Name: direct induction of hemogenic endothelium and blood by overexpression of transcription factors in human pluripotent stem cells
Uploaded: 2015-12-03T10:30:00.000+00:00
Duration: 8 min 14 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Direct Induction of Hemogenic Endothelium and Blood by Overexpression of Transcription Factors in Human Pluripotent Stem Cells at JoVE.com

We thank Matt Raymond for editorial assistance. This work was supported by funds from the National Institute of Health (U01HL099773, R01HL116221, and P51 RR000167) and The Charlotte Geyer Foundation.

1. Virüs Hazırlıklar ve Transkripsiyon Faktör Birleşmeleri <ol><li> PSIN-EF1α lentiviral sentezleme plasmidi ETV2, gata1, GATA2, TAL1 ve LMO2 (Tablo 1) için protein kodlayıcı DNA&#39;yı içeren çözelti hazırlayın. </li><li> 230 nm, 260 nm ve 280 nm&#39;de bir spektrofotometre UV absorpsiyonu kaydederek lentiviral üretimi için kullanılan plazmid preparasyonlarının konsantrasyon ve saflık ölçün. Not: 1.8 daha fazla DNA preparatları gösteren A260 / 280 ve A260 / 230 değerleri genellikle kaliteli olarak kabul edilir. Alt A260 / 230 değerleri tuzları ya da bazı çözücü gibi fenol ile kirleri işaret ederken alt A260 / 280 değerleri protein kontaminasyonu gösterebilir. Önerilen plazmid konsantrasyonu 1-3 mg / ml olduğunu. </li><li> Daha önce yayınlanmış protokollere 11&#39;de tarif edildiği gibi transdüksiyon için lentivirüsler üretir. Pan-miyeloid potansiyeli olan HE indüksiyonu ETV2 ve gata1 veya ETV2 ve GATA2 ko-ifadesini gerektirir.Eritro- ve megakaryositik potansiyeli olan HE indüksiyonu GATA2 ve TAL1 gerektirir. LMO2 ilavesi, GATA2 ve TAL1 10 mevcudiyetinde hPSCs gelen eritro-megakaryositik hücrelerin verimini geliştirir. </li></ol> 2. hPSCs Kültür Protokolü <ol><li> Alt kültüre önce% 70-80 confluency keskin kenarlı dar kolonilerde pluripotent kök hücreleri büyütün. Mark ve kaldırmak kendiliğinden hücrelerin Pasajlanması önce koloniler farklılaşmış. </li><li> Gece boyunca 4 ° C &#39;de, üreticinin talimatlarına ve kılıf 6-çukurlu plakalara göre, ticari hücre dışı matris jel (bakınız Tablo 2) ile seyreltilir, veya kullanımdan önce 37 ° C&#39; de en az bir saat karıştırıldı. Hücreleri Pasajlanması önce, matris aspire taze ticari komple culturemedium 2 ml ekleyin (bakınız Tablo 2) ve 37 plakaları tutmak ° C, hücreler kadar% 5 CO 2 tohumlama için hazırız. </li><li> Passage hPSCs <ol><li> Aspira(0.22 um filtre içinden süzme ile sterilize edilmiş DMEM / F12 içinde 2 mg / ml), bir konfluent hPSCs ile 6 oyuklu plakanın her bir kuyucuğu ve önceden ısıtılmış Dispase II çözeltisi 1.5 mi ilave gelen te ortamı. Kolonilerin kenarları yüzeyinden kaldırılması için başlayana kadar 37 ° C&#39;de,% 5 CO2 5-7 dakika süreyle inkübe edin. </li><li> Aspire Dispase II çözümü ve dikkatle ekleme ve sonra taze DMEM / F12 orta 2 ml aspire kez koloniler yıkayın. Daha sonra, 5 ml&#39;lik serolojik cam pipet ile, taze ticari tam kültür ortamı içinde 3 ml hPSCs ayrıştırmaları yukarı ve aşağı birkaç kez hücre süspansiyonu pipetleme (bakınız Tablo 2). </li><li> Her bir oyuğa, ticari tam kültür ortamı içinde 1.5 ml ihtiva eden bir 6-yuvalı plaka hücre süspansiyonu 0,5 ml ilave edilir (bakınız Tablo 2). Kuvöz içine plaka situating zaman homojen hücre dağılımını sağlamak için ileri ve geri ve sağa sola birkaç kez plaka çalkalayın. 37 ° C&#39;de,% 5 CO2 1 için hücreleri tutun8-24 saat. </li><li> Taze ticari komple kültür ortamına ertesi gün değişim ortamı (bakınız Tablo 2) ve hPSCs morfoloji inceleyin. HPSC morfoloji istinat küçük, iyi-ekli kolonilerde Başarılı Pasajlanması sonuçları. hPSCs de günlük olarak 2.5-3 ml freshmedium başı ile beslenen ve 70-80% konfluansa fazla olmayacak şekilde, her 4-5 gün geçişli olması gerekir. Not: hiPSCs fare embriyonik fibroblastlar (MEF&#39;ler) muhafaza edildi, bunlar besleyici içermeyen koşullar aktarılır ve etkin farklılaşmasını sağlamak için transdüksiyon önce 2-3 kez geçirilmiştir gerekmektedir. </li></ol></li></ol> HPSCs (gün 0, hPSCs transdüksiyonu) için Hematoendothelial Pprecursors 3. İndüksiyon <ol><li> Reaksiyon ortamı, ticari komple serumsuz ortam içinde 1.3 ml kombine hazırlamak için, virüs, polybrene ve Y27632 ROCK inhibitörü (Tablo 1) (bakınız Tablo 2): nihai konsantrasyonları 1.3 ml ortama 10 mM ROCK inhibitörü 1,3 ula bir nihai konsantrasyonu 6 ng / ml, 10 uM tion ve polibren. <ol><li> Hücre başına her virüsün 0,5-1,0 MOI değerinde bir nihai konsantrasyona (enfeksiyon çokluğu), viral bir konsantre (ler), uygun bir miktarda ekleyin. Tek bir hücre süspansiyonu hazır olana kadar buz üzerinde ya da 4 ° C &#39;de, reaksiyon ortamı tutun. Not: gata1 / ETV2, GATA2 / TAL1 bölgesindeki her bir virüs için MOI aynı miktarda ve GATA2 / TAL1 / LMO2 reaksiyon karışımları farklılaşmasının indüksiyonu için en uygunudur. ETV2 göre GATA2 için MOI katlama Ancak ETV2 in / GATA2 transduse kültürler, türev geliştirir. Bu nedenle, bu kültürlerin, oran 1: ETV2 MOI&#39;de ve GATA2 1 MOI 2 önerilir (viral konsantre, yaklaşık 6.8 x 10 7 parçacık / ml olduğu tahmin edilmektedir, eğer, ETV2 10 ul ve GATA2 viral konsantreleri 20 ul ekle örn Bir 6-plaka, 35 mm oyuk bir ETV2 / GATA2 reaksiyon başına 0,68 x 10 6 hücre). </li></ol></li><li> Tek bir hücre asmalar içinde hPSCs hazırlayınension. <ol><li> 4. günde bölüm 2&#39;de tarif edildiği gibi, en son geçiş aşağıdaki besleyici içermeyen koşullarda hPSCs büyümeye tersine bir mikroskop altında hücre yoğunluğu ve şekil görmekteyiz. hPSCs iletimi gününde ~% 60-70 confluency hiç kendiliğinden farklılaşma ile keskin kenarlı sıkı koloniler halinde büyür ve ulaştırılması gerekmektedir. </li><li> Kültür ortamı basınçla, oyuk başına ticari hücre ayırma reaktifi (Tablo 1) 1,5-2 ml ekleyin ve 5-7 dakika için% 5 CO2 37 ° C&#39;de inkübe edin. </li><li> Ticari tam orta eşit hacimlerde içine hücreleri toplamak hücrelerin sayısı ve canlılığı belirler, ROCK inhibitörünün 10 uM (bakınız Tablo 2). Santrifüj Pelet hücreleri 5 dakika 200 x g&#39;de ve daha sonra, ml başına 3,4-5 x 10 6 hücre konsantrasyonunda ROCK inhibitörünün 10 uM ticari tam bir ortam içinde tekrar süspansiyon hücreleri. NOT: Hücre canlılığı, başarılı bir viral transdüksiyon ve daha sonra farklılaşması için çok önemlidir.Tipik haliyle, transdüksiyon önce hücre yaşayabilirliği% 90 fazla olmalıdır. </li></ol></li><li> 3.1 hazırlanan reaksiyon ortamının 1.3 mi içine 0,68-1 x10 6 hücreleri ihtiva eden bir hücre süspansiyonu 200 ul ilave edin. </li><li> 2.2 hazırlanan gece boyunca kaplanmış 6-çukurlu plaka matrisi çözeltisi aspire., 6-çukurlu bir levhanın bir oyuğuna, reaksiyon karışımı transferi ve hücreler eşit dağıtırlar. 24 saat boyunca% 5 CO2 ile 37 ° C&#39;de inkübe edilir. 24 saat sonra hücreler en az 80% matrisine bağlı olmalıdır. </li></ol> HPSCs gelen Hematoendothelial Öncülerinin 4. indüksiyonu (Gün 1-7) <ol><li> SCF 100 ng / ml, TPO: 24 saat sonra transdüksiyonu, virüs ihtiva eden orta kaldırmak ve ticari tam olmayan hücre kültür ortamı ile bağlanmış yıkama hücreleri, hematopötik sitokinler (Tablo 1 e bakınız) ve daha sonra ticari bir tam olmayan hücre kültür ortamında oyuk ihtiva başına 3 ml ilave 50 ng / ml bFGF (bundan sonra 3F-ortam olarak adlandırılır), 20 ng / ml. </li><li> Ölü hücreleri ve enkaz kaldırmak için günde 2, 3 ve 4. günde taze 3F-orta toplam orta yerine. Yüzen hematopoietik hücreler ortaya çıkıyor zaman 4 ml toplam hacim korurken 4 gün sonra, her gün 3F-orta yarısı değiştirin. Not: pSIN-EF1α lentiviral sentezleme plasmidleri, böylece kalıt aktarımlı hücrelerin pozitif seçimi için izin puromisin direnç geni içermektedir. Puromycin 1 ug / ml herhangi bir kalıntı farklılaşmamış hPSCs ortadan kaldırmak için farklılaşma ilk 1-2 gün boyunca ortama ilave edilebilir. </li><li> Tersine bir mikroskop altında, 4. günde hücre morfolojisi dikkate alınmalıdır: tipik bir endotel morfolojisi olan hücrelerin yoğun kümeleri ortaya çıkmaya başlar (Şekil 2A, 3A). Bazı alanlarda hPSCs morfoloji tutabilir ise Yuvarlak kan hücreleri, farklılaşma günde 7 günden 5 anlaşılmaktadır. Aşağıda tarif edildiği gibi HE ve hematopoetik farklılaşma analiz edin. NOT: Başarılı hematoendothelial farklıiation gevşek yatan düz bir endotel hücrelerine bağlı olarak refraktil Yuvarlak hücreleri görünür kan hücrelerinin üretimi ile sonuçlanır. Bu hücreler, aktif ayırmak ve şamandıra (Şekil 2A ve 3A) sonunda küçük agregalar oluşturan çoğalırlar ve. Canlı kan hücreleri ışığı yansıtır ve kültür koşullarında genişletmek için kendi yeteneklerine göre ölü ve ölmekte olan hücrelerden görsel ayırt edilebilir. </li></ol> 5. Farklılaşma Hemogenic Endotel (HE) Sahne Analizi. <ol><li> Endotel morfolojisi hücrelerin mikroskobik gözlem yoluyla günde 3 ve farklılaşma 4 arasında HE oluşumunu algılar. Farklılaşma, bu aşamada kültürde yüzen kan hücreleri bulunmaktadır. HE varlığı immunofluorescent boyama ile doğrulandı ve VE-kaderin, CD73, CD226 ve CD43 antikorları kullanarak flow sitometri yöntemi olabilir. <ol><li> 3. günde akım sitometri analizi kullanımı hücreleri tarafından HE oluşumunu değerlendirmek içintek deneyden ve gün 4. Ticari hücre ayrışma reaktifi ile kültürlerin inkübe hücreleri toplamak, 37 ° C&#39;de 5-10 dakika süreyle (Tablo 1 e bakınız), daha sonra% 5 CO2 ve boyama reaksiyon başına 1 x 10 5 hücre kullanabilir (anlatılan boyama işlemi akış sitometrisi 12). NOT:-kaderin VE + HE hücrelerin erken hematopoetik işaretleyici CD226 ifadesini elde, ama CD73 ve CD43 6 ifadesini yoksundur. Tersine, HE-hücreleri CD73 (Şekil 2B, 3B) ifade etmektedir. </li></ol></li><li> HPSC türetilmiş HE için immünofloresan boyama. <ol><li> Fosfat tamponlu tuzlu su (PBS) ile hücrelerin bağlanmış tek tabaka yıkayın ve daha sonra oda sıcaklığında 30 dakika ila 60 den% 4 paraformaldehid içinde hücrelerin tespit. </li><li> Yıkama Hücreler tekrar PBS ile ve daha sonra oda sıcaklığında 20 dakika boyunca PBS içinde% 0.1 Triton X-100 kullanarak Permeabilize. </li><li> Üç kez PBS, iki hücrelerin yıkayın ve daha sonra inkübe30 ila 120 dakika süre ile,% 10 cenin sığır serumu (FBS) ile PBS oluşan blokaj tamponu. </li><li> Birincil antikorlar hem de içeren, boyama çözeltisi hazırlayın (1: 1000 seyrelti) fare anti-insan CD43 ve tavşan anti-insan% 5 FBS içeren PBS içinde (Tablo 1)-kaderin. A.Ş. </li><li> Hücrelerinden engelleme tampon aspire ve ilave primer antikorlar ile lekeleme tampon maddesi içinde oyuk başına 1 ml ekleyin; Oda sıcaklığında 3 saat veya gece boyunca 4 ° C enkübe edilir. </li><li> % 5 FBS içeren PBS içinde 2 ml ekleyerek hücreler üç kez yıkayın. </li><li> 1 de sekonder antikorlar ihtiva eden, ikinci bir boyama tamponu hazırlayın: 5% FBS içeren PBS içinde 500 seyreltme: eşek, yeşil floresan boya ve kırmızı bir floresan boya (Tablo 1) ile konjuge edilmiş anti-fare ile konjüge edilmiş anti-tavşan. İkincil lekeleme tampon maddesi, oyuk başına 1 ml ilave edilir ve 1 saat boyunca oda sıcaklığında inkübe edin. </li><li> Serum olmaksızın PBS ile üç kez yıkanır. 300 nM DAPI dH çözüm çalışma ile Leke hücreleri10-15 dakika süreyle 2 O. </li><li> PBS ile hücreler iki kez yıkayın ve içine de lekeli hücreleri ile PBS 2-3 ml ekleyin. Yeşil, kırmızı ve mavi mikroskop filtreleri ile floresan gözlemleyin. </li></ol></li></ol> Kaynaklı Hematopoetik Öncülerinin 6. Analizi <ol><li> 3.1 açıklandığı gibi yüzen hücreleri 3F-orta yarısını değiştirerek, 10-14 güne kadar, önemli ölçüde genişletmek kadar her iki günde bir, farklılaşma kültürleri korumak. </li><li> Ayrıştırmaları ticari bir hücre ayrışma reaktifi ile muamele etmek suretiyle hücrelerin hücrelerin tek tabakalarını ayırt toplamak 37 ° 5-10 dakika için (Tablo 1 e bakınız) ° C,% 5 CO2. </li><li> Kültürler 12 hematopoezisi değerlendirmek için anti-VE-kaderin, CD43 ve CD45 antikorları kullanarak flow sitometri gerçekleştirin. Kadar ETV2 ve GATA2 kalıt aktarımlı hücrelerin% 40 hücrelerinin büyük bir kısmı, eş-ifade eder VE-cad olduğu ve CD43 edin. Aşağıdaki antikorlar e, aşağıdaki spesifik hücre soyları tespit etmek için kullanılabilirXpansion veya indüklenmiş kan progenitörlerinin farklılaşması: CD235a (eritroid hücreleri), CD41a (megakaryositik), CD32 (miyeloid hücrelerin her türlü), CD66b (nötrofiller) ve CD163 (makrofajlar) vardır. </li><li> Üreticinin talimatlarına göre bir ticari klonojenik ortamı (Tablo 1) kullanarak CFC tahlil gerçekleştirin. <ol><li> Ticari klonojenik ortamının 3 ml 2/1 x 10 4 hücreleri aktarın koloni oluşturan hücreler ve hematopoietik koloni tiplerinin sayısını belirlemek için (bakınız Tablo 3). Optimal tohum yoğunluğu birbirinden ayrı büyür ve üst üste gelmez tek koloniler tanımlanması ve izole edilmesi için izin verir. Tohum yoğunluğu farklılaşma verimliliğine bağlı olarak deneyler arasında değişebilir, ancak ticari klonojenik ortamının 1 ml&#39;si başına 1 x 10 4 hücrelerini geçmemelidir. </li><li> Yumuşak bir girdaplamadan ticari klonojenik hücrelerin ortam içinde karıştırın ve iki adet 35 mm&#39;lik çok düşük bağlanma yemekler süspansiyonun 3 ml aktarmakCFC tahlilinde, her bir çanak süspansiyonun 1.5 ml için. Eşit orta dağıtın ve 14 gün süreyle 37 ° C&#39;de,% 5 CO2 inkübe edilir. Yemekler rahatsız etmemek; Gün 7 ve analiz gününe 10 koloni oluşumunu görmekteyiz. </li><li> 14. günde kendi morfolojilerine göre hematopoetik koloniler tespit ve sayım. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Zape, J. P., Zovein, A. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hemogenic+endothelium:+origins,+regulation,+and+implications+for+vascular+biology.">Hemogenic endothelium: origins, regulation, and implications for vascular biology.</a> Semin Cell Dev Biol. 22, 1036-1047 (2011).</li><li>Swiers, G., Rode, C., Azzoni, E., de Bruijn, M. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+short+history+of+hemogenic+endothelium.">A short history of hemogenic endothelium.</a> Blood Cells, Mol &amp; Dis. 51, 206-212 (2013).</li><li>Kennedy, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=T+lymphocyte+potential+marks+the+emergence+of+definitive+hematopoietic+progenitors+in+human+pluripotent+stem+cell+differentiation+cultures.">T lymphocyte potential marks the emergence of definitive hematopoietic progenitors in human pluripotent stem cell differentiation cultures.</a> Cell Rep. 2, 1722-1735 (2012).</li><li>Wang, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Endothelial+and+hematopoietic+cell+fate+of+human+embryonic+stem+cells+originates+from+primitive+endothelium+with+hemangioblastic+properties.">Endothelial and hematopoietic cell fate of human embryonic stem cells originates from primitive endothelium with hemangioblastic properties.</a> Immunity. 21, 31-41 (2004).</li><li>Rafii, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+ESC-derived+hemogenic+endothelial+cells+undergo+distinct+waves+of+endothelial+to+hematopoietic+transition.">Human ESC-derived hemogenic endothelial cells undergo distinct waves of endothelial to hematopoietic transition.</a> Blood. 121 (5), 770-780 (2012).</li><li>Choi, K. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Identification+of+the+hemogenic+endothelial+progenitor+and+its+direct+precursor+in+human+pluripotent+stem+cell+differentiation+cultures.">Identification of the hemogenic endothelial progenitor and its direct precursor in human pluripotent stem cell differentiation cultures.</a> Cell Rep. 2, 553-567 (2012).</li><li>Vodyanik, M. A., Thomson, J. A., Slukvin, I. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Leukosialin+(CD43)+defines+hematopoietic+progenitors+in+human+embryonic+stem+cell+differentiation+cultures.">Leukosialin (CD43) defines hematopoietic progenitors in human embryonic stem cell differentiation cultures.</a> Blood. 108, 2095-2105 (2006).</li><li>Wang, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=TGFbeta+inhibition+enhances+the+generation+of+hematopoietic+progenitors+from+human+ES+cell-derived+hemogenic+endothelial+cells+using+a+stepwise+strategy.">TGFbeta inhibition enhances the generation of hematopoietic progenitors from human ES cell-derived hemogenic endothelial cells using a stepwise strategy.</a> Cell Res. 22, 194-207 (2012).</li><li>Uenishi, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tenascin+C+promotes+hematoendothelial+development+and+T+lymphoid+commitment+from+human+pluripotent+stem+cells+in+chemically+defined+conditions.">Tenascin C promotes hematoendothelial development and T lymphoid commitment from human pluripotent stem cells in chemically defined conditions.</a> Stem Cell Rep. 3, 1073-1084 (2014).</li><li>Elcheva, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+induction+of+haematoendothelial+programs+in+human+pluripotent+stem+cells+by+transcriptional+regulators.">Direct induction of haematoendothelial programs in human pluripotent stem cells by transcriptional regulators.</a> Nat Commun. 5, 4372 (2014).</li><li>Tiscornia, G., Singer, O., Verma, I. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Production+and+purification+of+lentiviral+vectors.">Production and purification of lentiviral vectors.</a> Nat Protoc. 1, 241-245 (2006).</li><li>Vodyanik, M. A., Slukvin, I. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hematoendothelial+differentiation+of+human+embryonic+stem+cells.">Hematoendothelial differentiation of human embryonic stem cells.</a> Curr Protoc Cell Biol. Chapter 23, Unit 23.6 (2007).</li><li>Cao, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+gene-transfer+efficiency+in+human+embryonic+stem+cells.">Comparison of gene-transfer efficiency in human embryonic stem cells.</a> Mol Imgn and Biol. 12, 15-24 (2010).</li></ol>

IS Cynata için kurucu ortağı ve danışmanlık yapmaktadır.

TFs aşırı ifadesi ile hPSCs hematopoietik farklılaşması için yukarıda tarif edilen yöntem olup, HESC ve böylece en fazla 30 milyon kan hücrelerinin üretimini gelen izin iPSCs gelen HE ve miyeloid ve eritropent-magakaryocytic öncüller için hızlı ve etkili bir yaklaşımı temsil etmektedir Bir milyon pluripotent kök hücreleri 10. Bu yöntem, çok sayıda HESC ve iPSCs hatları 10 tutarlı farklılık sergiledi. ETV2 ve GATA2 tarafından farklılaşma sırasında gata1 faktörleri ...

Kendini yenilemek ve kanda olmak üzere üç germ, hücre içine ayırt etmek, hematopoetik gelişim mekanik çalışmalar için onlara değerli bir araç yapmak, kan hastalıkları modellenmesi, ilaç taraması insan pluripotent kök hücreleri (hPSCs) benzersiz yeteneği, toksisite çalışmaları ve hücresel tedavilerin geliştirilmesi. Endotel hematopoetik geçiş 1,2 ile (HE) hemogenic endotel embriyo hasılatı kan oluşumu, kültürlerde HE nesil hematopoetik geçiş ve hematopoetik şartnameye endotelyal düzenleyen moleküler mekanizmaları incelemek için gerekli olacaktır çünkü. HE çalışmaları için geçerli yöntem hematopoez destekleyici stromal hücreler 6,7 ya da hücre dışı olan iki boyutlu kültürlerde hPSCs hematopoietik sitokinlerin 3-5 ilavesi ile agrega (EBS) &#39;de hematoendothelial farklılaşmanın başlaması ve birlikte-kültür dayanmaktadır matrisler ve c8,9 ytokines. Bu, klasik yöntemler farklılaşma, hücre yüzeyinde hareket eden ve en sonunda hematoendothelial gelişimi yol transkripsiyonel program aktivasyonuna yol molekül yolların kaskadlar başlatılması harici sinyaller giriş dayanmaktadır. Bu nedenle, bu sistemlerde hPSCs farklılaşmalar etkinliği bu sinyallere etkili bir indüksiyonu, çekirdeğe sinyal iletimi, spesifik kopyalama düzenleyicilerinden oluşan elde edilen aktive edilmesine dayanır. Buna ek olarak, geleneksel bir farklılaşma kültürlerde HE çalışma hücre sıralama kullanarak HE hücrelerin izole edilmesi ek aşamasını gerektirmektedir. Burada, hematopoetik transkripsiyon faktörlerinin aşırı ifadesi ile HE ve kanın doğrudan indüksiyon için basit bir protokol açıklar. Bu yöntem, bir hantal hücre sıralama işlemi kullanılarak HE ayırmaya gerek olmadan, bir çanak ve hematopoietik geçiş endotelyal doğrudan gözlem HE etkin aşılanmasını da olanaklı kılar. Insan pluripotent kök hücrelerden HE oluşumu ve kan verimli bir kaç transkripsiyon faktörlerini (TF) aşırı eksprese eden indüklenebilir. HPSCs gelen sağlam pan-miyeloid hematopoeze indükleyebilen TFs optimal kombinasyonu ETV2 ve gata1 veya GATA2 içerir. Bunun aksine, GATA2 ve TAL1 kombinasyonu erythromegakaryocytopoiesis 10 neden olur. CD73 - - yavaş yavaş, erken hematopoietik markör CD43 7 ekspresyonu ile tanımlanan hematopoietik fenotipi edinebilir HE hücreleri bu faktörlerin aşırı ekspresyonu yoluyla hPSCs Programlama şirketinden The için hPSCs VE-cad + CD43 ayırır. İnsan pluripotent kök hücreleri, bir yöntem doğrudan programlanması için bu lentiviral bazlı yöntem mekanik çalışmalar, hematopoietik geçiş endotelyal çalışmaları ve hematopoietik gelişimi ve tarifnamenin transkripsiyonel düzenleme için olan HE ve kan hücrelerinin üretimi için de geçerlidir. C rağmeneçerli protokolü benzer sonuçlar modifiye mRNA 10 kullanılarak elde edilebilir transgenlerin bünyesel anlatımı ile, kan üretimini açıklar.

<table><tbody><tr><td colspan="4">&lt;p class=&quot;jove_content&quot; fo:keep-together.within-page=&quot;1&quot; fo:keep-with-previous.within-page=&quot;always&quot;&gt;&lt;strong&gt;Table 1.&lt;/strong&gt; &lt;strong&gt;Induction of hPSCs differentiation with trancription factors and analysis of hemogenic endothelium and blood cells.&lt;/strong&gt;&lt;/p&gt;</td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>pSIN4-EF1a-ETV2-IRES-Puro&amp;nbsp;</td><td>Addgene</td><td>Plasmid #61061</td><td>Lentiviral Vector</td></tr><tr><td>pSIN4-EF1a-GATA2-IRES-Puro&amp;nbsp;</td><td>Addgene</td><td>Plasmid #61063</td><td>Lentiviral Vector</td></tr><tr><td>pSIN4-EF1a-GATA1-IRES-Puro&amp;nbsp;</td><td>Addgene</td><td>Plasmid #61062</td><td>Lentiviral Vector</td></tr><tr><td>pSIN4-EF1a-TAL1-IRES-Puro&amp;nbsp;</td><td>Addgene</td><td>Plasmid #61062</td><td>Lentiviral Vector</td></tr><tr><td>pSIN4-EF1a-LMO2-IRES-Puro&amp;nbsp;</td><td>Addgene</td><td>Plasmid #61064</td><td>Lentiviral Vector</td></tr><tr><td>Hexadimethrine bromide (Polybrene)&amp;nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>107689-10G</td><td>Cationic polymer used to increase the efficiency of infection</td></tr><tr><td>Y-27632 (Dihydrochloride) ROCK inhibitor</td><td>STEMCELL Technologies</td><td>72302</td><td>RHO/ROCK pathway inhibitor Inhibits ROCK</td></tr><tr><td>StemPro Accutase Cell Dissociation Reagent</td><td>&lt;a href=&quot;http://www.lifetechnologies.com/us/en/home/life-science/stem-cell-research/stem-cell-culture/stem-cell-research-misc/stempro-accutase.html&quot;&gt;Life Technologies&lt;/a&gt;</td><td>A11105-01</td><td>Cell Dissociation Reagent</td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Incomplete (growth factor- free) culture medium&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp; mTeSR1 Custom formulation&amp;nbsp;</td><td>WiCell Research Institute (Madison, WI)</td><td>MCF</td><td>&lt;a name=&quot;RANGE!D12&quot;&gt;Serum-free mTeSR1 medium without bFGF and TGFb&amp;nbsp;&lt;/a&gt;</td></tr><tr><td>human SCF</td><td>Peprotech</td><td>300-07</td><td>Premium grade</td></tr><tr><td>human TPO</td><td>Peprotech</td><td>300-18</td><td>Research grade</td></tr><tr><td>human FGF-basic</td><td>Peprotech</td><td>100-18B</td><td>Premium grade</td></tr><tr><td>CD144 (VE-cad) FITC</td><td>BD Biosciences</td><td>560411</td><td>Endothelial marker (FACS)</td></tr><tr><td>CD226 PE</td><td>BD Biosciences</td><td>338305</td><td>Hematopoietic (FACS)</td></tr><tr><td>CD43 PE</td><td>BD Biosciences</td><td>560199</td><td>Hematopoietic (FACS)</td></tr><tr><td>CD73 APC</td><td>R&amp;amp;D Systems</td><td>FAB5795A</td><td>Endothelial marker (FACS)</td></tr><tr><td>CD45 APC</td><td>BD Biosciences</td><td>555485</td><td>Hematopoietic (FACS)</td></tr><tr><td>7AAD</td><td>Life Technologies</td><td>A1310</td><td>Live/Dead assay (FACS)</td></tr><tr><td>Paraformaldehyde&amp;nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P6148-500G</td><td>Cell fixation&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Triton X-100&amp;nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>T9284-500ML&amp;nbsp;</td><td>Permeabilization&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>FBS</td><td>Fisher Scientific</td><td>SH3007003</td><td>Fetal bovine serum</td></tr><tr><td>Mouse anti-human CD43</td><td>BD Biosciences</td><td>551457</td><td>Pure, primary antibody for Immunofluorescence (IF) staining</td></tr><tr><td>Rabbit anti-human VE-cadherin</td><td>BenderMedSystem</td><td>BMS158</td><td>Primary (IF)</td></tr><tr><td>Anti-rabbit Alexa Fluor 488-conjugated</td><td>JacksonResearch</td><td>715-486-152</td><td>Secondary (IF)</td></tr><tr><td>Anti-mouse Alexa Fluor 594-conjugated</td><td>JacksonResearch</td><td>715-516-150&amp;nbsp;</td><td>Secondary (IF)</td></tr><tr><td>DAPI nucleic acid stain</td><td>&lt;a href=&quot;http://www.lifetechnologies.com/us/en/home/life-science/stem-cell-research/stem-cell-culture/stem-cell-research-misc/stempro-accutase.html&quot;&gt;Life Technologies&lt;/a&gt;</td><td>D1306&amp;nbsp;</td><td>Live/Dead assay (IF)</td></tr><tr><td>Clonogenic medium MethoCult H4435 Enriched</td><td>STEMCELL Technologies</td><td>4435</td><td>CFC-assay</td></tr><tr><td>Wright Stain solution</td><td>Sigma -Aldrich</td><td>32857</td><td>Staining cytospins</td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td colspan="4">&lt;p class=&quot;jove_content&quot; fo:keep-together.within-page=&quot;1&quot; fo:keep-with-previous.within-page=&quot;always&quot;&gt;&lt;/p&gt;</td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td colspan="4">&lt;p class=&quot;jove_content&quot; fo:keep-together.within-page=&quot;1&quot; fo:keep-with-previous.within-page=&quot;always&quot;&gt;&lt;strong&gt;Table 2.&lt;/strong&gt; &lt;strong&gt;hPSCs culture.&lt;/strong&gt;&lt;/p&gt;</td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Human Pluripotent Stem Cells (hPSCs)&amp;nbsp;</td><td>WiCell Research Institute (Madison, WI)</td><td>hESCs (WA01, WA09) human Embryonic Stem cells; iPSCs (DF-19-9-7T, DF-4-3-7T) transgene-free induced Pluripotent Stem Cells</td><td>hPSCs are able to self-renew and to differentiate into cells of three germ layers</td></tr><tr><td>Complete serum-free medium for culture of hPSCs&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp; mTeSR1 media&amp;nbsp;&amp;nbsp;</td><td>WiCell Research Institute (Madison, WI)</td><td>M500&amp;nbsp;</td><td>Serum-free&amp;nbsp; medium with growth factors for feeder free culture of ESC/iPSCs</td></tr><tr><td>Matrigel</td><td>BD Biosciences/ Corning&amp;nbsp;</td><td>356234</td><td>Matrix for maintenance of human ESC/iPSCs</td></tr><tr><td>DMEM/F-12, powder&amp;nbsp;</td><td>&lt;a href=&quot;http://www.lifetechnologies.com/us/en/home/life-science/stem-cell-research/stem-cell-culture/stem-cell-research-misc/stempro-accutase.html&quot;&gt;Life Technologies&lt;/a&gt;</td><td>12500-062</td><td>Basal Medium&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>HyClone Dulbecco&#039;s PBS powder</td><td>Fisher Scientific</td><td>dSH30013.04</td><td>PBS</td></tr><tr><td>Dispase II, powder</td><td>&lt;a href=&quot;http://www.lifetechnologies.com/us/en/home/life-science/stem-cell-research/stem-cell-culture/stem-cell-research-misc/stempro-accutase.html&quot;&gt;Life Technologies&lt;/a&gt;</td><td>17105-041</td><td>Neutral protease, Cell dissociation</td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td colspan="4">&lt;p class=&quot;jove_content&quot; fo:keep-together.within-page=&quot;1&quot; fo:keep-with-previous.within-page=&quot;always&quot;&gt;&lt;strong&gt;Table 3.&lt;/strong&gt; &lt;strong&gt;Primers for detection of virus genomic integration.&lt;/strong&gt;&lt;/p&gt;</td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Primer&#039;s Name&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Forward (Fwd)&amp;nbsp; 5&amp;rsquo; --&gt;3&amp;rsquo;&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Reverse (Rev) 5&amp;rsquo;--&gt;3&amp;rsquo;&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Discription&amp;nbsp;&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>pSIN EF1a Fwd</td><td>TTC CAT TTC AGG TGT CGT GA</td><td>--</td><td>EF1a promoter sequence</td></tr><tr><td>GATA1 Rev</td><td>--</td><td>TCC CTG TAG TAG GCC AGT GC</td><td>&amp;nbsp;Coding Region&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>GATA2 Rev</td><td>--</td><td>GGT TGG CAT AGT AGG GGT TG</td><td>&amp;nbsp;Coding Region&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>TAL1 Rev</td><td>--</td><td>AGG CGG AGG ATC TCA TTC TT</td><td>&amp;nbsp;Coding Region&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>LMO2 Rev</td><td>--</td><td>GGC CCA GTT TGT AGT AGA GGC</td><td>&amp;nbsp;Coding Region&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>ETV2 Rev</td><td>--</td><td>GAA CTT CTG GGT GCA GTA AC&amp;nbsp;</td><td>&amp;nbsp;Coding Region&amp;nbsp;</td></tr></tbody></table>

direct induction of hemogenic endothelium and blood by overexpression of transcription factors in human pluripotent stem cells

Gelişimi sırasında, hematopoietik hücreler endotel hücrelerinin özel bir alt grubundan elde edilen ortaya çıkan hemogenic endotel (HE). In vitro Modelleme HE geliştirme endotel-hematopoetik geçiş ve hematopoetik şartname mekanik çalışmalar için gereklidir. Burada, transkripsiyon faktörlerinin farklı setleri aşırı ekspresyonu yoluyla insan pluripotent kök hücreler (hPSCs) için HE etkin indüksiyonu için bir yöntem tarif eder. GATA2 ve TAL1 transkripsiyon faktörlerinin bir arada eritroid ve megakaryositik potansiyeli olan HE üretimine olanak sağlar ise ETV2 ve gata1 ya GATA2 TFs kombinasyonu, pan-miyeloid potansiyeli olan HE indüklemek için kullanılır. GATA2 ve TAL1 kombinasyonu LMO2 ilavesinin farklılaşmasını hızlandırır ve eritroid ve megakaryositik hücre üretimini arttırır. Bu yöntem, hPSCs gelen HE endüksiyon etkili ve hızlı bir yol sağlar ve endotelial-hematopoieti gözlem sağlarbir kültür kabı c geçişi. Protokol hPSCs transdüksiyon usul ve HE sonrası transdüksiyon analizi ve kan atalarıdır içerir.

Bir GATA2, TAL1 +/- LMO2 kombinasyonu esas olarak eritro-megakaryositik hematopoez indükler HE ve transkripsiyon faktörlerinin aşırı ifadesi ile hPSCs kan indüksiyon şematik diyagramıdır, pan-miyeloid hematopoez indükler gata1 ya GATA2 kombinasyonu ile Şekil 1 ETV2 gösterilmiştir. Hem TF kombinasyonları doğrudan sonradan hematopoetik farklılaşma farklı bir spektrumu ile kan atalarıdır dönüştürülmüştür HE hücrelerini kaynaklı. Kana pluripotent devletten hPSCs Farklılaşma H...

Watch this Scientific Journal Video about Direct Induction of Hemogenic Endothelium and Blood by Overexpression of Transcription Factors in Human Pluripotent Stem Cells at JoVE.com

Direct Induction of Hemogenic Endothelium and Blood by Overexpression of Transcription Factors in Human Pluripotent Stem Cells

This protocol describes the efficient induction of hemogenic endothelium and multipotential hematopoietic progenitors from human pluripotent stem cells via the forced expression of transcription factors.

İnsan Pluripotent Kök Hücreleri Transkripsiyon Faktörleri aşırı ifadesinin doğrudan Hemogenic Endotelyumunun uyarılması ve Kan

During development, hematopoietic cells arise from a specialized subset of endothelial cells, hemogenic endothelium (HE). Modeling HE development in vitro ...

direct-induction-hemogenic-endothelium-blood-overexpression

Research

JoVE Journal

Developmental Biology

7.5K Görüntüleme.  University of Wisconsin-Madison. This protocol describes the efficient induction of hemogenic endothelium and multipotential hematopoietic progenitors from human pluripotent stem cells via the forced expression of transcription factors. 

Video: Direct Induction of Hemogenic Endothelium and Blood by Overexpression of Transcription Factors in Human Pluripotent Stem Cells

Direct Induction of Human Neural Stem Cells from Peripheral Blood Hematopoietic Progenitor Cells

Human disease specific neuronal cultures are essential for generating in vitro models for human neurological diseases. However, the lack of access to primary human adult neural cultures raises unique challenges. Recent developments in induced pluripotent stem cells (iPSC) provides an alternative approach to derive neural cultures from skin fibroblasts through patient specific iPSC, but this process is labor intensive, requires special expertise and large amounts of resources, and can take several months. This prevents the wide application of this technology to the study of neurological diseases. To overcome some of these issues, we have developed a method to derive neural stem cells directly from human adult peripheral blood, bypassing the iPSC derivation process. Hematopoietic progenitor cells enriched from human adult peripheral blood were cultured in vitro and transfected with Sendai virus vectors containing transcriptional factors Sox2, Oct3/4, Klf4, and c-Myc. The transfection results in morphological changes in the cells which are further selected by using human neural progenitor medium containing basic fibroblast growth factor (bFGF) and vascular endothelial growth factor (VEGF). The resulting cells are characterized by the expression for neural stem cell markers, such as nestin and SOX2. These neural stem cells could be further differentiated to neurons, astroglia and oligodendrocytes in specified differentiation media. Using easily accessible human peripheral blood samples, this method could be used to derive neural stem cells for further differentiation to neural cells for in vitro modeling of neurological disorders and may advance studies related to the pathogenesis and treatment of those diseases.

A method was developed to directly derive human neural stem cells from hematopoietic progenitor cells enriched from peripheral blood cells.

Periferik kan Hematopoetik Progenitör Hücreleri İnsan Sinir Kök Hücre Doğrudan İndüksiyon

Human disease specific neuronal cultures are essential for generating in vitro models for human neurological diseases. However, the lack of access to ...

Gelişim Biyolojisi

Reprogramming Mouse Embryonic Fibroblasts with Transcription Factors to Induce a Hemogenic Program

This protocol details the induction of a hemogenic program in mouse embryonic fibroblasts (MEFs) via overexpression of transcription factors (TFs). We first designed a reporter screen using MEFs from human CD34-tTA/TetO-H2BGFP (34/H2BGFP) double transgenic mice. CD34+ cells from these mice label H2B histones with GFP, and cease labeling upon addition of doxycycline (DOX). MEFS were transduced with candidate TFs and then observed for the emergence of GFP+ cells that would indicate the acquisition of a hematopoietic or endothelial cell fate. Starting with 18 candidate TFs, and through a process of combinatorial elimination, we obtained a minimal set of factors that would induce the highest percentage of GFP+ cells. We found that Gata2, Gfi1b, and cFos were necessary and the addition of Etv6 provided the optimal induction. A series of gene expression analyses done at different time points during the reprogramming process revealed that these cells appeared to go through a precursor cell that underwent an endothelial to hematopoietic transition (EHT). As such, this reprogramming process mimics developmental hematopoiesis "in a dish," allowing study of hematopoiesis in vitro and a platform to identify the mechanisms that underlie this specification. This methodology also provides a framework for translation of this work to the human system in the hopes of generating an alternative source of patient-specific hematopoietic stem cells (HSCs) for a number of applications in the treatment and study of hematologic diseases.

The protocol described here details the induction of a hemogenic program in mouse embryonic fibroblasts via overexpression of a minimal set of transcription factors. This technology may be translated to the human system to provide platforms for future study of hematopoiesis, hematologic disease, and hematopoietic stem cell transplant.

Transkripsiyon Faktörleri ile fare embriyonik fibroblastlar yeniden programlama bir Hemogenic Programı tetikleyebilecek

This protocol details the induction of a hemogenic program in mouse embryonic fibroblasts (MEFs) via overexpression of transcription factors (TFs). We ...

Induced Pluripotent Stem Cell Generation from Blood Cells Using Sendai Virus and Centrifugation

The recent development of human induced pluripotent stem cells (hiPSCs) proved that mature somatic cells can return to an undifferentiated, pluripotent state. Now, reprogramming is done with various types of adult somatic cells: keratinocytes, urine cells, fibroblasts, etc. Early experiments were usually done with dermal fibroblasts. However, this required an invasive surgical procedure to obtain fibroblasts from the patients. Therefore, suspension cells, such as blood and urine cells, were considered ideal for reprogramming because of the convenience of obtaining the primary cells. Here, we report an efficient protocol for iPSC generation from peripheral blood mononuclear cells (PBMCs). By plating the transduced PBMCs serially to a new, matrix-coated plate using centrifugation, this protocol can easily provide iPSC colonies. This method is also applicable to umbilical cord blood mononuclear cells (CBMCs). This study presents a simple and efficient protocol for the reprogramming of PBMCs and CBMCs.

We propose a protocol for reprogramming peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) into induced pluripotent stem cells (iPSCs). By plating the transduced blood cells onto matrix-coated plates with centrifugation, iPSCs are successfully induced from floating cells. This technique suggests a simple and effective reprogramming protocol for cells such as PBMCs and CBMCs.

Sendai Virüs ve santrifüj kullanılarak Kan Hücreleri indüklenmiş pluripotent kök hücre Üretimi

The recent development of human induced pluripotent stem cells (hiPSCs) proved that mature somatic cells can return to an undifferentiated, pluripotent ...

Generation of Integration-free Induced Pluripotent Stem Cells from Human Peripheral Blood Mononuclear Cells Using Episomal Vectors

Induced Pluripotent Stem Cells (iPSCs) hold great promise for disease modeling and regenerative therapies. We previously reported the use of Episomal Vectors (EV) to generate integration-free iPSCs from peripheral blood mononuclear cells (PB MNCs). The episomal vectors used are DNA plasmids incorporated with oriP and EBNA1 elements from the Epstein-Barr (EB) virus, which&#160;allow for replication and long-term retainment of plasmids in mammalian cells, respectively. With further optimization, thousands of iPSC colonies can be obtained from 1 mL of peripheral blood. Two critical factors for achieving high reprogramming efficiencies&#160;are: 1) the use of a 2A &#34;self-cleavage&#34; peptide to link OCT4 and SOX2, thus achieving equimolar expression of the two factors; 2) the use of two vectors to express MYC and KLF4 individually. Here we describe a step-by-step protocol for generating integration-free iPSCs from adult peripheral blood samples. The generated iPSCs are integration-free as residual episomal plasmids are undetectable after five passages. Although the reprogramming efficiency is comparable to that of Sendai Virus (SV) vectors, EV plasmids are considerably more economical than the commercially available SV vectors. This affordable EV reprogramming system holds potential for clinical applications in regenerative medicine and provides an approach for the direct reprogramming of PB MNCs to integration-free mesenchymal stem cells, neural stem cells, etc.

This protocol describes a detailed method for efficient generation of integration-free iPSCs from human adult peripheral blood cells. With the use of four oriP/EBNA-based episomal vectors to express the reprogramming factors, KLF4, MYC, BCL-XL, or OCT4 and SOX2, thousands of iPSC colonies can be obtained from 1 mL of peripheral blood.

Epizomal vektörlerin kullanılması insan periferik kan mononükleer hücrelerinden entegrasyon içermeyen uyarılmış pluripotent kök hücrelerin üretilmesi

Induced Pluripotent Stem Cells (iPSCs) hold great promise for disease modeling and regenerative therapies. We previously reported the use of Episomal ...

Directed Differentiation of Primitive and Definitive Hematopoietic Progenitors from Human Pluripotent Stem Cells

One of the major goals for regenerative medicine is the generation and maintenance of hematopoietic stem cells (HSCs) derived from human pluripotent stem cells (hPSCs). Until recently, efforts to differentiate hPSCs into HSCs have predominantly generated hematopoietic progenitors that lack HSC potential, and instead resemble yolk sac hematopoiesis.&#160;These resulting hematopoietic progenitors may have limited utility for in vitro disease modeling of various adult hematopoietic disorders, particularly those of the lymphoid lineages. However, we have recently described methods to generate erythro-myelo-lymphoid multilineage definitive hematopoietic progenitors from hPSCs using a stage-specific directed differentiation protocol, which we outline here. Through enzymatic dissociation of hPSCs on basement membrane matrix-coated plasticware, embryoid bodies (EBs) are formed. EBs are differentiated to mesoderm by recombinant BMP4, which is subsequently specified to the definitive hematopoietic program by the GSK3&#946; inhibitor, CHIR99021. Alternatively, primitive hematopoiesis is specified by the PORCN inhibitor, IWP2. Hematopoiesis is further driven through the addition of recombinant VEGF and supportive hematopoietic cytokines. The resulting hematopoietic progenitors generated using this method have the potential to be used for disease and developmental modeling, in vitro.

Here, we present human pluripotent stem cell (hPSC) culture protocols, used to differentiate hPSCs into CD34+ hematopoietic progenitors. This method uses stage-specific manipulation of canonical WNT signaling to specify cells exclusively to either the definitive or primitive hematopoietic program.

İlkel ve kesin hematopoetik ataları insan Pluripotent kök hücrelerden farklılaşma yönetmen

One of the major goals for regenerative medicine is the generation and maintenance of hematopoietic stem cells (HSCs) derived from human pluripotent stem ...

Hemogenic Endothelium Differentiation from Human Pluripotent Stem Cells in A Feeder- and Xeno-free Defined Condition

Deriving functional hematopoietic stem and progenitor cells (HSPCs) from human pluripotent stem cells (PSCs) have been an elusive goal for autologous transplants to treat hematological and malignant disorders. Hemogenic endothelium (HE) is an amenable platform to produce functional HSPCs by transcription factors or to induce lymphocytes in a robust manner. However, current methods to derive HE are either costly or variable in yield. In this protocol, we established a cost-effective and precise method to derive HE within 4 days in a feeder- and xeno-free defined condition. The resultant HE underwent an endothelial-to-hematopoietic transition and produced CD34+CD45+ clonogenic hematopoietic progenitors. The potential capacity of our platform for generating functional HSPCs will have broad applications in disease modeling and screening for therapeutic compounds.

Here, we present a protocol to precisely form hemogenic endothelium from human pluripotent stem cells in a feeder- and xeno-free condition. This method will have broad applications in disease modeling and screening for therapeutic compounds.

Bir besleyici içinde ınsan pluripotent kök hücrelerinden hemogenik endotelyum farklılaşma-ve Xeno-ücretsiz tanımlı koşul

Deriving functional hematopoietic stem and progenitor cells (HSPCs) from human pluripotent stem cells (PSCs) have been an elusive goal for autologous ...

Hemogenic Reprogramming of Human Fibroblasts by Enforced Expression of Transcription Factors

The cellular and molecular mechanisms underlying specification of human hematopoietic stem cells (HSCs) remain elusive. Strategies to recapitulate human HSC emergence in vitro are required to overcome limitations in studying this complex developmental process. Here, we describe a protocol to generate hematopoietic stem and progenitor-like cells from human dermal fibroblasts employing a direct cell reprogramming approach. These cells transit through a hemogenic intermediate cell-type, resembling the endothelial-to-hematopoietic transition (EHT) characteristic of HSC specification. Fibroblasts were reprogrammed to hemogenic cells via transduction with GATA2, GFI1B and FOS transcription factors. This combination of three factors induced morphological changes, expression of hemogenic and hematopoietic markers and dynamic EHT transcriptional programs. Reprogrammed cells generate hematopoietic progeny and repopulate immunodeficient mice for three months. This protocol can be adapted towards the mechanistic dissection of the human EHT process as exemplified here by defining GATA2 targets during the early phases of reprogramming. Thus, human hemogenic reprogramming provides a simple and tractable approach to identify novel markers and regulators of human HSC emergence. In the future, faithful induction of hemogenic fate in fibroblasts may lead to the generation of patient-specific HSCs for transplantation.

This protocol demonstrates the induction of a hemogenic program in human dermal fibroblasts by enforced expression of the transcription factors GATA2, GFI1B and FOS to generate hematopoietic stem and progenitor cells.

Transkripsiyon Faktörlerinin Zorunlu İfadesi Ile İnsan Fibroblastlarının Hemojenik Yeniden Programlanması

The cellular and molecular mechanisms underlying specification of human hematopoietic stem cells (HSCs) remain elusive. Strategies to recapitulate human ...

Directed Differentiation of Hemogenic Endothelial Cells from Human Pluripotent Stem Cells

Blood vessels are ubiquitously distributed within all tissues of the body and perform diverse functions. Thus, derivation of mature vascular endothelial cells, which line blood vessel lumens, from human pluripotent stem cells is crucial for a multitude of tissue engineering and regeneration applications. In vivo, primordial endothelial cells are derived from the mesodermal lineage and are specified toward specific subtypes, including arterial, venous, capillary, hemogenic, and lymphatic. Hemogenic endothelial cells are of particular interest because, during development, they give rise to hematopoietic stem and progenitor cells, which then generate all blood lineages throughout life. Thus, creating a system to generate hemogenic endothelial cells in vitro would provide an opportunity to study endothelial-to-hematopoietic transition, and may lead to ex vivo production of human blood products and reduced reliance on human donors. While several protocols exist for the derivation of progenitor and primordial endothelial cells, generation of well-characterized hemogenic endothelial cells from human stem cells has not been described. Here, a method for the derivation of hemogenic endothelial cells from human embryonic stem cells in approximately 1 week is presented: a differentiation protocol with primitive streak cells formed in response to GSK3&#946; inhibitor (CHIR99021), then mesoderm lineage induction mediated by bFGF, followed by primordial endothelial cell development promoted by BMP4 and VEGF-A, and finally hemogenic endothelial cell specification induced by retinoic acid. This protocol yields a well-defined population of hemogenic endothelial cells that can be used to further understand their molecular regulation and endothelial-to-hematopoietic transition, which has the potential to be applied to downstream therapeutic applications.

Presented here is a simple protocol for the directed differentiation of hemogenic endothelial cells from human pluripotent stem cells in approximately 1 week.

Hemojenik Endotel Hücrelerinin İnsan Pluripotent Kök Hücrelerinden Yönlendirilmiş Farklılaşması

Blood vessels are ubiquitously distributed within all tissues of the body and perform diverse functions. Thus, derivation of mature vascular endothelial ...

Generation of Human Induced Pluripotent Stem Cells from Peripheral Blood Using the STEMCCA Lentiviral Vector

Through the ectopic expression of four transcription factors, Oct4, Klf4, Sox2 and cMyc, human somatic cells can be converted to a pluripotent state, generating so-called induced pluripotent stem cells (iPSCs)1-4. Patient-specific iPSCs lack the ethical concerns that surround embryonic stem cells (ESCs) and would bypass possible immune rejection. Thus, iPSCs have attracted considerable attention for disease modeling studies, the screening of pharmacological compounds, and regenerative therapies5.
We have shown the generation of transgene-free human iPSCs from patients with different lung diseases using a single excisable polycistronic lentiviral Stem Cell Cassette (STEMCCA) encoding the Yamanaka factors6. These iPSC lines were generated from skin fibroblasts, the most common cell type used for reprogramming. Normally, obtaining fibroblasts requires a skin punch biopsy followed by expansion of the cells in culture for a few passages. Importantly, a number of groups have reported the reprogramming of human peripheral blood cells into iPSCs7-9. In one study, a Tet inducible version of the STEMCCA vector was employed9, which required the blood cells to be simultaneously infected with a constitutively active lentivirus encoding the reverse tetracycline transactivator. In contrast to fibroblasts, peripheral blood cells can be collected via minimally invasive procedures, greatly reducing the discomfort and distress of the patient. A simple and effective protocol for reprogramming blood cells using a constitutive single excisable vector may accelerate the application of iPSC technology by making it accessible to a broader research community. Furthermore, reprogramming of peripheral blood cells allows for the generation of iPSCs from individuals in which skin biopsies should be avoided (i.e. aberrant scarring) or due to pre-existing disease conditions preventing access to punch biopsies.
Here we demonstrate a protocol for the generation of human iPSCs from peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) using a single floxed-excisable lentiviral vector constitutively expressing the 4 factors. Freshly collected or thawed PBMCs are expanded for 9 days as described10,11 in medium containing ascorbic acid, SCF, IGF-1, IL-3 and EPO before being transduced with the STEMCCA lentivirus. Cells are then plated onto MEFs and ESC-like colonies can be visualized two weeks after infection. Finally, selected clones are expanded and tested for the expression of the pluripotency markers SSEA-4, Tra-1-60 and Tra-1-81. This protocol is simple, robust and highly consistent, providing a reliable methodology for the generation of human iPSCs from readily accessible 4 ml of blood.

Here we show a simple and effective protocol for the generation of human iPSCs from 3-4 ml of peripheral blood using a single lentiviral reprogramming vector. Reprogramming of readily available blood cells promises to accelerate the utilization of iPSC technology by making it accessible to a broader research community.

STEMCCA lentiviral Vektör Kullanma Çevresel Blood İnsan İsteyerek Pluripotent Kök Hücre Üretimi

Through the ectopic expression of four transcription factors, Oct4, Klf4, Sox2 and cMyc, human somatic cells can be converted to a pluripotent state, ...

Biyoloji

Generation of Human Blood Vessel Organoids from Pluripotent Stem Cells

An organoid is defined as an engineered multicellular in vitro tissue that mimics its corresponding in vivo organ such that it can be used to study defined aspects of that organ in a tissue culture dish. The breadth and application of human pluripotent stem cell (hPSC)-derived organoid research have advanced significantly to include the brain, retina, tear duct, heart, lung, intestine, pancreas, kidney, and blood vessels, among several other tissues. The development of methods for the generation of human microvessels, specifically, has opened the way for modeling human blood vessel development and disease in vitro and for the testing and analysis of new drugs or tissue tropism in virus infections, including SARS-CoV-2. Complex and lengthy protocols lacking visual guidance hamper the reproducibility of many stem cell-derived organoids. Additionally, the inherent stochasticity of organoid formation processes and self-organization necessitates the generation of optical protocols to advance the understanding of cell fate acquisition and programming. Here, a visually guided protocol is presented for the generation of 3D human blood vessel organoids (BVOs) engineered from hPSCs. Presenting a continuous basement membrane, vascular endothelial cells, and organized articulation with mural cells, BVOs exhibit the functional, morphological, and molecular features of human microvasculature. BVO formation is initiated through aggregate formation, followed by mesoderm and vascular induction. Vascular maturation and network formation are initiated and supported by embedding aggregates in a 3D collagen and solubilized basement membrane matrix. Human vessel networks form within 2-3 weeks and can be further grown in scalable culture systems. Importantly, BVOs transplanted into immunocompromised mice anastomose with the endogenous mouse circulation and specify into functional arteries, veins, and arterioles. The present visually guided protocol will advance human organoid research, particularly in relation to blood vessels in normal development, tissue vascularization, and disease.

This protocol describes the generation of self-organizing blood vessels from human pluripotent and induced pluripotent stem cells. These blood vessel networks exhibit an extensive and connected endothelial network surrounded by pericytes, smooth muscle actin, and a continuous basement membrane.

Pluripotent Kök Hücrelerden İnsan Kan Damarı Organoidlerinin Üretimi

An organoid is defined as an engineered multicellular in vitro tissue that mimics its corresponding in vivo organ such that it can be used to study ...