Name: efficient differentiation of mouse embryonic stem cells into motor neurons
Uploaded: 2012-06-09T14:00:00
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Este manuscrito está dedicado a la memoria del Dr. Wenlan Wang, quien falleció el 26 de mayo de 2011. Se agradece al Dr. Douglas A. Kerr por su generosidad al proporcionar los HBG3 células TEr utilizados en este estudio. Este trabajo fue financiado por Nemours, una subvención (2 RR016472-10) en el marco del programa de INBRE del Centro Nacional para Recursos de Investigación (CNRR), y un premio COBRE subvención de la CNRR (5 P20 RR020173-05) para apoyar el Centro de Investigación Pediátrica en el Alfred I. duPont Hospital para Niños, de Wilmington, Delaware, EE.UU..

1. Paso 1: madre embrionarias de ratón (ES) de cultivo celular (Tiempo: 3 días) 1. Revestimiento fibroblastos primarios de embriones de ratón (PMEF) <ol><li> Cubra cuatro platos de 100 mm de cultivo de tejidos con la gelatina para la adhesión PMEF. Añadir 8 ml de solución al 0,1% de gelatina (StemCell Technologies) a cada placa y se incuba durante 30 min a temperatura ambiente. </li><li> Eliminar el exceso de gelatina a partir de los platos. No enjuague los platos. </li><li> Diluir un v...

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	<li>Wichterle, H., Lieberam, I., Porter, J. A., Jessell, T. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Directed+differentiation+of+embryonic+stem+cells+into+motor+neurons.">Directed differentiation of embryonic stem cells into motor neurons.</a> Cell. 110, 385-397 (2002).</li><li>Miles, G. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+properties+of+motoneurons+derived+from+mouse+embryonic+stem+cells.">Functional properties of motoneurons derived from mouse embryonic stem cells.</a> J. Neurosci. 24, 7848-7858 (2004).</li><li>Wichterle, H., Peljto, M. <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+mouse+embryonic+stem+cells+to+spinal+motor+neurons.">Differentiation of mouse embryonic stem cells to spinal motor neurons.</a> Curr. Protoc. Stem Cell. Biol. Chapter 1, Unit 1H.1.1-Unit 1H.1.9 (2008).</li><li>Kiris, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Embryonic+stem+cell-derived+motoneurons+provide+a+highly+sensitive+cell+culture+model+for+botulinum+neurotoxin+studies,+with+implications+for+high-throughput+drug+discovery.">Embryonic stem cell-derived motoneurons provide a highly sensitive cell culture model for botulinum neurotoxin studies, with implications for high-throughput drug discovery.</a> Stem Cell Res. 6, 195-205 (2011).</li><li>Wu, C. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Proteomic+assessment+of+a+cell+model+of+spinal+muscular+atrophy.">Proteomic assessment of a cell model of spinal muscular atrophy.</a> BMC Neurosci. 12, 25 (2011).</li><li>McMahon, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Noggin-mediated+antagonism+of+BMP+signaling+is+required+for+growth+and+patterning+of+the+neural+tube+and+somite.">Noggin-mediated antagonism of BMP signaling is required for growth and patterning of the neural tube and somite.</a> Genes Dev. 12, 1438-1452 (1998).</li><li>Storey, K. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Early+posterior+neural+tissue+is+induced+by+FGF+in+the+chick+embryo.">Early posterior neural tissue is induced by FGF in the chick embryo.</a> Development. 125, 473-484 (1998).</li><li>Launay, C., Fromentoux, V., Shi, D. L., Boucaut, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+truncated+FGF+receptor+blocks+neural+induction+by+endogenous+Xenopus+inducers.">A truncated FGF receptor blocks neural induction by endogenous Xenopus inducers.</a> Development. 122, 869-880 (1996).</li><li>Sinha, S., Chen, J. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Purmorphamine+activates+the+Hedgehog+pathway+by+targeting+Smoothened.">Purmorphamine activates the Hedgehog pathway by targeting Smoothened.</a> Nat. Chem. Biol. 2, 29-30 (2006).</li><li>Chen, J. K., Taipale, J., Young, K. E., Maiti, T., Beachy, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Small+molecule+modulation+of+Smoothened+activity.">Small molecule modulation of Smoothened activity.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 99, 14071-14076 (2002).</li><li>Lee, S. M., Danielian, P. S., Fritzsch, B., McMahon, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evidence+that+FGF8+signaling+from+the+midbrain-hindbrain+junction+regulates+growth+and+polarity+in+the+developing+midbrain.">Evidence that FGF8 signaling from the midbrain-hindbrain junction regulates growth and polarity in the developing midbrain.</a> Development. 124, 959-969 (1997).</li></ol>

La calidad de las células MES es el parámetro más crítico para la generación eficiente de las neuronas motoras. TEr células deben ser cultivadas en PMEF para impedir la diferenciación espontánea. Además de LIF ayuda a mantener las células MES en un estado indiferenciado. Mientras que las células se dividen cada TEr h 12-15, el medio de cultivo se agota rápidamente y debe ser reemplazado a diario. Activación eficaz de la vía de Shh es un parámetro crítico necesario para induci...

<table border="1"><tbody><tr><td> Nombre del reactivo </td><td> Empresa </td><td> Número de catálogo </td><td> La concentración final </td></tr><tr><td> PMEF </td><td> Millipore </td><td> PMEF-H </td><td> NA </td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> PMEF medio </td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> DMEM </td><td> Invitrogen </td><td> 11965-118 </td><td> NA </td></tr><tr><td> FBS </td><td> Invitrogen </td><td> 16140-071 </td><td> 10% </td></tr><tr><td> L-glutamina </td><td> Invitrogen </td><td> 25030-081 </td><td> 1% </td></tr><tr><td> La penicilina / estreptomicina </td><td> Invitrogen </td><td> 15240-063 </td><td> 1% </td></tr><tr><td></td><td></td&gt; <td></td><td></td></tr><tr><td> MES medio </td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> DMEM </td><td> StemCell Tecnologías </td><td> 36250 </td><td> NA </td></tr><tr><td> ES Cell-calificado de SFB </td><td> Invitrogen </td><td> 16141-079 </td><td> 15% </td></tr><tr><td> Glutamax-I </td><td> Invitrogen </td><td> 35050-061 </td><td> 1% </td></tr><tr><td> No aminoácidos esenciales </td><td> Invitrogen </td><td> 11140-050 </td><td> 1% </td></tr><tr><td> Nucleósidos </td><td> Millipore </td><td> ES-008-D </td><td> 1% </td></tr><tr><td> β-mercaptoetanol </td><td> Millipore </td><td> ES-007-E </td><td> 0,1 mM </td></tr><tr><td> La penicilina / estreptomicina </td><td> Millipore </td><td> TMS-AB2-C </td><td> 1% </td></tr><tr><td> LIF </td><td> Millipore </td><td&gt; LIF2010 </td><td> 10 ng / ml </td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> Medio de diferenciación neuronal </td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> DMEM </td><td> StemCell Tecnologías </td><td> 36250 </td><td> NA </td></tr><tr><td> ES Culto de SFB </td><td> StemCell Tecnologías </td><td> 06905 </td><td> 15% </td></tr><tr><td> No aminoácidos esenciales </td><td> Invitrogen </td><td> 11140-050 </td><td> 1% </td></tr><tr><td> Mono-tio glicerol </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> M-6145 </td><td> 1 mM </td></tr><tr><td> Vaso </td><td> Invitrogen </td><td> PHC1506 </td><td> 50 ng / ml </td></tr><tr><td> FGF-8 </td><td> Invitrogen </td><td> PHG0274 </td><td> 20 ng / ml </td></tr><tr><td> bFGF </td><td> Invitrogen </td><td> PHG0024 </td><td> 20 ng / ml </td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> MND medio (diferenciación) </td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> ES-Cult Medio-A basal </td><td> StemCell Tecnologías </td><td> 5801 </td><td> NA </td></tr><tr><td> Golpe de gracia de suero de reemplazo </td><td> Invitrogen </td><td> 10828-028 </td><td> 10% </td></tr><tr><td> N-2 suplemento </td><td> Invitrogen </td><td> 17502-048 </td><td> 1% </td></tr><tr><td> Suplemento SU-B </td><td> StemCell Tecnologías </td><td> 07155 </td><td> 1% </td></tr><tr><td> El ácido ascórbico </td><td> StemCell Tecnologías </td><td> 07157 </td><td> 1% </td></tr><tr><td> La penicilina / estreptomicina </td><td> Millipore </td><td> TMS-AB2-C </td><td> 1% </td></tr><tr><td> Glutamax-I </td><td>Invitrogen </td><td> 35050-061 </td><td> 1% </td></tr><tr><td> D-glucosa </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> G-8270 </td><td> 0,15% en d 2 H 2 O </td></tr><tr><td> La fibronectina </td><td> StemCell Tecnologías </td><td> 07159 </td><td> 5 g / ml </td></tr><tr><td> La heparina </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> H3149 </td><td> 20 ug / ml en D 2 H 2 O </td></tr><tr><td> β-mercaptoetanol </td><td> Millipore </td><td> ES-007-E </td><td> 0,1 mM </td></tr><tr><td> El ácido retinoico </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> R-2625 </td><td> 1 mM </td></tr><tr><td> SAG </td><td> Merck Chemicals </td><td> 566660 </td><td> 1 mM </td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> MND medio (la cultura de la Neurona Motora) </td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> ES-Cult Medio-A basal </td><td> StemCell Tecnologías </td><td> 5801 </td><td> NA </td></tr><tr><td> Golpe de gracia de suero de reemplazo </td><td> Invitrogen </td><td> 10828-028 </td><td> 10% </td></tr><tr><td> N-2 suplemento </td><td> Invitrogen </td><td> 17502-048 </td><td> 1% </td></tr><tr><td> Suplemento SU-B </td><td> StemCell Tecnologías </td><td> 07155 </td><td> 1% </td></tr><tr><td> El ácido ascórbico </td><td> StemCell Tecnologías </td><td> 07157 </td><td> 1% </td></tr><tr><td> La penicilina / estreptomicina </td><td> Millipore </td><td> TMS-AB2-C </td><td> 1% </td></tr><tr><td> Glutamax-I </td><td> Invitrogen </td><td> 35050-061 </td><td> 1% </td></tr><tr><td> D-glucosa </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> G-8270 </td><td> 0,15% en d 2 H 2 O </td></tr><tr><td> La fibronectina </td><td> StemCTecnologías de ell </td><td> 07159 </td><td> 5 g / ml </td></tr><tr><td> La heparina </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> H3149 </td><td> 20 ug / ml en D 2 H 2 O </td></tr><tr><td> β-mercaptoetanol </td><td> Millipore </td><td> ES-007-E </td><td> 0,1 mM </td></tr><tr><td> BDNF </td><td> R &amp; D Systems </td><td> 248-BD-005/CF </td><td> 10 ng / ml </td></tr><tr><td> CNTF </td><td> R &amp; D Systems </td><td> 257-NY-010/CF </td><td> 10 ng / ml </td></tr><tr><td> GDNF </td><td> R &amp; D Systems </td><td> 212-GD-010/CF </td><td> 10 ng / ml </td></tr><tr><td> NT-3 </td><td> R &amp; D Systems </td><td> 267-N3-005/CF </td><td> 10 ng / ml </td></tr></tbody></table> NA = no aplicable. Tabla 1. PMEF y Medios de Comunicación para el cultivo celular o la diferenciación MES. <table border="1"><tbody><tr><td> &lt;Nombre strong&gt; del reactivo </td><td> Empresa </td><td> Número de catálogo </td><td> La concentración final </td></tr><tr><td> 0,1% de gelatina </td><td> StemCell Tecnologías </td><td> 07903 </td><td> NA </td></tr><tr><td> Poli-DL-ornitina </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> P0421 </td><td> 0,1 mg / ml en D 2 H 2 O </td></tr><tr><td> Laminina de ratón </td><td> Millipore </td><td> CC095 </td><td> 2 g / ml en PBS </td></tr><tr><td> 0,25% de tripsina / EDTA </td><td> StemCell Tecnologías </td><td> 07901 </td><td> NA </td></tr><tr><td> Accumax </td><td> Millipore </td><td> SCR006 </td><td> NA </td></tr></tbody></table> NA = no aplicable. Tabla 2. Reactivos para revestimiento y la disociación.

efficient differentiation of mouse embryonic stem cells into motor neurons

La diferenciación directa de las madre embrionarias (ES) las células en las neuronas motoras funcionales representa un recurso promisorio para estudiar mecanismos de la enfermedad, para examinar los nuevos compuestos de drogas, y para desarrollar nuevas terapias para enfermedades de las neuronas motoras como la atrofia muscular espinal (SMA) y la esclerosis lateral amiotrófica ( ALS). Muchos protocolos actuales utilizan una combinación de ácido retinoico (RA) y Sonic hedgehog (Shh) para diferenciar madre embrionarias de ratón (ES) de las células en las neuronas motoras 1-4. Sin embargo, la eficacia de la diferenciación de las células en las neuronas motoras TEr sólo ha tenido un éxito moderado. Hemos desarrollado un protocolo de diferenciación de dos pasos 5 que mejora significativamente la eficiencia diferenciación en comparación con los protocolos establecidos actualmente. El primer paso consiste en mejorar el proceso de neuralization añadiendo Noggin y factores de crecimiento de fibroblastos (FGF). Noggin es una proteína morfogenética ósea (BMP) antagonista y está implicada en la inducción neural unae acuerdo con el modelo por defecto de la neurogénesis y los resultados en la formación de patrones neural anterior 6. FGF señalización actúa sinérgicamente con Noggin en la inducción de la formación de tejido neuronal mediante la promoción de una identidad neuronal posterior 7-9. En este paso, las células fueron TEr imprimado con Noggin, bFGF, y FGF 8-durante dos días para promover la diferenciación hacia linajes neuronales. El segundo paso es inducir motor especificación neurona. Noggin / FGF expuestas las células fueron incubadas con TEr RA y un agonista de Shh, agonista Smoothened (SAG), por otros 5 días para facilitar la generación de neuronas del motor. Para controlar la diferenciación de ETM en neuronas motoras, se utilizó una línea de células ES derivan de un eGFP ratón transgénico que expresa bajo el control del promotor de la neurona motora específica HB9 1. El uso de este protocolo completo, hemos logrado 51 ± 0,8% de la eficiencia de la diferenciación (n = 3, p &lt;0,01, t de Student-test) 5. Los resultados de inmunofluorescenciatinción mostró que las buenas prácticas agrarias + células expresan los marcadores de la neurona motora específicos, Islet-1 y la colina acetiltransferasa (CAT). Nuestro protocolo de dos pasos de diferenciación proporciona una solución eficiente para diferenciar células TEr en neuronas motoras espinales.

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Efficient Differentiation of Mouse Embryonic Stem Cells into Motor Neurons

Hemos desarrollado un nuevo protocolo para mejorar la eficiencia de la diferenciación in vitro de células madre embrionarias de ratón en neuronas motoras. Las células madre embrionarias diferenciadas adquirida cuenta con las neuronas motoras como lo demuestra la expresión de marcadores neuronales de neuronas y el motor mediante técnicas de inmunohistoquímica.

La diferenciación eficiente de las células madre embrionarias de ratón en neuronas motoras

Direct differentiation of embryonic stem (ES) cells into functional  motor neurons represents a promising resource to study disease mechanisms, to  screen ...

Research

JoVE Journal

Biology

Derivation of Hematopoietic Stem Cells from Murine Embryonic Stem Cells

Derivación de células madre hematopoyéticas de células madre embrionarias murinas

A stem cell is defined as a cell with the capacity to both self-renew and generate multiple differentiated progeny.  Embryonic stem cells (ESC) are ...

Investigación

Biología

In vitro Differentiation of Mouse Embryonic Stem (mES) Cells Using the Hanging Drop Method

In vitro Differentiation of Mouse Embryonic Stem mES Cells Using the Hanging Drop Method

En la diferenciación in vitro de la madre embrionarias de ratón (MES), las células con el método de gota

Stem cells have the remarkable potential to develop into many different cell types. When a stem cell divides, each new cell has the potential to either ...

Isolation and Derivation of Mouse Embryonic Germinal Cells

El aislamiento y la derivación de células embrionarias de ratón Germinal

The ability of embryonic germinal cells (EG) to differentiate into primordial germinal cells (PGCs) and later into gametes during early developmental ...

Differentiation of Embryonic Stem Cells into Oligodendrocyte Precursors

La diferenciación de células madre embrionarias en los precursores de oligodendrocitos

Oligodendrocytes are the myelinating cells of the central nervous system. For regenerative cell therapy in demyelinating diseases, there is significant ...

Efficient Derivation of Human Cardiac Precursors and Cardiomyocytes from Pluripotent Human Embryonic Stem Cells with Small Molecule Induction

Derivación eficiente de los Derechos Humanos precursores cardiacos y cardiomiocitos de pluripotentes células madre embrionarias humanas mediante la inducción de moléculas pequeñas

To date, the lack of a suitable human cardiac cell source has been the major setback in regenerating the human myocardium, either by cell-based ...

Preparation of Mouse Embryonic Fibroblast Cells Suitable for Culturing Human Embryonic and Induced Pluripotent Stem Cells

Preparación de las células embrionarias de fibroblastos de ratón adecuados para el cultivo de células estaminales embrionarias humanas pluripotentes inducidas, y

In general, human embryonic stem cells (hESCs) and human induced pluripotent stem cells (hiPSCs)1 can be cultured under variable conditions. However, it ...

Generation of Mice Derived from Induced Pluripotent Stem Cells

Generación de ratones derivados de células madre pluripotentes inducidas

The production of induced pluripotent stem cells (iPSCs) from somatic cells provides a means to create valuable tools for basic research and may also ...

Rapid and Efficient Generation of Neurons from Human Pluripotent Stem Cells in a Multititre Plate Format

Generación rápida y eficiente de las neuronas a partir de células madre pluripotentes en un formato de placa Multititre

Existing protocols for the generation of neurons from human pluripotent stem cells (hPSCs) are often tedious in that they are  multistep procedures ...

Differentiation of Newborn Mouse Skin Derived Stem Cells into Germ-like Cells In vitro

Differentiation of Newborn Mouse Skin Derived Stem Cells into Germ-like Cells In vitro

La diferenciación de ratón recién nacido piel derivados de las células madre en células germinales-como<em&gt; In vitro</em

Studying  germ cell formation and differentiation has traditionally been very difficult  due to low cell numbers and their location deep within developing ...

Retroviral Infection of Murine Embryonic Stem Cell Derived Embryoid Body Cells for Analysis of Hematopoietic Differentiation

Infección retroviral murino de células madre embrionarias células derivadas embrioide cuerpo para el Análisis de la diferenciación hematopoyética

Embryonic stem cells (ESCs) are an outstanding model for elucidating the molecular mechanisms of cellular differentiation. They are especially useful for ...