İndüklenmiş Pluripotent Kök Hücrelerden Süspansiyonda Böbrek Organoidlerinin Üretilmesi

Özet

Bu protokol, süspansiyon kültürü koşulları kullanılarak indüklenmiş pluripotent kök hücrelerden (iPSC'ler) böbrek organoidleri üretmek için kapsamlı ve etkili bir yöntem sunar. Bu çalışmanın birincil vurgusu, başlangıç hücre yoğunluğunun ve WNT agonist konsantrasyonunun belirlenmesinde yatmaktadır, böylece böbrek organoid araştırmalarıyla ilgilenen araştırmacılara fayda sağlamaktadır.

Özet

Böbrek organoidleri, çeşitli yaklaşımlarla indüklenmiş pluripotent kök hücrelerden (iPSC'ler) üretilebilir. Bu organoidler, hastalık modellemesi, ilaç taraması ve potansiyel terapötik uygulamalar için büyük umut vaat ediyor. Bu makale, posterior primitif çizgiden (PS) başlayarak orta mezoderme (IM) kadar iPSC'lerden böbrek organoidleri oluşturmak için adım adım bir prosedür sunmaktadır. Yaklaşım, tanımlanmış, hayvansal bileşen içermeyen bir ortam olan APEL 2 ortamına dayanır. 4 gün boyunca yüksek konsantrasyonda WNT agonisti (CHIR99021), ardından fibroblast büyüme faktörü 9 (FGF9) / heparin ve 3 gün boyunca düşük konsantrasyonda CHIR99021 ile desteklenir. Bu işlem sırasında, iPSC'lerin başlangıcında optimal hücre yoğunluğunun ve CHIR99021 konsantrasyonunun seçilmesine önem verilir, çünkü bu faktörler başarılı böbrek organoid üretimi için kritik öneme sahiptir. Bu protokolün önemli bir yönü, IM'nin yavaş yavaş glomerüler, proksimal tübüler ve distal tübüler yapıları kapsayan nefron yapılarına dönüşmesine izin veren düşük yapışık bir plakadaki süspansiyon kültürüdür ve tümü görsel olarak anlaşılabilir bir formatta sunulur. Genel olarak, bu ayrıntılı protokol, çeşitli iPSC'lerden böbrek organoidleri üretmek için verimli ve spesifik bir teknik sunarak başarılı ve tutarlı sonuçlar sağlar.

Giriş

Böbrek, fonksiyonel birimine bağlı olarak fizyolojik homeostazın korunmasında kritik bir rol oynar. Atık ürünleri salgılayan nefronlar, vücut sıvılarının bileşimini düzenleyebilir. Kalıtsal mutasyonların veya diğer yüksek risk faktörlerinin neden olduğu kronik böbrek hastalığı (KBH), sonunda son dönem böbrek hastalığına (SDBH) ^{ilerleyecektir1,2}. ESKD, görünüşe göre nefronların sınırlı rejenerasyon kapasitesinden kaynaklanmaktadır. Bu nedenle, renal replasman tedavisi gereklidir. İnsan iPSC'lerinin yönlendirilmiş farklılaşması, böbrek gelişimini incelemek, hastaya özgü hastalıkları modellemek ve nefrotoksik ila....

Protokol

Bu çalışma için kullanılan iPSC'ler ticari bir kaynaktan elde edilmiştir. Hücreler, ticari olarak temin edilebilen bazal membran matris kaplı plakalar üzerinde mTeSR ortamı ile muhafaza edildi (bkz. Malzeme Tablosu). Tablo 1 , çalışmada kullanılan tüm ortam bileşimlerini içermektedir.

1. Farklılaşma ve posterior ilkel çizgiyi (PS) indüklemek için iPSC'lerin kaplanması

1. Membran matris kaplı 6 oyuklu plaka üzerindeki iPSC'leri 2 mL DPBS ile yıkayın. DPBS'yi bir pipet kullanarak aspire edin.
2. iPSC'leri ayırmak için piyasada bulunan hücre ayırma solüsyonundan 1 mL ekleyin (

Tartışmalar

Bazal ortamda, başlangıç hücre yoğunluğunda ve CHIR99021 konsantrasyonunda küçük değişiklikler içeren iPSC'lerden böbrek organoidleri üretmek için ayrıntılı bir protokol tanımlanmıştır. Çeşitli deneylerde, başarılı böbrek organoid üretimi için kritik faktörlerin, 7. günde ara mezodermin (IM) ve hücre durumunun ilk farklılaşması olduğu bulunmuştur. Ayrıca, farklı iPSC hatları, hücre proliferasyonu ve farklılaşma potansiyelinde farklılıklar sergiledi, bu da değişen optimal h?.......

Malzemeler

Name	Company	Catalog Number	Comments
96 Well Cell Culture Plate, Flat-Bottom	NEST	Cat #701003
Accutase	STEMCELL Technologies	Cat #o7920
Antibodies
Benzyl alcohol	Sigma-Aldrich	Cat #100-51-6
Benzyl benzoate	Sigma-Aldrich	Cat #120-51-4
Biological Safety Cabinet	Haier	Cat #HR40  A2
Biotin anti-human LTL (1:300)	Vector Laboratories	Cat #B-1325
Blood mononuclear cells hiPS-B1 (iPSc, female)	N/A	N/A
Carbon dioxide level shaker	HAMANY	Cat #C0-06UC6
Chemicals, peptides, and recombinant proteins
CHIR99021 (Wnt pathway activator)	STEMCELL Technologies	Cat #72054
Costar Multiple 6 Well Cell Culture Plate	Corning	Cat #3516
Costar Ultra-Low Attachment 6 Well Plate	Corning	Cat #3471
CryoStor CS10	STEMCELL Technologies	Cat #07930
DAPI stain Solution	Coolaber	Cat #SL7102
Dextran, Alexa Fluor 647	Thermo SCIENTIFIC	Cat #D22914
DMEM/F-12 HEPES-free	Servicebio	Cat #G4610
Donkey Anti-Sheep IgG H&L (Alexa Fluor 647)	Abcam	Cat #ab150179
Donkey serum stoste	Meilunbio	Cat #MB4516-1
D-PBS (without calcium, magnesium, phenol red)	Solarbio Life Science	Cat #D1040
Dry Bath Incubator	Shanghai Jingxin	Cat #JX-10
Dylight 488-Goat Anti-Mouse IgG (1:400)	Earthox	Cat #E032210
Dylight 488-Goat Anti-Rabbit IgG (1:400)	Earthox	Cat #E032220
Dylight 549-Goat Anti-Mouse IgG (1:400)	Earthox	Cat #E032310
Dylight 549-Goat Anti-Rabbit IgG (1:400)	Earthox	Cat #E032320
Dylight 649-Goat Anti-Rabbit IgG (1:400)	Earthox	Cat #E032620
Experimental models: Cell Lines
Forma Steri-Cycle CO2 Incubator	Thermo SCIENTIFIC	Cat #370
Geltre LDEV-Free	Gibco	Cat #A1413202
Glass Bottom Culture Dishes	NEST	Cat #801002
Goat anti-human CUBN (1:300)	Santa Cruz Biotechnology	Cat #sc-20607
Heparin Solution (Cell culture supplement)	STEMCELL Technologies	Cat #07980
Human Recombinant FGF-9	STEMCELL Technologies	Cat #78161
Inverted Microscope	OLYMPUS	Cat #CKX53
Laser Scanning Confocal Microscope	OLYMPUS	Cat #FV3000
Methyl cellulose	Sigma-Aldrich	Cat #M7027
Micro Centrifuge	HENGNUO	Cat #2-4B
Mouse anti-human CD31 (1:300)	BD Biosciences	Cat #555444
Mouse anti-human ECAD (1:300)	BD Biosciences	Cat #610182
Mouse anti-human Integrin beta 1 (1:300)	Abcam	Cat #ab30394
Mouse anti-human MEIS 1/2/3 (1:300)	Thermo SCIENTIFIC	Cat #39795
Mowiol 4-88 (Polyvinylalcohol 4-88)	Sigma-Aldrich	Cat #81381
mTeSR1 5X Supplement	STEMCELL Technologies	Cat #85852
mTeSR1 Basal Medium	STEMCELL Technologies	Cat #85851
Nunc CryoTube Vials	Thermo SCIENTIFIC	Cat #377267
Others
Rabbit anti-human GATA3 (1:300)	Cell Signaling Technology	Cat #5852S
Rabbit anti-human LRP2 (1:300)	Sapphire Bioscience	Cat #NBP2-39033
Rabbit anti-human Synaptopodin (1:300)	Abcam	Cat #ab224491
Rabbit anti-human WT1 (1:300)	Abcam	Cat #ab89901
Rabbit anti-mouse PDGFR (1:300)	Abcam	Cat #ab32570
Recombinant Human Serum Albumin (rHSA)	YEASEN	Cat #20901ES03
Sheep anti-human NPHS1 (1:300)	R&D Systems	Cat #AF4269
STEMdiff APEL 2 Medium	STEMCELL Technologies	Cat #05275
Streptavidin Cy3 (1:400)	Gene Tex	Cat #GTX85902
Versene (1X)	Gibco	Cat #15040066
Y-27632 (Dihydrochloride)	STEMCELL Technologies	Cat #72304