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
Description: 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

Detta arbete stöds av NHMRC Program Grant # 568.969 (PSS) och Medicinska fakulteten, University of New South Wales, Stem Cell Initiative (KSS).

Alla anvisningarna nedan utförs med aseptisk teknik inuti en klass II-biosäkerhet kabinett. Reagens och begagnade utrustningar anges i tabellerna nedan. 1. Framställning av 1,1% alginat (vikt / volym) <ol><li> Tillsätt 0,275 g renat natriumalginat (hög glukuronsyra halt ≥ 60%, viskositet&gt; 200 mPa s och endotoxin ≤ 100 EU / g) i en steril 50 ml rör och tillsätt 25 ml steril 0,1%-ig gelatinlösning framställdes tidigare (0,5 g gelatin/500 ml milli-Q-H2O och löstes ...

<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>

Flera studier med mus embryonala stamceller och hESC har visat fördelarna med 3D kultur systemet i biomaterial och vävnadsteknik 2,3. Vi använde mikrokapslar kalciumalginat som en lämplig 3D plattform för att studera hESC utbredning och differentiering i jämförelse med barium alginat då hESC visade signifikant högre överlevnad då inkapslade i kalciumalginat än barium alginat. Detta odlingssystem möjliggör också en hög densitet cellkultur och utbyte av näringsämnen och syre tvärs över membr...

<table border="1"><tbody><tr><td> Namnet på reagens </td><td> Företaget </td><td> Katalognummer </td><td> Anteckningar </td></tr><tr><td> Alginat (Pronova UP MVG) </td><td> NovoMatrix </td><td> 4200101 </td><td> högt glukuronsyra halt ≥ 60%, viskositet&gt; 200 mPa s och endotoxin &lt;100 EU / g </td></tr><tr><td> Gelatin </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 vulst generatorn </td><td> Nisco teknik Inc </td><td> SPA-0447 </td><td></td></tr><tr><td> Multi-Phaser sprutpump </td><td> New Era Pump Systems Inc </td><td> Modell NE-1000 </td><td></td></tr><tr><td> EZI-Flow Medicinsk flödesmätare </td><td> Gascon System</td><td> G0149 </td><td></td></tr><tr><td> Y-27.632 </td><td> Merck </td><td> 688 tusen </td><td></td></tr><tr><td> Humant serumalbumin </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> För SR medium (basal) </td></tr><tr><td> GlutaMAX-I </td><td> Invitrogen </td><td> 35050-061 </td><td> För SR-medium (2 mM) </td></tr><tr><td> Knockout serumersättning </td><td> Invitrogen </td><td> 10828-028 </td><td> För SR-medium (20%) </td></tr><tr><td> Penicillin-streptomycin </td><td> Invitrogen </td><td> 15070063 </td><td> För SR-medium (2,5 U / ml) </td&gt; </tr><tr><td> Insulin-transferrin-Selen (ITS) </td><td> Invitrogen </td><td> 41400045 </td><td> För SR-medium (1 x) </td></tr><tr><td> β-merkaptoetanol </td><td> Invitrogen </td><td> 21985-023 </td><td> För SR-medium (0,1 mM) </td></tr><tr><td> MEM NEAA Lösning </td><td> Invitrogen </td><td> 11140-050 </td><td> För SR-medium (5 mM) </td></tr><tr><td> Glasgow Minimum Essential Medium </td><td> Invitrogen </td><td> 11710035 </td><td> För DA neural differentiering medium (basal) </td></tr><tr><td> Knockout serumersättning </td><td> Invitrogen </td><td> 10828-028 </td><td> För DA neurala differentieringsmedium (10%) </td></tr><tr><td> Natriumpyruvat </td><td> Invitrogen </td><td> 11360070 </td><td> För DA neurala differentieringsmedium (1 mM) </td></tr><tr><td> MEM NEAA Lösning </td><td> Invitrogen </td><td> 11140-050 </td><td> För DA neural differentieringsmedium (0,1 mM) </td></tr><tr><td> β-merkaptoetanol </td><td> Invitrogen </td><td> 21985-023 </td><td> För DA neurala differentieringsmedium (0,1 mM) </td></tr><tr><td> Sonic hedgehog (Shh) </td><td> R &amp; D Systems </td><td> 1314-SH-025/CF </td><td> För DA neurala differentiering (100 ng / ml) </td></tr><tr><td> Fibroblast tillväxtfaktor 8a (FGF8a) </td><td> R &amp; D Systems </td><td> 4745-F8-050 </td><td> För DA neurala differentiering (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

Mänskliga embryonala stamceller (hESC) växer fram som ett attraktivt alternativ källa för cell replacement therapy eftersom de kan byggas ut i kultur på obestämd tid och differentierade till alla celltyper i kroppen. Olika typer av biomaterial har också använts i stamcellskulturer att tillhandahålla en mikromiljö som imiterar den stamcell nisch 1-3. Det senare är viktigt för att främja cell-till-cell-interaktion, cellproliferation och differentiering till specifika celltyper samt vävnad, genom att presentera en tredimensionell (3D) miljö 4 såsom inkapsling. Principen för cell inkapsling omfattar instängning av levande celler inom ramarna för semi-permeabla membran i 3D kulturer 2. Dessa membran möjliggöra utbyte av näringsämnen, syre och stimuli över membranen, medan antikroppar och immunceller från värden som är större än kapseln porstorleken är undantagna 5. Här pre viskickade ett förhållningssätt till kultur och differentiera hESC DA neuron i ett 3D-mikromiljö med alginat mikrokapslar. Vi har ändrat odlingsbetingelserna 2 för att förbättra lönsamheten av inkapslat hESC. Vi har tidigare visat att tillsats av sid.160-Rho-associerad coiled-coil-kinas (ROCK)-inhibitor, Y-27.632 och humant fetalt fibroblast-konditionerat serumersättning medium (HFF-CM) till 3D plattformen förbättras avsevärt livsduglighet inkapslade hESC i vilket cellerna uttryckte slutgiltiga endoderm markörgener 1. Vi har nu använt denna 3D-plattform för spridning av hESC och effektiv differentiering till DA neuron. Protein och genuttryck analyser efter det slutliga steget av DA neuronal differentiering visade ett ökat uttryck av tyrosinhydroxylas (TH), en markör för DA-neuroner,&gt; 100 veck efter 2 veckor. Vi antar att vår 3D-plattform med hjälp av alginat mikrokapslar kan vara användbara för att studera spridning och riktade differentieringav hESC till olika linjerna. Denna 3D Systemet möjliggör för separation av matarceller från hESC under processen för differentiering och har även potential för immun-isolering under transplantation i framtiden.

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

Vi har optimerat ett mikroinkapslingsteknik som ett effektivt 3D plattform för förökning och differentiering av embryonala stamceller att endoderm och dopaminerga (DA) nervceller. Det ger också en möjlighet för immun-isolering av celler från värden under transplantationen. Denna plattform kan vara anpassade för andra celltyper.

Alginat mikrokapselkomposition som en 3D-plattform för förökning och differentiering av mänskliga embryonala stamceller (hESC) till olika linjer

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

Roterande Cell Culture System för mänskliga Cell Culture: Mänskliga trofoblasten Celler som modell

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

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

Utveckling, expansion och<em&gt; In vivo</em&gt; Övervakning av humana NK celler från mänskliga embryonala stamceller (hESCs) och och inducerad pluripotenta stamceller (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 ...

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

Beställa enskilda celler och Single Embryon i 3D Förlossning: En ny enhet för hög halt 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 alginat Konstruktioner: En plattform för Co-kultur av heterogena cellpopulationer

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

Micropatterning and Assembly of 3D Microvessels

Micropatterning och montering av 3D mikrokärl

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

Encellig optisk åtgärd potentiell mätning hos mänskliga inducerade pluripotenta stamcellsbaserade kardiomyocyter

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

En kulturmetod för att upprätthålla quiescenta mänskliga hematopoetiska stamceller

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

Intravital multifotonmikroskopi i realtid för att visualisera fokuserade ultraljuds- och mikrobubblebehandlingar för att öka blod- hjärnbarriären permeabilitet

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

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

In vitro Induktion av humantandkött stamceller mot bukspottskörtelstammar

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

Developing 3D Organized Human Cardiac Tissue within a Microfluidic Platform

Utveckla 3D organiserad mänsklig hjärtvävnad inom en mikrofluidisk plattform

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