Name: human pluripotent stem cell based developmental toxicity assays for chemical safety screening and systems biology data generation
Uploaded: 2015-06-17T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Human Pluripotent Stem Cell Based Developmental Toxicity Assays for Chemical Safety Screening and Systems Biology Data Generation at JoVE.com

We thank M. Kapitza, Margit Henry, Tamara Rotshteyn, Susan Rohani and Cornelia B&#246;ttinger for excellent technical support. This work was supported by grants from the German Research Foundation (RTG 1331) and the German Ministry for Research (BMBF).

Das folgende Protokoll wurde unter Verwendung von humanen embryonalen Stammzelllinie (hESC) H9. Diese Zelllinie wurde routinemäßig auf mitotisch inaktivierten embryonalen Maus-Fibroblasten (MEFs) in hESC Kulturmedien mit bFGF ergänzt und anschließend in der Stammzell Medien kultiviert auf 6 cm Petrischalen mit Basalmembranmatrix beschichtet wie Matrigel, um von MEFs loszuwerden kultiviert. Die H9-Zellen von&gt; 80% konfluente Platten wurden für weitere Passage verwendet. H9-Zellen auf Ba...

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	<li>Liu, W. W., Deng, Y. G., Liu, Y., Gong, W. R., Deng, W. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stem+Cell+Models+for+Drug+Discovery+and+Toxicology+Studies.">Stem Cell Models for Drug Discovery and Toxicology Studies.</a> Journal of Biochemical and Molecular Toxicology. 27 (1), 17-27 (2013).</li><li>Zuba-Surma, E. K., Jozkowicz, A., Dulak, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stem+Cells+in+Pharmaceutical+Biotechnology.">Stem Cells in Pharmaceutical Biotechnology.</a> Current Pharmaceutical Biotechnology. 12 (11), 1760-1773 (2011).</li><li>Leist, M., Hartung, T., Nicotera, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+dawning+of+a+new+age+of+toxicology.">The dawning of a new age of toxicology.</a> ALTEX. 25 (2), 103-114 (2008).</li><li>Kuegler, P. B., 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=Markers+of+murine+embryonic+and+neural+stem+cells,+neurons+and+astrocytes:+reference+points+for+developmental+neurotoxicity+testing.">Markers of murine embryonic and neural stem cells, neurons and astrocytes: reference points for developmental neurotoxicity testing.</a> ALTEX. 27 (1), 17-42 (2010).</li><li>Yamada, 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=Human+oocytes+reprogram+adult+somatic+nuclei+of+a+type+1+diabetic+to+diploid+pluripotent+stem+cells.">Human oocytes reprogram adult somatic nuclei of a type 1 diabetic to diploid pluripotent stem cells.</a> Nature. , (2014).</li><li>Chambers, S. 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=Highly+efficient+neural+conversion+of+human+ES+and+iPS+cells+by+dual+inhibition+of+SMAD+signaling.">Highly efficient neural conversion of human ES and iPS cells by dual inhibition of SMAD signaling.</a> Nature Biotechnology. 27 (3), 275-280 (2009).</li><li>Takasato, 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=Directing+human+embryonic+stem+cell+differentiation+towards+a+renal+lineage+generates+a+self-organizing+kidney.">Directing human embryonic stem cell differentiation towards a renal lineage generates a self-organizing kidney.</a> Nature cell biology. 16 (1), 118-126 (2014).</li><li>Zimmer, B., 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=Evaluation+of+Developmental+Toxicants+and+Signaling+Pathways+in+a+Functional+Test+Based+on+the+Migration+of+Human+Neural+Crest+Cells.">Evaluation of Developmental Toxicants and Signaling Pathways in a Functional Test Based on the Migration of Human Neural Crest Cells.</a> Environmental Health Perspectives. 120 (8), 1116-1122 (2012).</li><li>Bosman, A., 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=Molecular+and+Functional+Evidence+of+HCN4+and+Caveolin-3+Interaction+During+Cardiomyocyte+Differentiation+from+Human+Embryonic+Stem+Cells.">Molecular and Functional Evidence of HCN4 and Caveolin-3 Interaction During Cardiomyocyte Differentiation from Human Embryonic Stem Cells.</a> Stem Cells and Development. 22 (11), 1717-1727 (2013).</li><li>Sartiani, 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=Developmental+changes+in+cardiomyocytes+differentiated+from+human+embryonic+stem+cells:+A+molecular+and+electrophysiological+approach.">Developmental changes in cardiomyocytes differentiated from human embryonic stem cells: A molecular and electrophysiological approach.</a> Stem Cells. 25 (5), 1136-1144 (2007).</li><li>Xu, X. Q., 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=Chemically+defined+medium+supporting+cardiomyocyte+differentiation+of+human+embryonic+stem+cells.">Chemically defined medium supporting cardiomyocyte differentiation of human embryonic stem cells.</a> Differentiation. 76 (9), 958-970 (2008).</li><li>Pal, R., Mamidi, M. K., Das, A. K., Bhonde, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparative+analysis+of+cardiomyocyte+differentiation+from+human+embryonic+stem+cells+under+3-D+and+2-D+culture+conditions.">Comparative analysis of cardiomyocyte differentiation from human embryonic stem cells under 3-D and 2-D culture conditions.</a> Journal of Bioscience and Bioengineering. 115 (2), 200-206 (2013).</li><li>Subramanian, K., 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=Spheroid+Culture+for+Enhanced+Differentiation+of+Human+Embryonic+Stem+Cells+to+Hepatocyte-Like+Cells.">Spheroid Culture for Enhanced Differentiation of Human Embryonic Stem Cells to Hepatocyte-Like Cells.</a> Stem Cells and Development. 23 (2), 124-131 (2014).</li><li>Sivertsson, L., Synnergren, J., Jensen, J., Bjorquist, P., Ingelman-Sundberg, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hepatic+Differentiation+and+Maturation+of+Human+Embryonic+Stem+Cells+Cultured+in+a+Perfused+Three-Dimensional+Bioreactor.">Hepatic Differentiation and Maturation of Human Embryonic Stem Cells Cultured in a Perfused Three-Dimensional Bioreactor.</a> Stem Cells and Development. 22 (4), 581-594 (2013).</li><li>Jagtap, 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=Cytosine+arabinoside+induces+ectoderm+and+inhibits+mesoderm+expression+in+human+embryonic+stem+cells+during+multilineage+differentiation.">Cytosine arabinoside induces ectoderm and inhibits mesoderm expression in human embryonic stem cells during multilineage differentiation.</a> British Journal of Pharmacology. 162 (8), 1743-1756 (2011).</li><li>Krug, A. K., 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+embryonic+stem+cell-derived+test+systems+for+developmental+neurotoxicity:+a+transcriptomics+approach.">Human embryonic stem cell-derived test systems for developmental neurotoxicity: a transcriptomics approach.</a> Archives of Toxicology. 87 (1), 123-143 (2013).</li><li>Leist, 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=Test+systems+of+developmental+toxicity:+state-of-the+art+and+future+perspectives.">Test systems of developmental toxicity: state-of-the art and future perspectives.</a> Archives of Toxicology. 87 (12), 2037-2042 (2013).</li><li>Itskovitz-Eldor, J., 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=Differentiation+of+human+embryonic+stem+cells+into+embryoid+bodies+compromising+the+three+embryonic+germ+layers.">Differentiation of human embryonic stem cells into embryoid bodies compromising the three embryonic germ layers.</a> Molecular medicine. 6 (2), 88-95 (2000).</li><li>Khoo, M. L. 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=Growth+and+differentiation+of+embryoid+bodies+derived+from+human+embryonic+stem+cells:+Effect+of+glucose+and+basic+fibroblast+growth+factor.">Growth and differentiation of embryoid bodies derived from human embryonic stem cells: Effect of glucose and basic fibroblast growth factor.</a> Biology of Reproduction. 73 (6), 1147-1156 (2005).</li><li>Son, M. Y., Kim, H. J., Kim, M. J., Cho, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Physical+Passaging+of+Embryoid+Bodies+Generated+from+Human+Pluripotent+Stem+Cells.">Physical Passaging of Embryoid Bodies Generated from Human Pluripotent Stem Cells.</a> Plos One. 6 (5), (2011).</li><li>Winkler, J., Sotiriadou, I., Chen, S., Hescheler, J., Sachinidis, 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+potential+of+embryonic+stem+cells+combined+with+-omics+technologies+as+model+systems+for+toxicology.">The potential of embryonic stem cells combined with -omics technologies as model systems for toxicology.</a> Current medicinal chemistry. 16 (36), 4814-4827 (2009).</li><li>Gunaseeli, I., Doss, M. X., Antzelevitch, C., Hescheler, J., Sachinidis, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Induced+pluripotent+stem+cells+as+a+model+for+accelerated+patient-+and+disease-specific+drug+discovery.">Induced pluripotent stem cells as a model for accelerated patient- and disease-specific drug discovery.</a> Current medicinal chemistry. 17 (8), 759-766 (2010).</li><li>Miller, M. T., Stromland, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Teratogen+update:+Thalidomide:+A+review,+with+a+focus+on+ocular+findings+and+new+potential+uses.">Teratogen update: Thalidomide: A review, with a focus on ocular findings and new potential uses.</a> Teratology. 60 (5), 306-321 (1999).</li><li>Newman, C. G. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Teratogen+Update+-+Clinical+Aspects+of+Thalidomide+Embryopathy+-+A+Continuing+Preoccupation.">Teratogen Update - Clinical Aspects of Thalidomide Embryopathy - A Continuing Preoccupation.</a> Teratology. 32 (1), 133-144 (1985).</li><li>Stern, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+assessment+of+the+teratogenic+potential+of+drugs+in+humans.">In vivo assessment of the teratogenic potential of drugs in humans.</a> Obstetrics and gynecology. 58 (5 Suppl), 3S-8S (1981).</li><li>Lynch, H. T., Reich, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diethylstilbestrol,+Genetics,+Teratogenesis,+and+Tumor+Spectrum+in+Humans.">Diethylstilbestrol, Genetics, Teratogenesis, and Tumor Spectrum in Humans.</a> Medical Hypotheses. 16 (3), 315-332 (1985).</li><li>Satoh, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Behavioral+teratology+of+mercury+and+its+compounds.">Behavioral teratology of mercury and its compounds.</a> Tohoku Journal of Experimental Medicine. 201 (1), 1-9 (2003).</li><li>Meganathan, K., 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+Thalidomide-Specific+Transcriptomics+and+Proteomics+Signatures+during+Differentiation+of+Human+Embryonic+Stem+Cells.">Identification of Thalidomide-Specific Transcriptomics and Proteomics Signatures during Differentiation of Human Embryonic Stem Cells.</a> Plos One. 7 (8), (2012).</li><li>Balmer, N. V., 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=Epigenetic+changes+and+disturbed+neural+development+in+a+human+embryonic+stem+cell-based+model+relating+to+the+fetal+valproate+syndrome.">Epigenetic changes and disturbed neural development in a human embryonic stem cell-based model relating to the fetal valproate syndrome.</a> Human Molecular Genetics. 21 (18), 4104-4114 (2012).</li><li>Smirnova, L., Hogberg, H. T., Leist, M., Hartung, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Developmental+neurotoxicity+-+Challenges+in+the+21st+Century+and+In+Vitro+Opportunities.">Developmental neurotoxicity - Challenges in the 21st Century and In Vitro Opportunities.</a> ALTEX. 31 (2), 129-156 (2014).</li><li>Leist, M., Efremova, L., Karreman, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Food+for+thought+...+considerations+and+guidelines+for+basic+test+method+descriptions+in+toxicology.">Food for thought ... considerations and guidelines for basic test method descriptions in toxicology.</a> ALTEX. 27 (4), 309-317 (2010).</li><li>Zimmer, B., 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=Coordinated+waves+of+gene+expression+during+neuronal+differentiation+of+embryonic+stem+cells+as+basis+for+novel+approaches+to+developmental+neurotoxicity+testing.">Coordinated waves of gene expression during neuronal differentiation of embryonic stem cells as basis for novel approaches to developmental neurotoxicity testing.</a> Cell Death and Differentiation. 18 (3), 383-395 (2011).</li><li>Kraljevic, S., Stambrook, P. J., Pavelic, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Accelerating+drug+discovery.">Accelerating drug discovery.</a> EMBO Reports. 5 (9), 837-842 (2004).</li></ol>

Traditionelle Ansätze zur toxikologischen Prüfung beinhalten umfangreiche Tierversuche damit Tests teuer und zeitaufwendig. Darüber hinaus aufgrund der Unterschiede zwischen den Arten die vorklinischen Tiersicherheitsstudien sind nicht immer gültig Toxizität Auswirkungen möglicher Medikamente für den Menschen relevant vorherzusagen. Obwohl nichtmenschliche Primaten sind sehr vorhersehbar, noch starke ethische und sozioökonomischer Anforderungen schnell Anhebung von modernen Gesellschaften für die Entwicklung em...

Die Fähigkeit von menschlichen embryonalen Stammzellen (hESC) in verschiedenen Zelltypen zu differenzieren, eine neue Ära der In-vitro-Toxizitätstests 1, Krankheitsmodelle und der regenerativen Medizin 2 eröffnet. Die Stammzellen werden mit der Fähigkeit, selbst zu replizieren, um ihre pluripotenten Zustand zu halten und sich in spezialisierte Zellen 3,4 unterscheiden dotiert. Die Eigenschaften der hESC (Fähigkeit, zu allen wichtigen Zelltypen differenzieren) werden auch in anderen menschlichen pluripotenten Stammzellen, wie Menschen induzierte pluripotente Stammzellen (hiPSC) oder Zellen, die durch Kerntransfer erzeugt 5 gefunden. Zum Beispiel haben viele verschiedene Linien hESC in Neuronen 6, Nierenzellen 7, Neuralleistenzellen 8, Kardiomyozyten 9-12 oder Leberzellen wie Zellen 13,14 differenziert. Darüber hinaus kann hESC spontan in Zellen aller drei Keimblätter 15-18 in Embryoidkörpern (EBS) 19,20 unterscheiden. Early embryonalen Entwicklung durch unterschiedliche Expression verschiedener Gene zu den verschiedenen Keimblätter, die auf mRNA-Ebene durch Transkriptomik mit Microarray-Technologie 15 aufgenommen wurde, im Zusammenhang geregelt. Diese Bemühungen führten zu der Gründung der Organspezifische toxikologische Modelle auf Basis von hESC / hiPSC und Transkriptom-Analyse (für einen Überblick siehe 21,22). Diese Modelle haben Vorteile gegenüber der traditionellen Verwendung von Versuchstieren für toxikologische Untersuchungen, wie präklinische Studien mit Labortieren sind nicht immer prädiktiv für die Sicherheit der Menschen. Das Medikament induzierte Toxizitäten bei Patienten angetroffen werden oft metabolische oder Signalprozesse, die zwischen Menschen und Versuchstieren unterscheiden verwandt. Die Spezies Unterschied hat die zuverlässige Früherkennung von Entwicklungstoxizität beim Menschen verhindert und zum Beispiel Arzneimittel, wie Thalidomid 23,24 und 25,26 Diethylstilbestrol wurden aus dem Markt aufgrund Teratogenität zurückgezogen. ThaliDomide hat keine Entwicklungstoxizität bei Ratten und Mäusen gezeigt. Umweltchemikalien wie Methylquecksilber 27 resultierte in der pränatalen Entwicklungstoxizität in Bezug auf das Nervensystem in verschiedenen Arten, aber menschlichen Erscheinungsformen sind schwer zu in Tiere. Um das Problem der Spezies-Spezifität Probleme anzugehen, Wissenschaftler, die im Rahmen verschiedener Projekte auf Basis von Stammzellen wie ReProTect, ESNATS, Detektiv etc. sind in die Entwicklung der verschiedenen Modelle für embryonale Toxizität, Neurotoxizität, Kardiotoxizität, Lebertoxizität und Nephrotoxizität mit menschlichen Giftstoffe zu vermuten engagiert Auswirkungen auf den Menschen. Im Rahmen des europäischen Konsortiums Projekt &quot;embryonalen Stammzellen-basierten Roman alternativer Test (ESNATS)&quot; fünf Testsysteme wurden eingerichtet. Ein Testsystem die sogenannte UKK (U niversitäts k linikum K ÖLN) Testsystem zum Teil erfasst frühen embryonalen Entwicklung. In diesem system menschlichen embryonalen H9-Zellen werden in drei Keimblätter (Ektoderm, Entoderm und Mesoderm) 15 und Keim spezifischen Signaturen von Transkriptomik gefangen genommen worden Profile mit Hilfe der Affymetrix-Microarray-Plattform unterschieden. Verschiedenen Entwicklungsgiftstoffen wie Thalidomid 28, Valproinsäure, Methylquecksilber 16,17 oder Cytosinarabinosid 15 haben in diesem System getestet und Giftstoff spezifische Gen-Signaturen erhalten wurden. In einem zweiten Testsystem, das so genannte UKN1 (U NIVERSITÄT K onsta n z) Testsystem 1 werden H9-Zellen zu neuroektodermalen Progenitorzellen (NEP) für 6 Tage differenziert. Dies wird durch eine hohe Expression der neuronalen Marker-Gen wie PAX6 und OTX2 belegt. Während der Differenzierung für 6 Tage wurden NEP-Zellen zu Entwicklungsneurotoxisch, wie VPA, Methylquecksilber ausgesetzt. Giftstoff spezifische deregulierten Transkriptomik Profile wurden obtainiert als auch mit Hilfe der Affymetrix-Microarray-Plattform 16,29. Die neue Vision für die Toxikologie des 21. Jahrhunderts sieht vor, dass Testsysteme nicht nur zu erhalten phänotypische Beschreibungen wie Histopathologie in vivo oder Transkriptom Änderungen am Ende des langfristigen Giftstoff Inkubationen. Vielmehr legt nahe, dass Assays stellen mechanistische Informationen 3, und dass diese Informationen, so genannte abgebildet werden negative Ergebnis Wegen (AOP), die eine wissenschaftliche Begründung für den Ex-Effekte 30 bereitzustellen. Um solche Informationen zu liefern, haben die zur Prüfung verwendeten Systeme werden in hohem Grade Qualität kontrolliert 31, wie beispielsweise durch robuste Standardarbeitsanweisungen dokumentiert. Darüber hinaus müssen die zeitabhängigen Änderungen mit hoher Auflösung abgebildet werden. Dies erfordert Testsysteme mit synchronisierten Änderungen 32. Die hier beschriebenen UKN1 und UKK-Test-Systeme für diese Anforderungen optimiert.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>DMEM/F-12</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>11320082</td>
			<td>Dulbecco&#39;s Modified Eagle Medium:Nutrient Mixture F-12</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KOSR</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>10828028</td>
			<td>Knockout Serum Replacement</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GlutaMAX</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>35050061</td>
			<td>GlutaMAX supplement</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NEAA</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>11140050</td>
			<td>MEM Nonessential Amino Acids Solution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DPBS</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>14190-0144</td>
			<td>Dulbecco&#39;s Phosphate-Buffered Saline, without calcium, without magnesium</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>mTeSR medium</td>
			<td>Stemcell Technologies</td>
			<td>5850</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pluronic F-127</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>P2443-250G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>V bottom plate</td>
			<td>VWR</td>
			<td>734-0483</td>
			<td>Plate,Microwell,V BTTM,96 Well,Sterile 1 * 50 ST</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vbottom plate lid</td>
			<td>VWR</td>
			<td>634-0011</td>
			<td>Lid, Microtitre plates, Cond. Ring 1 * 50 ST</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pen/Strep</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>15140-122</td>
			<td>Penicillin- Streptomycin, Liquid</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Distilled Water</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>15230-089.</td>
			<td>Sterile Distilled Water</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Human FGF-2 (bFGF)</td>
			<td>Millipore</td>
			<td>GF003AF-100UG</td>
			<td>Fibroblast Growth Factor basic, human recombinant, animal-free</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Filter 0.22 &#956;m</td>
			<td>Millipore</td>
			<td>SCGPU02RE</td>
			<td>Stericup-GP, 0.22 &#956;m, polyethersulfone, 250 ml, radio- sterilized</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>StemPro EZPassageTM Disposablte</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>23181010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BD MatrigelTM, hESC qualified Matrix</td>
			<td>Stemcell Technologies</td>
			<td>354277</td>
			<td>5 ml vial</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DMSO</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>D-2650</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RNAlater Stabilization Solution</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>AM7020</td>
			<td>It stabilizes and protect the RNA integrity in unfrozen samples.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>70 &#956;m Cell Strainer</td>
			<td>Becton Dickinson</td>
			<td>352350</td>
			<td>Cell strainer with 70 &#956;m Nylon mesh</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>35 &#956;m Lid cell strainer, 5 ml tube</td>
			<td>Becton Dickinson</td>
			<td>352235</td>
			<td>5 ml polystyrene round bottom test tube, with a cell strainer cap (35 &#956;m)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>50 ml sterile Polypropylene tube</td>
			<td>Greiner Bio-One</td>
			<td>227261</td>
			<td>50 ml Polypropylene tube with conical bottom, Sterile</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>T75 flask</td>
			<td>Greiner Bio-One</td>
			<td>658175</td>
			<td>CELLSTAR Filter Cap Cell Culture 75 cm2 Flasks</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TRIzol</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>10296010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>96 well optical bottom plates</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>165305</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CellTiter-Blue</td>
			<td>Promega</td>
			<td>G8081</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Accutase</td>
			<td>PAA</td>
			<td>L11-007</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Apotransferin</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>T-2036</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dispase</td>
			<td>Worthington Biochemicals</td>
			<td>LS002104</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dorsomorphin</td>
			<td>Tocris Bioscience</td>
			<td>3093</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EDTA</td>
			<td>Roth</td>
			<td>8043.2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FBS</td>
			<td>PAA</td>
			<td>A15-101</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FGF-2</td>
			<td>R&#38;D Systems</td>
			<td>233-FB</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gelatine</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>G1890-100G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glucose</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>G7021-100G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GlutaMAX</td>
			<td>Gibco Invitrogen</td>
			<td>35050-038</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HEPES</td>
			<td>Gibco Invitrogen</td>
			<td>15630-056</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Insulin</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>I-6634</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Knockout DMEM</td>
			<td>Gibco Invitrogen</td>
			<td>10829-018</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Matrigel</td>
			<td>BD Biosciences</td>
			<td>354234</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Noggin</td>
			<td>R&#38;D Systems</td>
			<td>719-NG</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PBS</td>
			<td>Biochrom AG</td>
			<td>L1825</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Progesteron</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P7556</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Putrescine</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P-5780</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ROCK inhibitor Y-27632</td>
			<td>Tocris Biosciences</td>
			<td>1254</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SB431542</td>
			<td>Tocris Biosciences</td>
			<td>1614</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SDS</td>
			<td>Bio-Rad</td>
			<td>161-0416</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Selenium</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>S-5261</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#946;-Mercaptoethanol</td>
			<td>Gibco Invitrogen</td>
			<td>31350-010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>List of Kits</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RNeasy Mini Kit (250)</td>
			<td>QIAGEN</td>
			<td>74106</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GeneChip Hybridization, Wash, and Stain Kit</td>
			<td>Affymetrix</td>
			<td>900721, 22, 23</td>
			<td>This kit provides all reagents required for hybridization wash and staining of microarrays.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rnase-Free DNase Set</td>
			<td>QIAGEN</td>
			<td>79254</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td colspan="4">List of equipment.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Inverted microscope</td>
			<td>Olympus</td>
			<td></td>
			<td>IX71</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Genechip Hybridisation Oven - 645</td>
			<td>Affymetrix</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Genechip Fluidics Station-450</td>
			<td>Affymetrix</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Affymetrix Gene-Chip Scanner-3000-7 G</td>
			<td>Affymetrix</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spectramax M5</td>
			<td>Molecular Devices</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>List of softwares</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Prism 4</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Affymetrix GCOS</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Partek Genomic Suite 6.25</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Online tools for Functional annotation 
			DAVID 
			Onto-tools Intelligent Systems and Bioinformatics Laboratory</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

human pluripotent stem cell based developmental toxicity assays for chemical safety screening and systems biology data generation

Effiziente Protokolle für die menschliche pluripotente Stammzellen zu verschiedenen Geweben in Kombination mit differen -omics Technologien eröffnet neue Horizonte für in-vitro-Toxizitätsprüfung von potentiellen Medikamenten. Um eine solide wissenschaftliche Grundlage für solche Tests liefern, wird es wichtig sein, um quantitative Informationen über den zeitlichen Verlauf der Entwicklung und auf die zugrunde liegenden Regulationsmechanismen durch die Systembiologie zu gewinnen. Zwei Tests wurden daher hier für diese Anforderungen abgestimmt. In der UKK-Test-System werden menschliche embryonale Stammzellen (hESC) (oder anderen pluripotenten Zellen) links nach spontan differenzieren für 14 Tage in embryonale Körper, um die Erzeugung von Zellen aller drei Keimblätter zu ermöglichen. Dieses System rekapituliert Schlüsselschritte der frühen embryonalen Entwicklung, und es kann humanspezifischen frühen embryonalen Schädigung / Teratogenität vorherzusagen, wenn Zellen auf Chemikalien während der Differenzierung ausgesetzt. Die UKN1 Testsystem basiert auf hES bezogen auf einen Differen populatIonen neuroektodermalen Vorläufer (NEP) Zellen für 6 Tage. Dieses System rekapituliert frühen neuronalen Entwicklung und prognostiziert frühen Entwicklungsneurotoxizität und epigenetische Veränderungen durch Chemikalien ausgelöst. Beide Systeme in Kombination mit Transkriptom Mikroarray Studien eignen sich zur Identifizierung von Biomarkern Toxizität. Darüber hinaus können sie in Kombination verwendet, um Daten für die Systembiologie Analyse zu erzeugen. Diese Testsysteme haben Vorteile gegenüber den traditionellen toxikologische Untersuchungen, die große Mengen an Tieren. Die Testsysteme können zu einer Verringerung der Kosten für die Wirkstoffentwicklung und chemische Sicherheitsbewertung beitragen. Ihre Kombination beleuchtet vor allem auf Verbindungen, die Entwicklung des Nervensystems gezielt beeinflussen können.

Methylquecksilberbelastung in UKK Testsystem Zytotoxizitätstest wurde mit H9 EBs geführt, um einen IC 10 -Wert (Verringerung der Lebensfähigkeit um 10%) für die Zytotoxizität von Methylquecksilber (Figur 1) erhalten. Wir führten auch eine Microarray-basierte (Affymetrix-Plattform) Biomarker-Studie. Die H9 EBs wurden Methylquecksilber (0,25 und 1 &amp; mgr; M) für 14 Tage ausgesetzt wurde. Am Tag 14 wurden Proben unter Verwendung von TRIzol gesammelt und RNA...

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Human Pluripotent Stem Cell Based Developmental Toxicity Assays for Chemical Safety Screening and Systems Biology Data Generation

Die Protokolle beschreiben zwei In-vitro-Testsysteme Entwicklungstoxizität (UKK und UKN1) auf der Grundlage humaner embryonaler Stammzellen und Transkriptom-Studien. Die Testsysteme voraussagen menschlichen Entwicklungstoxizität Gefahren und kann dazu beitragen, Tierversuche, die Kosten und die Zeit für die Stoffsicherheitstests zu reduzieren.

Menschliche pluripotente Stammzelle Basierend Entwicklungstoxizität Assays für chemische Sicherheit Screening und Systembiologie Datengenerierung

Efficient protocols to differentiate human pluripotent stem cells to various tissues in combination with -omics technologies opened up new horizons for in ...

Research

JoVE Journal

Developmental Biology

Culturing Human Pluripotent and Neural Stem Cells in an Enclosed Cell Culture System for Basic and Preclinical Research

Die Kultivierung humanen pluripotenten und Neurale Stammzellen in einem geschlossenen Zellkultursystem für Grund- und Präklinische Forschung

This paper describes how to use a custom manufactured, commercially available enclosed cell culture system for basic and preclinical research. Biosafety ...

Forschung

Entwicklungsbiologie

Feeder-free Derivation of Melanocytes from Human Pluripotent Stem Cells

Feeder freie Ableitung von Melanozyten aus humanen pluripotenten Stammzellen

Human pluripotent stem cells (hPSCs) represent a platform to study human development in vitro under both normal and disease conditions. Researchers can ...

Large-Scale Production of Cardiomyocytes from Human Pluripotent Stem Cells Using a Highly Reproducible Small Molecule-Based Differentiation Protocol

Die Großproduktion von Kardiomyozyten aus humanen pluripotenten Stammzellen hochreproduzierbarer Kleinmolekül-basierte Differenzierung Protokoll

Maximizing the benefit of human pluripotent stem cells (hPSCs) for research, disease modeling, pharmaceutical and clinical applications requires robust ...

Generation of Induced Pluripotent Stem Cells from Human Melanoma Tumor-infiltrating Lymphocytes

Die Erzeugung von induzierten pluripotenten Stammzellen aus menschlichen Melanom-Tumor-infiltrierenden Lymphozyten

Adoptive transfer of ex vivo expanded autologous tumor-infiltrating lymphocytes (TILs) can mediate durable and complete responses in significant subsets ...

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

Die Erzeugung von Integration freien induzierte pluripotente Stammzellen aus menschlichen peripheren einkernigen Blutzellen Mit Episomale Vektoren

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

Defined and Scalable Generation of Hepatocyte-like Cells from Human Pluripotent Stem Cells

Definierte und Scalable Generierung von Leber-ähnlichen Zellen aus humanen pluripotenten Stammzellen

Human pluripotent stem cells (hPSCs) possess great value for biomedical research. hPSCs can be scaled and differentiated to all cell types found in the ...

Rapid, Directed Differentiation of Retinal Pigment Epithelial Cells from Human Embryonic or Induced Pluripotent Stem Cells

Schnelle, gezielte Differenzierung der retinalen Pigment epithelialen Zellen aus menschlichen embryonalen oder induzierte pluripotente Stammzellen

We describe a robust method to direct the differentiation of pluripotent stem cells into retinal pigment epithelial cells (RPE). The purpose of providing ...

Chemical Reversion of Conventional Human Pluripotent Stem Cells to a Na&#239;ve-like State with Improved Multilineage Differentiation Potency

Chemical Reversion of Conventional Human Pluripotent Stem Cells to a NaÃƒÆ’Ã†'Ãƒâ€šÃ‚Â¯ve-like State with Improved Multilineage Differentiation Potency

Chemischen Rückfall von herkömmlichen menschlichen pluripotenten Stammzellen in eine naiv-artigen Zustand mit verbesserten Multilineage Differenzierung Potenz

Na&#239;ve human pluripotent stem cells (N-hPSC) with improved functionality may have a wide impact in regenerative medicine. The goal of this protocol is ...

RNA-based Reprogramming of Human Primary Fibroblasts into Induced Pluripotent Stem Cells

RNA-basierten Reprogrammierung von menschlichen primäre Fibroblasten in induzierte pluripotente Stammzellen

Induced pluripotent stem cells (iPSCs) have proven to be a valuable tool to study human development and disease. Further advancing iPSCs as a regenerative ...