Bu çalışma Tıp NHMRC Programı Hibe # 568969 (PSS) ve Fakülte, New South Wales Üniversitesi, Kök Hücre Girişimi (KSS) tarafından desteklenmektedir.

Aşağıdaki işlemleri her bir sınıfı II Biyogüvenlik Cabinet içindeki aseptik teknikler kullanılarak yürütülür. Reaktifler ve kullanılan ekipman aşağıdaki tablolarda listelenmektedir. 1. % 1.1 aljinat hazırlanması (w / v) <ol><li> Sodyum alginat saflaştırılmış 0,275 g ekleme (yüksek glukuronik asit içeriği ≥% 60, viskozite&gt; 200 mPa s, endotoksin ≤ 100 AB / g), bir steril 50 ml tüp içinde ve (0.5g daha önce hazırlanmış 25 ml steril% 0.1 jelatin solüsyonu ilave gelatin/500 ml mili-Q H 2 O ve otoklav ile çözünmüş). </li><li> Kısmen aljinat Tozun erimesi için yaklaşık 30 saniye boyunca Vortex tüp sonra gece boyunca 10 xg&#39;de orbital karıştırıcıda tüp yeri (oda sıcaklığı). </li><li> Aljinat çözelti 25 ml steril% 9 NaCl (NaCl/50 ml Milli-Q H2O 4.5 g) ve 2,778 ml ilave edilir. 5 dakika süreyle 95 x g&#39;de santrifüj ile takip yaklaşık 30 saniye boyunca vorteks tüp. </li><li> 4 de aljinat çözüm Mağaza °; Kısa vadeli depolama (1-2 ay) veya -20 ° C&#39;de uzun süreli depolama (bir yıl) C. </li></ol> 2. CaCI2 Yağış Banyo hazırlanması <ol><li> Mili-Q H 2 O 1 litre CaCI2 14.7 g. 2H 2 O ve HEPES 2.38 g eritilir </li><li> 7.4 pH seviyesini ayarlayın. </li><li> 0.22 um bir filtreden kullanarak sterilize çözeltisi. </li><li> Yağış banyo oda sıcaklığında (6-12 ay) saklanabilir. </li></ol> 3. Çözelti Decapsulating hazırlanması <ol><li> Dulbecco fosfat, 500 ml tuzlu (D-PBS) Tamponlu, 0.5 M EDTA ve 50 ml ve 1M HEPES 5 ml ilave edilir. </li><li> 20 dakika boyunca 121 az bir 0.22 um bir filtreden ya ° C&#39;de otoklavda kullanarak sterilize. </li><li> Oda sıcaklığında (6-12 ay) decapsulating çözüm saklayın. </li></ol> 4. Serum Replacement (SR) Orta hazırlanması <ol><li> Önce kapsülleme için de olarak önceden SR orta hazırlamaközel reaktifler ve ekipman Tablo kayıtsız kalamayız. </li></ol> 5.. ROCK İnhibitörü hazırlanması (Y-27632) <ol><li> Insan D-PBS (HSA) serum albümin, 5 mM çözümü için% 0.1 Y-27.632 tozu sulandırınız. </li></ol> 6. Kapsül için hESC hazırlanması <ol><li> 37 ° C (ışıktan korumak) iki saat için ROCK inhibitörü (RI) 10 uM ile desteklenmiş kültür ortamı ile ön-muamele hücreleri. </li><li> RI tedaviden sonra, 37 ° C&#39;de 10 dakika süreyle accutase ile enzimatik olarak iki kez PBS ile D-hücreleri yıkanması ve kültür plakaları ile hücreleri çıkarmak </li><li> Yavaşça pipetle veya hücre sıyırıcı ile hücreleri sıyırmak ve bir 15 ml tüp içinde toplamak. 1:1 oranında SR ortam ile nötralize accutase. </li><li> Tek bir hücre süspansiyonu hazırlamak için, bir 40 um bir filtreden kullanılarak nötralize hücreleri filtre ve yeni bir 50 ml&#39;lik bir santrifüj tüpüne toplayabilir. </li><li> Bir hemasitometre ile çözelti içinde hücrelerin sayısını hesaplamak. </li&gt; <li> Hücre süspansiyonu 5 dakika süreyle 95 x g&#39;de santrifüje ve dikkatli bir şekilde sonradan Süpernatan atılır. Önceden ısıtılmış% 0.9 NaCI ile yıkanır hücreleri. 5 dakika süreyle 95 x g santrifüj ve süpernatant atılır. </li></ol> 7. Hücre Kapsülleme <ol><li> 14G x 2 &quot;IV kateterin yumuşak bir plastik boru bağlı bir 1 ml şırınga hazırlayın. Bu Şekil 1 &#39;de gösterildiği gibi şırınga pompası yüklenecek hücre süspansiyonu aspire için kullanılır. </li><li> 1.250.000 hücre / ml aljinat bir yoğunlukta önceden ısıtılmış aljinat çözeltisi ile tekrar süspansiyon hücreleri. Yavaşça şırınga ile karıştırın ve hava kabarcıkları oluşturarak kaçının. </li><li> Şekil 1 &#39;de gösterildiği gibi boncuk jeneratörü, şırınga pompası ve hava akış ölçer ayarlayın. Bu cihazların daha fazla ayrıntı özel reaktifler ve ekipman Tablo listelenmiştir. </li><li> Enjektöre aspire hücreleri ile, IV kateter plastik boru atmak ve kapsülleme makineye şırınga takın. 10 cm boşluk olacak olmadığından emin olun<html> tween kapsülleme makinenin uç ve toplama merkezine Şekil 1 &#39;de gösterildiği gibi. </li><li> 20 ml / saat, hava akışı 8 L / dak oranı ve 100 kPa (kapsül boyutu havanın akış hızı değiştirilerek edilebilir) arasında bir basınçta şırınga pompası ayarlayarak hücreleri saklanması. </li><li> Kapsüller stabilize etmek 7 dakika boyunca önceden ısıtılmış çöktürme banyosunda 20 ml ile doldurulmuş bir petri çanağı (100 x 15 mm) içine kapsüllenmiş hücreler toplanır. </li><li> % 0.9 NaCl 20 ml ile dolu 50 ml&#39;lik bir santrifüj tüpü içine nazik bir aspirasyon kapsüllenmiş hücreleri transfer edin. </li><li> Kapsül tüpün dibine yerleşmesine izin yavaşça süpernatant atın. % 0.9 NaCl ile yıkama işlemi tekrarlayın. </li><li> Bir kültür balona RI (10 uM), transfer ile desteklenmiş ve 37 ° C /% 5 CO2 inkübe önceden ısıtılmış kültür ortamı içinde kapsüllenmiş hücreleri tekrar süspansiyon. </li></ol> 8. DA Nöronlar için Encapsulated hESC Farklılaşma ve_content &quot;&gt; kapsüllü hESC farklılaşma önce 3 gün boyunca RI ile tedavi edilirler. <ol><li> Tohum fare stromal hücre hattı, 1,0 x 10 4 cm 2 başına% 0.1 jelatin kaplı T75 şişesi ve durumu 24 saat önce farklılaşma DA nöral farklılaşma orta (Malzeme Tablo) PA6 hücreler. Bir yoğunlukta PA6 hücreleri </li><li> 50 ml&#39;lik bir santrifüj tüpüne aktarılır ve bunların kapsüller borusunun alt kısmını çözmek için olanak sağlar. </li><li> Süpernatant atın ve PA6 hücre klimalı DA nöral farklılaşması orta kapsül tekrar süspansiyon. </li><li> Kültür 4. günde bir medya değişim ve her gün ile 28 gün boyunca PA6 hücre tek tabakalı (7.5 x 10 5 PA6 hücre başına 9 x 10 6 hESC) ile kapsüllü hESC sonra (orta her zaman sadece yarısı değiştirin). </li><li> PA6 hücreleri kültürüne 3 hafta sonra, 100 ng / ml SHH ve kalan hafta için 100 ng / ml FGF8a ile DA sinir farklılaşma orta tamamlar. </li&gt; </ol> 9. Encapsulated hESC ve decapsulation <ol><li> Bir 15 ml&#39;lik bir santrifüj tüpüne kapsüller aspire ve tüpün altında getirilmesi için olanak sağlar. Sonra dikkatle süpernatant atın. </li><li> Iki kez D-PBS ile kapsül yıkayın. Daha sonra süpernatan kaldırmak kapsüller borusunun alt kısmında dinlendiriniz. </li><li> Kapsülleri 5 ml decapsulating çözüm ekleyin. 4-5 dakika için oda sıcaklığında önceden inkübasyonu ile aspirasyon yoluyla iyice süspansiyon karıştırılır. </li><li> 3 dakika süreyle 95 x g&#39;de santrifüje decapsulated hücreleri ve süpernatant atılır. </li><li> 3 dakika süreyle 95 x g&#39;de santrifüj ile takip D-PBS ile hücre peleti yıkanır. Tekrarlayın. </li><li> Decapsulated hücreler daha bir tek tabaka olarak kültür veya alt analiz için kullanılan olabilir. </li></ol> 10. Temsilcisi Sonuçlar Aljinat mikrokapsüller çapı 400-500 mikron olduğunu. Kapsül içerisinde hücre sayısı estimat idiçalıştırma başına kapsül toplam sayısı ile bölünür hücrelerin sayısı hesaplayarak ed. Bu nedenle, kapsül başına yaklaşık 5,0 x 10 4 hücre tahmin edilmiştir. Bu, biz kapsül içerebilir hücrelerin sayısı yaklaşık 1.0 x 10 5 olduğunu tahmin. Kapsüllenmiş hESC yaşayabilirliği carboxyfluorescein diasetat succinimidly ester (CFDA) / propidium iyodür (PG) testi kullanılarak kullanılarak belirlenir&gt;% 80 (Şekil 2) gibidir. Biz% 1.1 aşağı 2,2 &#39;den% aljinat konsantrasyonu azaltarak ve baryum klorür kalsiyum klorür yağış banyo değiştirerek hESC encapsulation koşulları optimize etmiş. Bu koşullar, biz% 1.1 kalsiyum aljinat ile kapsüllü, sadece hücrelerin hayatta kaldığını göstermektedir, çoğalmalı ve in vitro 1 EBS oluştururlar. Daha da durumun optimize etmek için, kültür ortamı ve RI etkileri, Y-27.632 incelenmiştir. Şekil 2 ve 3&#39;te gösterildiği gibi veriler, RI prevente göstermekd ayrışma bağlı apoptoz ve hücre canlılığı ve terfi kümelenme oluşumu 1,6 sürdürdü. Ayrıca, HFF-CM + RI kültüre kapsüllü hESC canlılığı RI takviyesi olmadan diğer gruplara göre anlamlı derecede yüksek olduğu, ancak bu SR + RI kültüre kapsüllü hESC önemli ölçüde farklı değildi. Benzer şekilde, BrdU testi kullanılarak hücre çoğalması kümeler (Şekil 3) haline tek hücre olarak% 25 den% 75 e yükselmiştir. TUNEL ile Apopitoz testi HFF-CM alınan kümeleri TUNEL çoğunlukla negatif ise SR besiyerine mikrokapsüller içinde tek hücre (veriler gösterilmemiştir) apoptotik olduğunu ortaya koydu. Belli bir dereceye kadar, bFGF ile takviye HFF-CM ayrıca Y-27.632 yokluğunda hayatta kalma ve kapsüllü hESC proliferasyonu terfi. Ancak, Y-27632 ile tedavi kapsüllenmesinden önce (2 saat) ve sonrasında (ek 4 gün boyunca) belirgin gelişmiş canlılığında, çoğalmasında ve kapsüllü hESC küme oluşumu% 1.1 kalsiyum aljinat mikrokapsüller içinde. Daha önce, kapsüllü hESC başarıyla kesin endoderm 1 ile ayırt edilebileceğini göstermiştir. Burada, DA nöronlarının içine kapsüllü hESC ayırt etmek için bir 3D platform olarak hücre encapsulation uygulamasını inceledi. kapsüller içinde embriyoid organları (EB) oluşan hESC, farklılaşmış doğrudan vardı ve belirtilen koşullarda decapsulation fazla% 90 canlılık ile kültür 2-3 gün sonra (Şekil 4) ilerleyici bir nöronal morfoloji gösterdi. Neuroprogenitor işaretleyici, PAX6 ve DA nöronal marker, TH farklılaşma 7 gün (Şekil 5A) sonra up-regüle iken gen ekspresyon analizi pluripotent marker bir yük atma, OCT4 gösterdi. Immünofloresan boyama farklılaştırılmış hESC gün 7&#39;de PAX6-pozitif (&gt;% 80) ama OCT4-negatif olduğu gözlendi. Ayrıca farklılaştırılmış hESC 21 gün sonra TH-pozitif (&gt;% 90) nöronların (Şekil 5B) gösterdi. Western Blot analizi de gösterdiPAX6 ifadesi iken günde 14 TH ifade bir up-regülasyon (Şekil 5C) 21. gün sonra aşağı düzenlenir. Karşılaştırma olarak, hücre (önceden farklılaşma örneğin RI 3 gün için 2 saat ve RI post-tedavisi için ön-muamele) (&gt; 80 PAX6-pozitif hücreleri arasında yüksek bir oranda muhafaza benzer koşullar altında (2B) iki boyutlu bir ortamda kültüre %) farklılaşma dönemi boyunca ve kapsülleme (Şekil 5A ve C) tarafından sağlanan 3D ortamında olduğu gibi TH-pozitif hücrelerin (&lt;60%) ile ayırmada olarak etkili değildir.

<ol>
	<li>Chayosumrit, M., Tuch, B., Sidhu, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Alginate+microcapsule+for+propagation+and+directed+differentiation+of+hESCs+to+definitive+endoderm.">Alginate microcapsule for propagation and directed differentiation of hESCs to definitive endoderm.</a> Biomaterials. 31, 505-514 (2010).</li><li>Dean, S. K., Yulyana, Y., Williams, G., Sidhu, K. S., Tuch, B. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Differentiation+of+encapsulated+embryonic+stem+cells+after+transplantation.">Differentiation of encapsulated embryonic stem cells after transplantation.</a> Transplantation. 82, 1175-1184 (2006).</li><li>Siti-Ismail, N., Bishop, A. E., Polak, J. M., Mantalaris, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+benefit+of+human+embryonic+stem+cell+encapsulation+for+prolonged+feeder-free+maintenance.">The benefit of human embryonic stem cell encapsulation for prolonged feeder-free maintenance.</a> Biomaterials. 29, 3946-3952 (2008).</li><li>Dawson, E., Mapili, G., Erickson, K., Taqvi, S., Roy, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biomaterials+for+stem+cell+differentiation.">Biomaterials for stem cell differentiation.</a> Adv. Drug Deliv. Rev. 60, 215-228 (2008).</li><li>Orive, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell+encapsulation:+promise+and+progress.">Cell encapsulation: promise and progress.</a> Nat. Med. 9, 104-107 (2003).</li><li>Watanabe, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+ROCK+inhibitor+permits+survival+of+dissociated+human+embryonic+stem+cells.">A ROCK inhibitor permits survival of dissociated human embryonic stem cells.</a> Nat. Biotechnol. 25, 681-686 (2007).</li><li>Dang, S. M., Gerecht-Nir, S., Chen, J., Itskovitz-Eldor, J., Zandstra, P. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controlled,+scalable+embryonic+stem+cell+differentiation+culture.">Controlled, scalable embryonic stem cell differentiation culture.</a> Stem Cells. 22, 275-282 (2004).</li><li>Drukker, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+the+expression+of+MHC+proteins+in+human+embryonic+stem+cells.">Characterization of the expression of MHC proteins in human embryonic stem cells.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U S A. 99, 9864-9869 (2002).</li><li>Calafiore, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Standard+Technical+Procedures+for+Microencapsulation+of+Human+Islets+for+Graft+into+Nonimmunosuppressed+Patients+With+Type+1+Diabetes+Mellitus.">Standard Technical Procedures for Microencapsulation of Human Islets for Graft into Nonimmunosuppressed Patients With Type 1 Diabetes Mellitus.</a> Transplantation Proceedings. 38, 1156-1157 (2006).</li><li>Cho, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Highly+efficient+and+large-scale+generation+of+functional+dopamine+neurons+from+human+embryonic+stem+cells.">Highly efficient and large-scale generation of functional dopamine neurons from human embryonic stem cells.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 105, 3392-3397 (2008).</li><li>Vazin, T., Chen, J., Lee, C. T., Amable, R., Freed, W. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessment+of+stromal-derived+inducing+activity+in+the+generation+of+dopaminergic+neurons+from+human+embryonic+stem+cells.">Assessment of stromal-derived inducing activity in the generation of dopaminergic neurons from human embryonic stem cells.</a> Stem Cells. 26, 1517-1525 (2008).</li></ol>

Biz ifşa hiçbir şey yok.

Fare embriyonik kök hücreleri ve hESC kullanıldığı çeşitli çalışmalar biyomalzeme ve doku mühendisliği 2,3 3D kültür sisteminin faydalarını göstermiştir. Biz baryum aljinat fazla kalsiyum aljinat kapsüllenmiş zaman hESC anlamlı düzeyde daha canlılık gösterdi beri baryum aljinat göre hESC yayılması ve farklılaşmayı çalışmak için uygun bir 3D platform olarak kalsiyum aljinat mikrokapsüller kullanılır. Bu kültür sistemi, aynı zamanda yüksek yoğunluklu bir hücre kült?...

<table border="1"><tbody><tr><td> Reaktif Adı </td><td> Şirket </td><td> Katalog numarası </td><td> Notlar </td></tr><tr><td> Aljinat (MVG UP Pronova) </td><td> Novomatrix </td><td> 4200101 </td><td> yüksek glukuronik asit içeriği ≥% 60, viskozite&gt; 200 mPa s, endotoksin &lt;100 AB / g </td></tr><tr><td> Jelatin </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> G1890-100G </td><td></td></tr><tr><td> % 0.9 NaCl </td><td> Baxter sağlık </td><td> AHF7123 </td><td></td></tr><tr><td> Tip J1 boncuk jeneratör </td><td> Nisco Mühendislik A.Ş. </td><td> SPA-0447 </td><td></td></tr><tr><td> Çok Phaser şırınga pompası </td><td> New Era Pompa Sistemleri A.Ş. </td><td> Model KD-1000 </td><td></td></tr><tr><td> EZI-Akış Tıp Debimetre </td><td> Gascon Sistemleri</td><td> G0149 </td><td></td></tr><tr><td> Y-27632 </td><td> Merck </td><td> 688000 </td><td></td></tr><tr><td> Albumin Serum İnsan </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> A4327-1G </td><td></td></tr><tr><td> Accutase </td><td> Millipore </td><td> SCR005 </td><td></td></tr><tr><td> 14G x 2 &quot;IV kateter </td><td> Terumo </td><td> SR-OX1451C </td><td></td></tr><tr><td> Knockout-DMEM </td><td> Invitrogen </td><td> 10829-018 </td><td> SR orta (bazal) için </td></tr><tr><td> GlutaMAX-I </td><td> Invitrogen </td><td> 35050-061 </td><td> SR orta (2 mM) için </td></tr><tr><td> Knockout Serum Değiştirme </td><td> Invitrogen </td><td> 10828-028 </td><td> SR ortamı (% 20) için </td></tr><tr><td> Penisilin-Streptomisin </td><td> Invitrogen </td><td> 15070063 </td><td> SR orta (2.5 U / ml) için </td&gt; </tr><tr><td> İnsülin-Transferrin-Selenyum (ITS) </td><td> Invitrogen </td><td> 41400045 </td><td> SR orta (1x) için </td></tr><tr><td> β-merkaptoetanol </td><td> Invitrogen </td><td> 21985-023 </td><td> SR orta (0.1 mM) için </td></tr><tr><td> MEM NEAA Çözüm </td><td> Invitrogen </td><td> 11140-050 </td><td> SR ortamı (5 mM) için </td></tr><tr><td> Glasgow Minimum Essential Medium </td><td> Invitrogen </td><td> 11710035 </td><td> DA nöral farklılaşma orta (bazal) için </td></tr><tr><td> Knockout Serum Değiştirme </td><td> Invitrogen </td><td> 10828-028 </td><td> DA sinirsel farklılaşma ortamı (% 10) için </td></tr><tr><td> Sodyum piruvat </td><td> Invitrogen </td><td> 11360070 </td><td> DA sinirsel farklılaşma ortamı (1 mM) için </td></tr><tr><td> MEM NEAA Çözüm </td><td> Invitrogen </td><td> 11140-050 </td><td> DA neural farklılaşma ortamı (0.1 mM) </td></tr><tr><td> β-merkaptoetanol </td><td> Invitrogen </td><td> 21985-023 </td><td> DA nöral farklılaşma orta (0.1 mM) için </td></tr><tr><td> Sonic hedgehog (SSH) </td><td> R &amp; D Systems </td><td> 1314-SH-025/CF </td><td> DA nöral farklılaşma (100 ng / ml) için </td></tr><tr><td> Fibroblast büyüme faktörü 8a (FGF8a) </td><td> R &amp; D Systems </td><td> 4745-F8-050 </td><td> DA nöral farklılaşma (100 ng / ml) için </td></tr></tbody></table>

alginate microcapsule as a 3d platform for propagation and differentiation of human embryonic stem cells (hesc) to different lineages

Süresiz kültüründe genişletilmiş ve vücutta herhangi bir hücre tiplerinin ayırt edilebilir beri İnsan embriyonik kök hücreleri (hESC) hücre replasman tedavisi için cazip bir alternatif kaynak olarak ortaya çıkmaktadır. Biyomateryallerin Çeşitli türleri de kök hücre niş 1-3 taklit eden bir mikro-çevre sağlamak için kök hücre kültürleri kullanılmıştır. İkinci tür kapsülleme gibi bir üç boyutlu (3B) ortamı 4 sağlayarak spesifik soyları gibi doku kuruluş içinde hücre-hücre etkileşim için-, hücre çoğalması, ve farklılaşmasını teşvik edilmesi için önemlidir. Hücre encapsulation prensibi 3D kültürleri 2 yarı geçirgen membranların sınırları içinde yaşayan hücrelerin tuzak içerir. Antikorlar ve kapsül gözenek boyutu daha büyük olan ana bilgisayardan bağışıklık hücreleri 5 dışlanır ise bu membranlar, besin, oksijen ve membranlar boyunca uyaranların değişimini sağlayacak. Burada, öncedenkültürüne bir yaklaşım gönderilen ve aljinat mikrokapsüller kullanarak 3D mikroçevresindeki hESC DA nöronları ayırt. Biz kapsüllü hESC canlılığı geliştirmek için kültür koşullarında 2 değiştirdiniz. Daha önce de göstermiştir ki, önemli ölçüde geliştirilmiş 3D platforma P160-Rho-bağlantılı sarmal-bobin kinaz (ROCK) inhibitörü, Y-27632 ve insan fetal fibroblast-şartlandırılmış serum değiştirilmesi vasatı (HFF-CM) ilavesiyle kapsüllenmiş hESC canlılığı aldığı hücreler, kesin endoderm işaretleyici gen 1 ifade etti. Şimdi DA nöronlara hESC ve verimli farklılaşma yayılması için bu 3D platformu kullandık. Protein ve gen ekspresyon analizleri DA nöronal farklılaşma son aşamasından sonra tirozin hidroksilaz artan bir ifade (TH), DA nöronlar için bir belirteç, 2 hafta sonra&gt; 100 kıvrımlar gösterdi. Biz aljinat mikrokapsüller kullanarak bizim 3D platformu çoğalması incelemek için yararlı olabilir varsaydık ve farklılaşma yönettiÇeşitli soy için hESC arasında. Bu 3D sistemi ayrıca farklılaşma işlemi sırasında hESC gelen besleme hücrelerinin ayrılması sağlar ve aynı zamanda gelecekte transplantasyon esnasında bağışıklık-izolasyon için potansiyeli vardır.

Watch this Scientific Journal Video about Alginate Microcapsule as a 3D Platform for Propagation and Differentiation of Human Embryonic Stem Cells hESC to Different Lineages at JoVE.com

Alginate Microcapsule as a 3D Platform for Propagation and Differentiation of Human Embryonic Stem Cells hESC to Different Lineages

Biz endoderm ve dopaminerjik (DA) nöronlara yayılması ve embriyonik kök hücrelerin farklılaşması için etkili bir 3D platform olarak bir mikroenkapsülasyon tekniği optimize etmiş. Ayrıca nakli sırasında ana hücreleri bağışıklık izolasyonu için bir fırsat sağlar. Bu platform, diğer hücre türleri için adapte edilebilir.

Farklı soy İnsan Embriyonik Kök Hücreleri (hESC) Yayılması ve Farklılaşma için 3D Platformu olarak aljinat Mikrokapsül

Human embryonic stem cells (hESC) are emerging as an attractive alternative source for cell replacement therapy since they can be expanded in culture ...

alginate-microcapsule-as-3d-platform-for-propagation-differentiation

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Alginate Microcapsule as a 3D Platform for Propagation and Differentiation of Human Embryonic Stem Cells (hESC) to Different Lineages

16.2K Görüntüleme.  The University of New South Wales. Biz endoderm ve dopaminerjik (DA) nöronlara yayılması ve embriyonik kök hücrelerin farklılaşması için etkili bir 3D platform olarak bir mikroenkapsülasyon tekniği optimize etmiş. Ayrıca nakli sırasında ana hücreleri bağışıklık izolasyonu için bir fırsat sağlar. Bu platform, diğer hücre türleri için adapte edilebilir.

Video: Alginate Microcapsule as a 3D Platform for Propagation and Differentiation of Human Embryonic Stem Cells hESC to Different Lineages

Rotating Cell Culture Systems for Human Cell Culture: Human Trophoblast Cells as a Model

The field of human trophoblast research aids in understanding the complex environment established during placentation. Due to the nature of these studies, human in vivo experimentation is impossible. A combination of primary cultures, explant cultures and trophoblast cell lines1 support our understanding of invasion of the uterine wall2 and remodeling of uterine spiral arteries3,4 by extravillous trophoblast cells (EVTs), which is required for successful establishment of pregnancy. Despite the wealth of knowledge gleaned from such models, it is accepted that in vitro cell culture models using EVT-like cell lines display altered cellular properties when compared to their in vivo counterparts5,6. Cells cultured in the rotating cell culture system (RCCS) display morphological, phenotypic, and functional properties of EVT-like cell lines that more closely mimic differentiating in utero EVTs, with increased expression of genes mediating invasion (e.g. matrix metalloproteinases (MMPs)) and trophoblast differentiation7,8,9. The Saint Georges Hospital Placental cell Line-4 (SGHPL-4) (kindly donated by Dr. Guy Whitley and Dr. Judith Cartwright) is an EVT-like cell line that was used for testing in the RCCS.
The design of the RCCS culture vessel is based on the principle that organs and tissues function in a three-dimensional (3-D) environment. Due to the dynamic culture conditions in the vessel, including conditions of physiologically relevant shear, cells grown in three dimensions form aggregates based on natural cellular affinities and differentiate into organotypic tissue-like assemblies10,11,12 . The maintenance of a fluid orbit provides a low-shear, low-turbulence environment similar to conditions found in vivo. Sedimentation of the cultured cells is countered by adjusting the rotation speed of the RCCS to ensure a constant free-fall of cells. Gas exchange occurs through a permeable hydrophobic membrane located on the back of the bioreactor. Like their parental tissue in vivo, RCCS-grown cells are able to respond to chemical and molecular gradients in three dimensions (i.e. at their apical, basal, and lateral surfaces) because they are cultured on the surface of porous microcarrier beads. When grown as two-dimensional monolayers on impermeable surfaces like plastic, cells are deprived of this important communication at their basal surface. Consequently, the spatial constraints imposed by the environment profoundly affect how cells sense and decode signals from the surrounding microenvironment, thus implying an important role for the 3-D milieu13.
We have used the RCCS to engineer biologically meaningful 3-D models of various human epithelial tissues7,14,15,16. Indeed, many previous reports have demonstrated that cells cultured in the RCCS can assume physiologically relevant phenotypes that have not been possible with other models10,17-21. In summary, culture in the RCCS represents an easy, reproducible, high-throughput platform that provides large numbers of differentiated cells that are amenable to a variety of experimental manipulations. 
In the following protocol, using EVTs as an example, we clearly describe the steps required to three-dimensionally culture adherent cells in the RCCS.

Traditional, two dimensional cell culture techniques often result in altered characteristics with respect to differentiation markers, cytokines and growth factors. Three-dimensional cell culture in the rotating cell culture system (RCCS) reestablishes expression of many of these factors as shown here with an extravillous trophoblast cell line.

İnsan Hücre Kültürü Döner Hücre Kültür Sistemleri: Bir Model Olarak İnsan trofoblast Hücreleri

The field of human trophoblast research aids in  understanding the complex environment established during placentation. Due to the  nature of these ...

Biyomühendislik

Development, Expansion, and In vivo Monitoring of Human NK Cells from Human Embryonic Stem Cells (hESCs) and Induced Pluripotent Stem Cells (iPSCs)

We present a method for deriving natural killer (NK) cells from undifferentiated hESCs and iPSCs using a feeder-free approach. This method gives rise to high levels of NK cells after 4 weeks culture and can undergo further 2-log expansion with artificial antigen presenting cells. hESC- and iPSC-derived NK cells developed in this system have a mature phenotype and function. The production of large numbers of genetically modifiable NK cells is applicable for both basic mechanistic as well as anti-tumor studies. Expression of firefly luciferase in hESC-derived NK cells allows a non-invasive approach to follow NK cell engraftment, distribution, and function. We also describe a dual-imaging scheme that allows separate monitoring of two different cell populations to more distinctly characterize their interactions in vivo. This method of derivation, expansion, and dual in vivo imaging provides a reliable approach for producing NK cells and their evaluation which is necessary to improve current NK cell adoptive therapies.

Development, Expansion, and In vivo Monitoring of Human NK Cells from Human Embryonic Stem Cells hESCs and Induced Pluripotent Stem Cells iPSCs

This protocol describes the development, expansion, and in vivo imaging of NK cells derived from hESCs and iPSCs.

Geliştirme, Genişleme ve<em&gt; In vivo</em&gt; İnsan Embriyonik Kök Hücreleri (hESC) den İnsan NK Hücrelerinin İzleme ve ve Bağlı Pluripotent Kök Hücre (iPSCs)

We present a method for deriving natural killer (NK) cells from undifferentiated hESCs and iPSCs using a feeder-free approach. This method gives rise to ...

Cell Squeezing as a Robust, Microfluidic Intracellular Delivery Platform

Rapid mechanical deformation of cells has emerged as a promising, vector-free method for intracellular delivery of macromolecules and nanomaterials. This technology has shown potential in addressing previously challenging applications; including, delivery to primary immune cells, cell reprogramming, carbon nanotube, and quantum dot delivery. This vector-free microfluidic platform relies on mechanical disruption of the cell membrane to facilitate cytosolic delivery of the target material. Herein, we describe the detailed method of use for these microfluidic devices including, device assembly, cell preparation, and system operation. This delivery approach requires a brief optimization of device type and operating conditions for previously unreported applications. The provided instructions are generalizable to most cell types and delivery materials as this system does not require specialized buffers or chemical modification/conjugation steps. This work also provides recommendations on how to improve device performance and trouble-shoot potential issues related to clogging, low delivery efficiencies, and cell viability.

Rapid mechanical deformation of cells has emerged as a promising, vector-free method for intracellular delivery of macromolecules and nanomaterials. This protocol provides detailed steps on how to use the system for a broad range of applications.

Sağlam, mikroakışkan Hücre içi Delivery Platform olarak hücre Sıkma

Rapid mechanical deformation of cells has emerged as a promising, vector-free method for intracellular delivery of macromolecules and nanomaterials. This ...

Ordering Single Cells and Single Embryos in 3D Confinement: A New Device for High Content Screening

Biological cells are usually observed on flat (2D) surfaces. This condition is not physiological, and phenotypes and shapes are highly variable. Screening based on cells in such environments have therefore serious limitations: cell organelles show extreme phenotypes, cell morphologies and sizes are heterogeneous and/or specific cell organelles cannot be properly visualized. In addition, cells in vivo are located in a 3D environment; in this situation, cells show different phenotypes mainly because of their interaction with the surrounding extracellular matrix of the tissue. In order to standardize and generate order of single cells in a physiologically-relevant 3D environment for cell-based assays, we report here the microfabrication and applications of a device for in vitro 3D cell culture. This device consists of a 2D array of microcavities (typically 105 cavities/cm2), each filled with single cells or embryos. Cell position, shape, polarity and internal cell organization become then normalized showing a 3D architecture. We used replica molding to pattern an array of microcavities, &#8216;eggcups&#8217;, onto a thin polydimethylsiloxane (PDMS) layer adhered on a coverslip. Cavities were covered with fibronectin to facilitate adhesion. Cells were inserted by centrifugation. Filling percentage was optimized for each system allowing up to 80%. Cells and embryos viability was confirmed. We applied this methodology for the visualization of cellular organelles, such as nucleus and Golgi apparatus, and to study active processes, such as the closure of the cytokinetic ring during cell mitosis. This device allowed the identification of new features, such as periodic accumulations and inhomogeneities of myosin and actin during the cytokinetic ring closure and compacted phenotypes for Golgi and nucleus alignment. We characterized the method for mammalian cells, fission yeast, budding yeast, C. elegans with specific adaptation in each case. Finally, the characteristics of this device make it particularly interesting for drug screening assays and personalized medicine.

We report a device and a new method to study cells and embryos. Single cells are precisely ordered in microcavity arrays. Their 3D confinement is a step towards 3D environments encountered in physiological conditions and allows organelle orientation. By controlling cell shape, this setup minimizes variability reported in standard assays.

Tek Hücreleri ve 3D Sınırlaması Tek Embriyolar Sipariş: Yüksek İçerik Tarama için Yeni Bir Cihaz

Biological cells are usually observed on flat (2D) surfaces. This condition is not physiological, and phenotypes and shapes are highly variable. Screening ...

Layered Alginate Constructs: A Platform for Co-culture of Heterogeneous Cell Populations

Many load bearing tissues possess structurally and functionally distinct regions, typically accompanied by different cell phenotypes with differential mechanosensing characteristics. Engineering and analysis of these tissue types remain a challenge. Layered hydrogel constructs provide an opportunity for investigating the interactions among multiple cell populations within single constructs. Alginate hydrogels are both biocompatible and allow for easy isolation of cells after experimentation. Here, we describe a method for the development of small sized dual layered alginate hydrogel discs. This process maintains high cell viability of human mesenchymal stem cells during the formation process and these layered discs can withstand unconfined cyclic compression, commonly used for stimulation of hMSCs undergoing chondrogenesis. These layered constructs can potentially be scaled up to include additional levels, and also be used to segregate cell populations initially after layering. This dual layer alginate hydrogel culture platform can be used for many different applications including engineering and analysis of cells of load bearing tissues and co-cultures of other cell types.

Engineering and analysis of load bearing tissues with heterogeneous cell populations are still a challenge. Here, we describe a method for creating bi-layered alginate hydrogel discs as a platform for co-culture of diverse cell populations within one construct.

Katmanlı Aljinat Yapıları: Heterojen hücre popülasyonlarının Co-kültür için bir platform

Many load bearing tissues possess structurally and functionally distinct regions, typically accompanied by different cell phenotypes with differential ...

Micropatterning and Assembly of 3D Microvessels

In vitro platforms to study endothelial cells and vascular biology are largely limited to 2D endothelial cell culture, flow chambers with polymer or glass based substrates, and hydrogel-based tube formation assays. These assays, while informative, do not recapitulate lumen geometry, proper extracellular matrix, and multi-cellular proximity, which play key roles in modulating vascular function. This manuscript describes an injection molding method to generate engineered vessels with diameters on the order of 100 &#181;m. Microvessels are fabricated by seeding endothelial cells in a microfluidic channel embedded within a native type I collagen hydrogel. By incorporating parenchymal cells within the collagen matrix prior to channel formation, specific tissue microenvironments can be modeled and studied. Additional modulations of hydrodynamic properties and media composition allow for control of complex vascular function within the desired microenvironment. This platform allows for the study of perivascular cell recruitment, blood-endothelium interactions, flow response, and tissue-microvascular interactions. Engineered microvessels offer the ability to isolate the influence from individual components of a vascular niche and precisely control its chemical, mechanical, and biological properties to study vascular biology in both health and disease.

This manuscript presents an injection molding method to engineer microvessels that recapitulate physiological properties of endothelium. The microfluidic-based process creates patent 3D vascular networks with tailorable conditions, such as flow, cellular composition, geometry, and biochemical gradients. The fabrication process and examples of potential applications are described.

Micropatterning ve 3D mikrodamarlar Meclisi

In vitro platforms to study endothelial cells and vascular biology are largely limited to 2D endothelial cell culture, flow chambers with polymer or glass ...

Single-Cell Optical Action Potential Measurement in Human Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Cardiomyocytes

Conventional intracellular microelectrode techniques to quantify cardiomyocyte electrophysiology are extremely complex, labor intensive, and typically carried out in low throughput. Rapid and ongoing expansion of induced pluripotent stem cell (iPSC) technology presents a new standard in cardiovascular research and alternate methods are now necessary to increase throughput of electrophysiological data at a single cell level. VF2.1Cl is a recently derived voltage sensitive dye which provides a rapid single channel, high magnitude response to fluctuations in membrane potential. It possesses kinetics superior to those of other existing voltage indicators and makes available functional data equivalent to that of traditional microelectrode techniques. Here, we demonstrate simplified, non-invasive action potential characterization in externally paced human iPSC derived cardiomyocytes using a modular and highly affordable photometry system.

Here we describe optical acquisition and characterization of action potentials from induced pluripotent stem cell derived cardiomyocytes using a high-speed modular photometry system.

İnsan kaynaklı Pluripotent Kök Hücre Türevli Kardiyomiyositlerde Tek Hücreli Optik Eylem Potansiyeli Ölçümü

Conventional intracellular microelectrode techniques to quantify cardiomyocyte electrophysiology are extremely complex, labor intensive, and typically ...

A Culture Method to Maintain Quiescent Human Hematopoietic Stem Cells

Human hematopoietic stem cells (HSCs), like other mammalian HSCs, maintain lifelong hematopoiesis in the bone marrow. HSCs remain quiescent in vivo, unlike more differentiated progenitors, and enter the cell cycle rapidly after chemotherapy or irradiation to treat bone marrow injury or in vitro culture. By mimicking the bone marrow microenvironment in the presence of abundant fatty acids, cholesterol, low concentration of cytokines, and hypoxia, human HSCs maintain quiescence in vitro. Here, a detailed protocol for maintaining functional HSCs in the quiescent state in vitro is described. This method will enable studies of the behavior of human HSCs under physiological conditions.

This protocol enables the maintenance of quiescent human hematopoietic stem cells in vitro by mimicking the bone marrow microenvironment using abundant fatty acids, cholesterol, lower concentrations of cytokines, and hypoxia.

Sessiz İnsan Hematopoetik Kök Hücrelerini Korumak İçin Bir Kültür Yöntemi

Human hematopoietic stem cells (HSCs), like other mammalian HSCs, maintain lifelong hematopoiesis in the bone marrow. HSCs remain quiescent in vivo, ...

Real-Time Intravital Multiphoton Microscopy to Visualize Focused Ultrasound and Microbubble Treatments to Increase Blood-Brain Barrier Permeability

The blood-brain barrier (BBB) is a key challenge for the successful delivery of drugs to the brain. Ultrasound exposure in the presence of microbubbles has emerged as an effective method to transiently and locally increase the permeability of the BBB, facilitating para- and transcellular transport of drugs across the BBB. Imaging the vasculature during ultrasound-microbubble treatment will provide valuable and novel insights on the mechanisms and dynamics of ultrasound-microbubble treatments in the brain.
Here, we present an experimental procedure for intravital multiphoton microscopy using a cranial window aligned with a ring transducer and a 20x objective lens. This set-up enables high spatial and temporal resolution imaging of the brain during ultrasound-microbubble treatments. Optical access to the brain is obtained via an open-skull cranial window. Briefly, a 3-4 mm diameter piece of the skull is removed, and the exposed area of the brain is sealed with a glass coverslip. A 0.82 MHz ring transducer, which is attached to a second glass coverslip, is mounted on top. Agarose (1% w/v) is used between the coverslip of the transducer and the coverslip covering the cranial window to prevent air bubbles, which impede ultrasound propagation. When sterile surgery procedures and anti-inflammatory measures are taken, ultrasound-microbubble treatments and imaging sessions can be performed repeatedly over several weeks. Fluorescent dextran conjugates are injected intravenously to visualize the vasculature and quantify ultrasound-microbubble induced effects (e.g., leakage kinetics, vascular changes). This paper describes the cranial window placement, ring transducer placement, imaging procedure, common troubleshooting steps, as well as advantages and limitations of the method.

This protocol describes the surgical and technical procedures that enable real-time in vivo multiphoton fluorescence imaging of the rodent brain during focused ultrasound and microbubble treatments to increase blood-brain barrier permeability.

Kan-Beyin Bariyer Geçirgenliğini Artırmak için Odaklanmış Ultrason ve Mikrobubble Tedavilerini Görselleştirmek için Gerçek Zamanlı Intravital Multifotoğraf Mikroskopisi

The blood-brain barrier (BBB) is a key challenge for the successful delivery of drugs to the brain. Ultrasound exposure in the presence of microbubbles ...

In vitro Induction of Human Dental Pulp Stem Cells Toward Pancreatic Lineages

As of 2000, the success of pancreatic islet transplantation using the Edmonton protocol to treat type I diabetes mellitus still faced some obstacles. These include the limited number of cadaveric pancreas donors and the long-term use of immunosuppressants. Mesenchymal stem cells (MSCs) have been considered to be a potential candidate as an alternative source of islet-like cell generation. Our previous reports have successfully illustrated the establishment of induction protocols for differentiating human dental pulp stem cells (hDPSCs) to insulin-producing cells (IPCs). However, the induction efficiency varied greatly. In this paper, we demonstrate the comparison of hDPSCs pancreatic induction efficiency via integrative (microenvironmental and genetic manipulation) and non-integrative (microenvironmental manipulation) induction protocols for delivering hDPSC-derived IPCs (hDPSC-IPCs). The results suggest distinct induction efficiency for both the induction approaches in terms of 3-dimensional colony structure, yield, pancreatic mRNA markers, and functional property upon multi-dosage glucose challenge. These findings will support the future establishment of a clinically applicable IPCs and pancreatic lineage production platform.

In vitro Induction of Human Dental Pulp Stem Cells Toward Pancreatic Lineages

This protocol presents a comparison between two different induction protocols for differentiating human dental pulp stem cells (hDPSCs) toward pancreatic lineages in vitro: the integrative protocol and the non-integrative protocol. The integrative protocol generates more insulin producing cells (IPCs).

Tüp bebek pankreas soylarına doğru İnsan Diş Pulpası Kök Hücrelerinin İndüksiyonu

As of 2000, the success of pancreatic islet transplantation using the Edmonton protocol to treat type I diabetes mellitus still faced some obstacles. ...