Method Article
Burada sunulan yöntem, pluripotent kök hücrelerinden insan hepatosit benzeri hücreler üretmek için ölçeklenebilir ve iyi üretim uygulamaları (GMP) 'ya hazır farklılaşma sistemini anlatmaktadır. Temel ve Uygulamalı İnsan karaciğer araştırma için insan hepatosit benzeri hücrelerin oluşturmak için bir düşük maliyetli ve standart bir sistem olarak hizmet vermektedir.
Insan pluripotent kök hücreler (hPSCs) biyomedikal araştırmalar için büyük bir değere sahip. hPSCs ölçekli ve insan vücudunda bulunan tüm hücre tiplerine ayırt edilebilir. insan hepatosit benzeri hücreler (hlcs) için hPSCs farklılaşması yoğun çalışmalar olmuştur ve verimli farklılaşma protokolleri kurulmuştur. hücre-dışı matris ve büyüme faktörleri, sitokinler ve küçük moleküller de dahil olmak üzere, biyolojik uyaranlara, bileşimi mümkün primer insan hepatositleri benzer hlcs oluşturmak için yaptık. Ancak, prosedürlerin çoğunluğu hala toplu partiye varyasyon sebebiyet veren, tanımlanmamış bileşenleri kullanır. Bu teknolojinin uygulanmasında önemli bir engel olarak görev yapar. Bu sorunu çözmek için, bir serumsuz farklılaşma ile kombinasyon halinde hücre dışı matrisler gibi insan rekombinant laminins kullanılarak, hepatosit farklılaşımı için tanımlanmış bir sistem geliştirilmiştir. Yüksek verimli hepatosit şartname de birlikte, elde edildiHLC ve fenotip hem de iyileşmeler monstrated. Önemli olarak, bu sistem, araştırma ve GMP dereceli hPSC çizgileri hücre bazlı modelleme ve tedaviler umut verici gelişmeleri kullanarak büyütmek için kolaydır.
Primer insan dokusu ve türev hücre tipleri düzenli hücre bazlı tarama ve klinik hem de kullanılır. Ancak, bu hücrelere ciddi şekilde yetersiz organ bağışı ve post-izolasyonu 1 hücre fenotipleri kaybı ile sınırlıdır. hPSCs birincil dokuya gelecek vaat eden bir alternatifi temsil ve genetik olarak tanımlanmış ve yenilenebilir insan somatik hücrelerinin üretilmesini kolaylaştırır. hPSCs türetilen hepatosit benzeri hücreler (hlcs) zaten bu alanda söz göstermiştir. Hlcs ilaçlar, virüsler, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, hücre morfolojisi, hepatosit gen ekspresyonu, metabolik fonksiyonu ve hassasiyet dahil olmak üzere çeşitli yönleriyle primer insan hepatositleri, benzer. Buna ek olarak, sınırsız çoğalması vehem araştırma- ve GMP dereceli hPSCs kendini yenileme kapasitesi uygulama 9, 10 kolaylaştırır.
Araştırma on yıl içinde etkili bir hepatosit farklılaşımı prosedürleri 2, 3, 5, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, bir dizi üretti. Ancak, bu sistemlerin en hepatoselüler özellikleri sürücü tanımsız bileşenleri ve / ya da viral transdüksiyon kullanın. ölçekte teknolojinin güvenilirliğini artırmak için, sağlam bir hepatosit farklılaşmasını geliştirmek önemlidirxeno serbest gerçekten tanımlanan sistem, ve GMP uyumlu.
Laminins (LN) hücre yapışmasını, çoğalması, göç ve farklılaşma etkileyebilir önemli hücre dışı matriks proteinleri vardır. Laminins bir a, bir p ve bir γ zinciri oluşan heterotrimerik glikoproteinlerdir. Son zamanlarda, rekombinan insan laminins üretilir ve hücre biyolojisi kullanılmıştır. LN-521 ve E-kadherin bir karışımı klonal türev ve insan embriyonik kök hücreleri 22 genişlemesine izin verirken LN-511, hPSCs 21 bakım destek gösterilmiştir. LN-111, diğer taraftan, hPSCs 23 türetilmiş hepatoblast benzeri hücrelerin bakım destekler. Ancak, bizim raporu öncesinde, 521 laminins ve 111 hPSCs 10 olgun özelliklere sahip hlcs oluşturmak için kullanılan edilmemişti.
Burada, LN-521 üzerinde hPSCs kültürü için biz detay prosedürlerive onları ayırt ya LN-521 veya LN-521 ve LN-111 (LN-521 / LN-111) bir karışımı. Biz birçok biçimleri 14 hlcs son derece tekrarlanabilir ve homojen tek tabaka oluşturmak için tek hücreli tohumlama kullanarak farklılaşma protokolü optimize edilmiş. Biz tanımlanmış farklılaşma sistemi alanında önemli bir adım temsil uygulama için aktif hlcs üretimi için basit ve düşük maliyetli bir yöntem olduğuna inanıyoruz.
NOT: Bu protokolde kullanılan tüm reaktifler için Satıcı bilgileri Tablo 1'de listelenen edilmiştir. Hücreler onlarla doğrudan temas etmek zaman tüm medya / plakaları steril ve en azından oda sıcaklığında olmalıdır.
1. Pasajlanması insan pluripotent kök hücreleri (hPSCs) Laminin 521 üzerine
Not: Aşağıda tarif edilen hücre pasajlarının prosedürü tek hücre göre ve hPSCs gelen hepatosit benzeri hücrelerin homojen popülasyon türetilmesi için idealdir. Koloni kaplama da uygulanabilir ve daha önce 24 tarif edilmiştir.
2. Rekombinant Laminins ilgili hepatosit benzeri hücreler için hPSCs Farklılaşan
hPSCs gelen Hepatoselüler Farklılaşma
Bir insan embriyonik kök hücre hattı, H9, ve bir insan uyarılmış pluripotent kök hücre hattı, 33D6, hepatosit farklılaşımı kullanılmıştır. Şekil 4'te bu 33D6 hücrelerinden ise, Şekil 1-3 ile sonuçlanır, H9 hücreleri vardır. laminins tohumlanmıştır tek hücreler 24 saat sonra, hücre-hücre teması kurulmuştur. Hücreler% 40 confluency etrafında ulaştıktan sonra, farklılaşma süreci (Şekil 1A ve Şekil 4A) başlatılmıştır. Laminins Açık (LN-521 ve LN-521, hem / LN-111), bu hücreler sıralı morfolojik değişiklikler ile gitti ve polarize hlcs (Şekil 1 ve Şekil 4A) doğurdu.
Hepatosit benzeri Hücre Karakterizasyonu
day 18 hlcs toplanır ve temsili hepatosit belirteçleri, HNF4A ve ALB (Şekil 2A) ifadesi açısından değerlendirildi. Gün 18 hlcs immün hücrelerin yaklaşık% 90 HNF4α (Şekil 2B) olarak ifade olduğunu göstermiştir. E-kaderin ve F-aktin ifade (Şekil 2B) ile işaretlenmiş olarak bu hücrelerin, bir çokgen görünüm laminins üzerindeki polarize ve sergiledi.
Sitokrom P450 (CYP) aktivitesi tayin edilmiştir. CYP450s hepatosit önemli bir metabolik işlevi yerine. Bu Matrigel, LN-521 ya da LN-521 / lN-111 gibi bir jelatinimsi protein karışımı ile elde edilen Gün 18 hlcs CYP3A aktivitesi için test edildi. Hlcs matrigel ziyade laminin substratların (Şekil 3) anlamlı olarak yüksek CYP3A aktivite göstermiştir. Ticari insan birincil hepatositlerin karşılaştırıldığında da önemlisi, (HU1339), bu substratlar üzerine yeniden kaplama, hlcs yaklaşık 10 kat yüksek seviyelerdeCYP3A aktivitesinin 10.
hiPSCs farklılaşma HESC edilene benzerdi. Hücreler görünüm (Şekil 4A) ardışık değişiklikler sergilemiştir. Türetilmiş hlcs önemli bir hepatosit transkripsiyon faktörünü, HNF4α (Şekil 4B) olarak ifade ve CYP3A aktivitesi ve salgılanan albümini (Şekil 4C, D) sahipti. Özellikle, 33D6 türetilen hlcs hlcs (Şekil 3) elde edilen H9 hücreleri ile karşılaştırıldığında CYP3A indirgenmiş görüntülenen, ancak yine de insan primer hepatosit 10 için karşılaştırılabilir. Bununla birlikte, bu hlcs albümin salgılama primer hepatositlerinde 10 çok daha düşük olmuştur.
Şekil 1: Karaciğer Farklılaşma sırasında Sıralı Morfolojik Değişiklikler. <tek hücreler% 40 confluency etrafında tohumlama 24 saat sonra ulaşıldı olarak / strong> (A) ayrım hESC numaralı seribaşı. (B) priming sonra, hücreler, onlar gün 9. (D) net bir çokgen şekil gösterdi olgunlaşma aşamasından sonra, polarize hlcs için hazır olduklarını hepatoblast benzeri aşamaya ulaştıktan sonra günde 4. (C) tipik endodermal morfoloji sergiledi günde 18 Ölçek çubuğu = 200 mikron burada gösterilen ileri karakterizasyon. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Şekil 2: hlcs karakterizasyonu. (A) hepatosit spesifik belirteçler Gen ifadesi, HNF4A (solda) ve ALB (sağda). ifade düzeyi gün türetilmiş 18 hlcs kullanılarak analiz edildiLN-521 ve LN-521 / LN-111 hem de hESC ve ev bakıcısı geni GAPDH normalize edilmiştir ve HESC göre ifade edilmiştir. Sonuçlar üç biyolojik çoğaltır temsil eder ve hata çubukları standart sapmayı (SD) temsil etmektedir. * P <0.05, ** p <0.01; eşleştirilmemiş t-testi. Önemli karaciğer marker, HNF4α ve polarizasyon belirteçleri E-kadherin ve F-aktin (B) protein ifadesi. LN-521 ve LN-521 / lN-111 Yukarıdaki belirteçler için boyandı ve Hoechst 33342. bir negatif kontrol ile zıt ilgili Gün 18 hlcs karşılık gelen immünoglobulin G (IgG) ile gerçekleştirildi. HNF4α-pozitif hücrelerin yüzdesi ve SD gösterilmiştir. Bu bakış dört rastgele alanları hesaplanmıştır. Çıkan 20X büyütmede alınmıştır. Ölçek çubuğu = 100 mikron. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Şekil 3: hlcs metabolik fonksiyon Karakterizasyonu. Matrigel (MG), LN-521 ya da LN-521 / lN-111 kültür hücreleri CYP3A Sitokrom P450 aktivitesi test edilmiştir. Veri üç biyolojik çoğaltır temsil eder ve hata çubukları SD temsil etmektedir. ** P <0.01; tek yönlü ANOVA Tukey post-hoc testi ile. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Şekil 4: hlcs Standart Karakterizasyonu. LN-521 kültür hiPSCs hlcs ayrışmıştır edildi. Standart karakterizasyon deneyleri günde 17 hlcs yapıldı. (A) karaciğer farklılaşma sırasında hücrelerin ardışık morfolojisi; zaman noktalarında gösterilen r EPRESENT gün 1, 4, 9 hücreleri ve HNF4α ifade 17. (B) immün. Pozitif hücrelerin yüzdesi ve SD bakış dört rasgele alanlara göre gösterilmiştir. Çıkan 20X büyütmede alınmıştır. Ölçek çubuğu = 100 mikron. Günde 17 hlcs üzerinde (C) CYP3A etkinliği. Veri altı biyolojik çoğaltır temsil eder ve hata çubuğu SD temsil eder. Kültür içerisinde 24 saat boyunca türetilmiş hlcs (D) Albümin salgı. veri dört biyolojik çoğaltır temsil eder ve hata çubuğu SD temsil eder. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Şekil 5: Farklılaşma Protokolün şematik Timeline.t = "_ blank"> bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Geçerli iyi üretim uygulama kılavuzları gerekli uyum, insan pluripotent kök hücre araştırmaları ve translasyonel tıp, xeno ücretsiz sistemlerini geliştirmek için. herhangi bir farklılaşma sürecinin anahtarı ekstraselüler matriks (ECM) 'dir. ECM sadece hücre eki destekler, ancak aynı zamanda hücre tespiti ve fenotip 25, 26 etkileyen, anahtar sinyal faktörleri erişim sağlar.
Laminins in vivo çok fonksiyonlu hücre dışı matris proteinleri bulunmaktadır. Karaciğerde laminin salgısı kısmi hepatektominin 27 sonra karaciğer rejenerasyonu için çok önemlidir ve karaciğer progenitör hücre bakımı 28 için gereklidir. Karaciğer bakım ve rejenerasyon laminins önemi bizim hepatosit farklılaşma sisteminde piyasada mevcut rekombinant insan laminins test etmek için temeli oldu.
üstün oMatrigel göre patocyte farklılaşma LN-521 ve LN-521 / LN-111 yüzeylerde elde edildi. Türetilmiş hlcs açıkça polarize ve çanak düzenlenen ve onların jelatinimsi protein karışımı muadillerine kıyasla kendi hücresel fonksiyon önemli ölçüde geliştirilmiş oldu edildi. Bu iyileştirmeler temelinde fibroblast-, colon- kirletici baskılanması ve hücre ile ilişkili laminins ilgili genlerin yanı sıra, hücre proliferasyonu ve göçü ile ilişkili gen ekspresyonu, 10 bir azalma kaynaklanıyor.
Sonuç olarak, burada açıklanan protokol erişkin insan hepatositlerde doğada yakın olan hepatosit benzeri hücreler üretir. süreç otomasyonu, tekrarlanabilir müsait ve maliyet-etkin bir uygulama için ölçekli olabilir. Önemli olarak, partiden partiye değişkenlik önemli ölçüde bu alanda araştırmacı için geliştirilmiş bir farklılaşma sistemi ile sonuçlanan, Matrigel kullanımı teknikleri ile karşılaştırıldığında düşmüştür.
Dr David C. Hay Stemnovate Limited'in bir eş-kurucusu ve yöneticisidir.
Bu çalışma UK Rejeneratif Tıp Platformu'ndan ödülleri (MRC MR / L022974 / 1 ve MR / K026666 / 1) ve Çin Bursu ile desteklenmiştir.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Human Recombinant Laminin 521 | BioLamina | LN521-02 | |
Human Recombinant Laminin 111 | BioLamina | LN111-02 | |
Recombinant mouse Wnt3a | R&D Systems | 1324-WN-500/CF | |
Human Activin A | Peprotech | 120-14E | |
Human Hepatocyte Growth Factor | Peprotech | 100-39 | |
Human Oncostatin M | Peprotech | 300-10 | |
Rho-associated kinase (ROCK) inhibitor Y27632 | Sigma-Aldrich | Y0503-1MG | |
Hydrocortisone 21-hemisuccinate sodium salt | Sigma-Aldrich | H4881 | |
DMSO | Sigma-Aldrich | D5879 | |
mTeSR1 medium | STEMCELL Technologies | 05850 | |
RPMI 1640 | Life Technologies | 21875 | |
Knockout DMEM | Life Technologies | 10829 | |
HepatoZYME | Life Technologies | 17705 | |
B27 supplement | Life Technologies | 12587-010 | |
Knockout Serum Replacement | Life Technologies | 10828 | |
GlutaMax | Life Technologies | 35050 | |
Non-essential amino acids | Life Technologies | 11140 | |
2-mercaptoethanol | Life Technologies | 31350 | |
Accutase | Millipore | SCR005 | |
DPBS with Calcium and Magnesium | ThermoFisher | 14040133 |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır