

Обсуждение

Перепрограммирование соматических клеток человека к iPSCs предоставила значительный импульс в области фундаментальной биологии исследований, персонализированной медицины, болезни моделирования, разработки лекарственных средств и регенеративной медицины16. Многие текущи...

Раскрытие информации

BT является членом-основателем отремонтировать Biosciences Inc.

Благодарности

Работа в лаборатории был поддержан докторской стипендии Грант доктор Анджали Nandal и исследовательский грант от Фонда исследований стволовых клеток Мэриленд для BT (ТЕДКО).

Материалы

NameCompanyCatalog NumberComments
Sendai viral vectors - CytoTune-iPS 2.0 KitInvitrogenA16517Thaw on ice; S No: 1
Trypsin EDTAGibco Life Tech25300-0540.05%, 100 ml; S No: 2
Rock inhibitor (Y-27632)MiliporeSCM075Use 10 μM; S No: 3
DMEM/F-12 mediumInvitrogen11330-032S No: 4
Serum replacement (KSR)Gibco10828028S No: 5
DMEMInvitrogen119600691X; S No: 6
Fetal bovine serumThermo ScientificSH30071.03Aliquot; S No: 7
L-glutamine (Glutamax, 100X), liquidThermo Scientific350500611/100; S No: 8
Non-Essential Amino AcidsGibco11140-0501/100; S No: 9
2-MercaptoethanolGibco2198502355 mM, 1/1,000; S No: 10
Hausser HemacytometersHausser Scientific02-671-54S No: 11
0.1% Gelatin SolutionSTEMCELL Technologies7903Incubate at 37º C for 1 hour; S No: 12
SSEA-4 antibodySantacruzsc-217041/100; S No: 13
TRA-1-81 antibodyCell Signaling4745S1/200; S No: 14
OCT4 antibodySanta Cruzsc-52791/1,000; S No: 15
Collagen I, Rat TailLife TechnologiesA10483-01Keep cold; S No: 16
Alexa Fluor fluorescent 488/ 568 (secondary antibodies)InvitrogenA21202/A100421/2,000; S No: 17
DPBSHycloneSH30028LS1X; S No: 18
100-mm tissue culture dishFalcon353003S No: 20
96-well tissue culture plateFalcon353078S No: 21
6-well tissue culture plateFalcon353046S No: 22
Dissecting scope NikonSMZ745S No: 23
Picking hoodNuAireNU-301S No: 24
15 ml Centrifuge TubeGreiner Bio-One188271S No: 25
50 ml Centrifuge TubeGreiner Bio-One227261S No: 26
Sodium pyruvateInvitrogen11360S No: 28
β-mercaptoethanolSigmaM7522S No: 29
Prigrow III mediumABMTM003S No: 31
Countess™ Cell CounterInvitrogenC10227S No: 32
Faxitron X-ray systemFaxitronCellRadS No: 33
AccutaseInnovative cell TechnologiesAT-104S No: 34
CollagenaseLife Technologies171040191mg/ml stock; S No: 35
DispaseSTEMCELL Technologies7923S No: 36
hESC qualified matrigelBD Biosciences354277To dilute, use cold DMEM/F-12; S No: 37
bFGFR & D233-FBStock 10 ug/ml; S No: 38
ParaformaldehydeEMS157104% stock in PBS; S No: 39
TRA-1-60Santa Cruzsc-217051/100; S No: 40
NANOGReproCELLRCAB0004P-F1/100; S No: 41
Tween 20SigmaP9416-100MLS No: 42
Alkaline Phosphatase kitStemgent00-0055S No: 43
Cas9 proteinPNA BioCP01-50Thaw and aliquot; S No: 44
Goat or donkey serumSigmaD9663/G9023S No: 45
Triton X-100SigmaX100-100MLS No: 46
DAPIThermo ScientificD1306S No: 47
TrisSigma9285-100MLS No: 48
NaCLSigmaS7653-250GS No: 49
EDTASigmaBP2482-500S No: 50
T4 DNA ligaseNEBM0202TS No: 51
Mega Shortscript T7 kitThermo ScientificAM1354S No: 52
Mega Clear kitThermo ScientificAM1908S No: 53
SMC4BD Biosciences354357S No: 54
FibronectinSTEMCELL Technologies7159S No: 55
CloneJET cloning kitThermo ScientificK1232S No: 56
Fragment analyzerTMAdvanced AnalyticalS No: 57
mTeSR1 medium kitSTEMCELL Technologies5850Warm to room temperature; S No: 58
Freezing medium mFreSR™STEMCELL Technologies5855S No: 59
Freezing medium CryoStor®STEMCELL Technologies7930S No: 60
MEFsGlobalstemGSC-6301GS No: 61
L-glutamineInvitrogen25030081S No: 62
Human pancreatic cellsABMT0159S No: 63
STEMdiff™ Neural Induction MediumStemcell Technologies5835S No: 64
RPMIThermofisher11875-093S No: 65
2% B27-insulinThermofisherA1895601S No: 66
CHIR99021Stemcell Technologies72052S No: 67
IWP4Stemcell Technologies72552S No: 68
2% B27Thermofisher17504044S No: 69
MCDB 131Life Technologies10372019S No: 70
Sodium bicarbonateSigma-AldrichS8761-100MLS No: 71
GlucoseSigma-AldrichG8270-100GS No: 72
BSAProliant68700S No: 73
GDF8Pepro-Tech120-00S No: 74
TUJ1 antibodyEMD MiliporeAB9354S No: 75
NKX2-5 antibodySanta CruzSc-14033S No: 76
SOX17 antibodyR & D systemsAF1924S No: 77
Propidium iodideThermo ScientificP3566S No: 78
Amaxa 4D-nucleofector™LonzaAAF-1002S No: 79
FACSAria II (cell sorter)BD biosciencesSORP UVS No: 80

Ссылки

  1. Malik, N., Rao, M. S. A review of the methods for human iPSC derivation. Methods Mol. Biol. 997, 23-33 (2013).
  2. Yu, J., et al. Induced pluripotent stem cell lines derived from human somatic cells. Science. 318, 1917-1920 (2007).
  3. Takahashi, K., Yamanaka, S. Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors. Cell. 126, 663-676 (2006).
  4. Sommer, C. A., et al. Induced pluripotent stem cell generation using a single lentiviral stem cell cassette. Stem cells. 27, 543-549 (2009).
  5. Macarthur, C. C., et al. Generation of human-induced pluripotent stem cells by a nonintegrating RNA Sendai virus vector in feeder-free or xeno-free conditions. Stem cells Int. , 564612 (2012).
  6. Li, H. O., et al. A cytoplasmic RNA vector derived from nontransmissible Sendai virus with efficient gene transfer and expression. J Virol. 74, 6564-6569 (2000).
  7. Fusaki, N., Ban, H., Nishiyama, A., Saeki, K., Hasegawa, M. Efficient induction of transgene-free human pluripotent stem cells using a vector based on Sendai virus, an RNA virus that does not integrate into the host genome. Proc. Jpn. Acad. Ser. B, PhysBiol. Sci. 85, 348-362 (2009).
  8. Nakagawa, M., et al. A novel efficient feeder-free culture system for the derivation of human induced pluripotent stem cells. Sci. Rep. 4, 3594 (2014).
  9. Hockemeyer, D., Jaenisch, R. Induced Pluripotent Stem Cells Meet Genome Editing. Cell stem cell. 18, 573-586 (2016).
  10. Komor, A. C., Badran, A. H., Liu, D. R. CRISPR-Based Technologies for the Manipulation of Eukaryotic Genomes. Cell. 169, 559 (2017).
  11. Komor, A. C., Badran, A. H., Liu, D. R. CRISPR-Based Technologies for the Manipulation of Eukaryotic Genomes. Cell. 168, 20-36 (2017).
  12. Sander, J. D., Joung, J. K. CRISPR-Cas systems for editing, regulating and targeting genomes. Nat. Biotech. 32, 347-355 (2014).
  13. McElroy, S. L., Reijo Pera, R. A. Preparation of mouse embryonic fibroblast feeder cells for human embryonic stem cell culture. CSH Protoc. 2008, (2008).
  14. Lian, X., et al. Robust cardiomyocyte differentiation from human pluripotent stem cells via temporal modulation of canonical Wnt signaling. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 109, E1848-E1857 (2012).
  15. Rezania, A., et al. Reversal of diabetes with insulin-producing cells derived in vitro from human pluripotent stem cells. Nat. Biotech. 32, 1121-1133 (2014).
  16. Shi, Y., Inoue, H., Wu, J. C., Yamanaka, S. Induced pluripotent stem cell technology: a decade of progress. Nat. Rev. Drug Discov. 16, 115-130 (2017).
  17. Wang, B., et al. Highly efficient CRISPR/HDR-mediated knock-in for mouse embryonic stem cells and zygotes. BioTechniques. 59, (2015).
  18. Liang, X., Potter, J., Kumar, S., Ravinder, N., Chesnut, J. D. Enhanced CRISPR/Cas9-mediated precise genome editing by improved design and delivery of gRNA, Cas9 nuclease, and donor DNA. J Biotech. 241, 136-146 (2017).

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи

Запросить разрешение

Смотреть дополнительные статьи

129iPSCsCas9iPSCsnucleofection

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Конфиденциальность

Условия эксплуатации

Политика

СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ

РЕКОМЕНДОВАТЬ БИБЛИОТЕКЕ

НОВОСТИ JoVE

Исследования

Образование

АВТОРЫ

Библиотекарь

О JoVE

Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены