Name: alginate microcapsule as a 3d platform for propagation and differentiation of human embryonic stem cells (hesc) to different lineages
Uploaded: 2012-03-09T12:00:00
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Diese Arbeit wird durch NHMRC Programm Grant # 568969 (PSS) und der Medizinischen Fakultät der University of New South Wales, Stem Cell Initiative (KSS) unterstützt.

Alle der unten beschriebenen Verfahren werden unter aseptischen Bedingungen in einer Klasse II Biosicherheitswerkbank durchgeführt. Reagenzien und Geräte verwendet werden in der untenstehenden Tabelle aufgelistet. 1. Herstellung von 1,1% Alginat (w / v) <ol><li> In 0,275 g gereinigtes Natriumalginat (high Glucuronsäure-Gehalt ≥ 60%, Viskosität&gt; 200 mPa · s, und Endotoxin ≤ 100 EU / g) in einem sterilen 50 ml-Röhrchen und 25 ml sterilem 0,1% Gelatinelösung früheren (0,5 g her...

<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>

Mehrere Studien mit embryonalen Stammzellen der Maus und menschlichen embryonalen Stammzellen haben die Vorteile der 3D-Kultur-System in den Bereichen Biomaterialien und Tissue Engineering 2,3 demonstriert. Wir verwendeten Kalzium-Alginat-Mikrokapseln als eine geeignete Plattform, um 3D-Vermehrung und Differenzierung embryonaler Stammzellen im Vergleich zu Barium-Alginat studieren seit hESC zeigten signifikant höhere Rentabilität als in Calciumalginat als Barium-Alginat verkapselt. Diese Kultur System ermö...

<table border="1"><tbody><tr><td> Name des Reagenzes </td><td> Firma </td><td> Katalog-Nummer </td><td> Hinweise </td></tr><tr><td> Alginat (Pronova UP MVG) </td><td> NovoMatrix </td><td> 4200101 </td><td> hohe Glucuronsäure Gehalt ≥ 60%, Viskosität&gt; 200 mPa s, und Endotoxin &lt;100 EU / g </td></tr><tr><td> Gelatine </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> G1890-100G </td><td></td></tr><tr><td> 0,9% NaCl </td><td> Baxter Healthcare </td><td> AHF7123 </td><td></td></tr><tr><td> Typ J1 Wulst Generator </td><td> Nisco Engineering Inc </td><td> SPA-0447 </td><td></td></tr><tr><td> Multi-Phaser Spritzenpumpe </td><td> New Era Pump Systems Inc </td><td> Modell NE-1000 </td><td></td></tr><tr><td> Ezi-Flow-Medical-Durchflussmesser </td><td> Gascon-Systeme</td><td> G0149 </td><td></td></tr><tr><td> Y-27632 </td><td> Merck </td><td> 688000 </td><td></td></tr><tr><td> Human Serum Albumin </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-Katheter </td><td> Terumo </td><td> SR-OX1451C </td><td></td></tr><tr><td> Knockout-DMEM </td><td> Invitrogen </td><td> 10829-018 </td><td> Für SR mittel (basal) </td></tr><tr><td> Glutamax-I </td><td> Invitrogen </td><td> 35050-061 </td><td> Für SR Medium (2 mM) </td></tr><tr><td> Knockout Serumersatz </td><td> Invitrogen </td><td> 10828-028 </td><td> Für SR-Medium (20%) </td></tr><tr><td> Penicillin-Streptomycin </td><td> Invitrogen </td><td> 15070063 </td><td> Für SR-Medium (2,5 U / ml) </td&gt; </tr><tr><td> Insulin-Transferrin-Selenium (ITS) </td><td> Invitrogen </td><td> 41400045 </td><td> Für SR Medium (1x) </td></tr><tr><td> β-Mercaptoethanol </td><td> Invitrogen </td><td> 21985-023 </td><td> Für SR-Medium (0,1 mM) </td></tr><tr><td> MEM NEAA Lösung </td><td> Invitrogen </td><td> 11140-050 </td><td> Für SR Medium (5 mM) </td></tr><tr><td> Glasgow Minimum Essential Medium </td><td> Invitrogen </td><td> 11710035 </td><td> Für DA neuronalen Differenzierung mittel (basal) </td></tr><tr><td> Knockout Serumersatz </td><td> Invitrogen </td><td> 10828-028 </td><td> Für DA neuronalen Differenzierung Medium (10%) </td></tr><tr><td> Natriumpyruvat </td><td> Invitrogen </td><td> 11360070 </td><td> Für DA neuronalen Differenzierung Medium (1 mM) </td></tr><tr><td> MEM NEAA Lösung </td><td> Invitrogen </td><td> 11140-050 </td><td> Für DA nEURAL Differenzierungsmedium (0,1 mM) </td></tr><tr><td> β-Mercaptoethanol </td><td> Invitrogen </td><td> 21985-023 </td><td> Für DA neuronalen Differenzierung Medium (0,1 mM) </td></tr><tr><td> Sonic Hedgehog (SHH) </td><td> R &amp; D Systems </td><td> 1314-SH-025/CF </td><td> Für DA neuronalen Differenzierung (100 ng / ml) </td></tr><tr><td> Fibroblasten-Wachstumsfaktor 8a (FGF8a) </td><td> R &amp; D Systems </td><td> 4745-F8-050 </td><td> Für DA neuronalen Differenzierung (100 ng / ml) </td></tr></tbody></table>

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

Menschliche embryonale Stammzellen (hES) werden als attraktive Alternative Quelle für Zellersatztherapie Schwellenländern, da sie in der Kultur erweitert werden kann, auf unbestimmte Zeit und unterschieden werden, um alle Zelltypen des Körpers. Verschiedene Arten von Biomaterialien wurden auch in Stammzellkulturen verwendet worden, um eine Mikroumgebung imitiert die Stammzellnische 1-3 bereitzustellen. Letzteres ist für die Förderung von Zelle-zu-Zell-Wechselwirkung, Zell-Proliferation und Differenzierung in spezifische Linien als auch Gewebe, unter Angabe eines dreidimensionalen (3D) Umgebung 4 wie Kapselung wichtig. Das Prinzip der Verkapselung von Zellen umfasst Einfangen von lebenden Zellen innerhalb der Grenzen der semipermeablen Membranen in 3D-Kulturen 2. Diese Membranen können für den Austausch von Nährstoffen, Sauerstoff und Impulse über die Membranen, während Antikörper und Immun-Zellen aus dem Wirt, der größer als der Kapsel Porengröße 5 sind ausgeschlossen. Hier vorab wirschickte einen Ansatz zur Kultur und zu differenzieren hESC DA-Neuronen in einer 3D-Mikroumgebung mit Alginat-Mikrokapseln. Wir haben uns verändert den Kulturbedingungen 2, um die Lebensfähigkeit der verkapselten hESC verbessern. Wir haben zuvor gezeigt, dass die Zugabe von p160-Rho-assoziierte Coiled-Coil-Kinase (ROCK)-Inhibitor, Y-27632 und menschliche fetale Fibroblast-konditionierten Mediums Serumersatz (HFF-CM) an die 3D-Plattform signifikant erhöht die Lebensfähigkeit der eingekapselten HES in dem die Zellen exprimiert endgültigen Endoderm Markergene 1. Wir haben nun diese 3D-Plattform für die Vermehrung von menschlichen embryonalen Stammzellen und effiziente Differenzierung zu DA-Neuronen verwendet. Protein-und Genexpressionsanalysen nach der letzten Stufe der DA neuronalen Differenzierung zeigte eine erhöhte Expression von Tyrosin-Hydroxylase (TH), ein Marker für die DA-Neuronen,&gt; 100 Falten nach 2 Wochen. Wir stellten die Hypothese, dass unsere 3D-Plattform mit Alginat-Mikrokapseln kann nützlich sein, um die Proliferation zu studieren und gerichtete Differenzierungvon HES auf verschiedenen Linien. Das 3D-System erlaubt auch die Trennung von Feeder-Zellen aus hES während des Prozesses der Differenzierung und hat auch Potenzial für Immun-Isolierung während der Transplantation in der Zukunft.

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

Wir haben eine Mikroverkapselung Technik als eine effektive Plattform für 3D-Vermehrung und Differenzierung embryonaler Stammzellen zu Endoderm und dopaminerge (DA) Neurone optimiert. Es bietet auch eine Chance für Immun-Isolierung von Zellen aus dem Wirt während der Transplantation. Diese Plattform kann für andere Zelltypen angepasst werden.

Alginat-Mikrokapseln als 3D-Plattform für die Vermehrung und Differenzierung von humanen embryonalen Stammzellen (hES) auf verschiedenen Linien

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

Research

JoVE Journal

Bioengineering

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

Rotierende Cell Culture Systems für Human Cell Culture: Human Trophoblastzellen als Modell

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

Forschung

Biotechnik

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

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

Entwicklung, Erweiterung und<em&gt; In vivo</em&gt; Monitoring von humanen NK Zellen aus humanen embryonalen Stammzellen (hES-Zellen) und und induzierten pluripotenten Stammzellen (iPS-Zellen)

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 ...

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

Bestellen Einzelzellen und Einzel Embryos in 3D Confinement: Ein neues Gerät für 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 ...

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

Layered Alginate Konstrukten: Eine Plattform für Co-Kultur von heterogenen Zellpopulationen

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Micropatterning and Assembly of 3D Microvessels

Mikrostrukturierung und Montage von 3D-Micro-Ader

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

Einzelzellige optische Aktionspotentialmessung in human induzierten pluripotenten Stammzell-abgeleiteten Kardiomyozyten

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A Culture Method to Maintain Quiescent Human Hematopoietic Stem Cells

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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

Intravitale Multiphotonenmikroskopie in Echtzeit zur Visualisierung fokussierter Ultraschall- und Mikroblasenbehandlungen zur Erhöhung der Durchlässigkeit der Blut-Hirn-Schranke

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 ...

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The leading cause of death worldwide persists as cardiovascular disease (CVD). However, modeling the physiological and biological complexity of the heart ...