Name: cultivate primary nasal epithelial cells from children and reprogram into induced pluripotent stem cells
Uploaded: 2016-03-10T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Cultivate Primary Nasal Epithelial Cells from Children and Reprogram into Induced Pluripotent Stem Cells at JoVE.com

Författarna vill tacka för den pluripotenta stamceller Facility och Confocal Imaging Core på Cincinnati Barnsjukhus. Detta arbete stöddes av R21AI119236 (HJ), R21AI101375 (HJ), NIH / NCATS 8UL1TR000077-04 (HJ), U19 AI070412 (HJ) och 2U19AI70235 (GKKH).

Följande protokoll följer de riktlinjer Institutionernas mänskliga forskningsetisk kommitté. 1. Provtagning nässlemhinnan OBS: erhålla prover från patienter som är fria från tecken på andnings virusinfektion. <ol><li> Förbered en 15 ml konisk färsk innan deltagaren besök och tillsätt 2 ml BEGM (bronkialepitelceller cellodlingsmedium) plus 20 pl steril Penn / Strep / Fungizone (P / S / F) (0,01%). </li><li> Öppna cytologi borste strax före provta...

Nasala epitelceller (Pass) är en lättillgänglig plattform för att studera luftvägssjukdom, och NEC-iPSCs erbjuder en spännande möjlighet att pröva sjukdomsutveckling, behandling och terapi 1,31,32. NEC kan lätt erhållas utan stressande eller potentiellt skadliga förfaranden 6,23. I vår erfarenhet, verkar provtagning av nässlemhinnan som beskrivs i detta protokoll att vara mindre stressande och bättre upplevd än blodinsamling för barn. Därför kan denna metod vara särskilt användb...

Inducerade pluripotenta stamceller från mänskliga prover (hiPSCs) är en snabbt växande teknik stamcellsforskning. De erbjuder ett alternativ till embryonal stamcells (hESC) forskning med betydligt färre etiska och moraliska nackdelar 1,2. Även om de inte är epigenetiskt identiska med hESCs 3-5, hiPSCs erbjuder ett unikt sätt att modellera utveckling och sjukdom fenotyper, och de kan härledas från vävnader som är relevanta för sjukdomstillståndet 5-8. Nya metoder för att generera hiPSCs ständigt undersökas för att identifiera optimala celltyper till att börja med, som ett sätt att förbereda GMP-kvalitet iPSCs lämpliga för transplantation, och även för att öka aktualiteten och effektivitet omprogrammering processen 6,9-11. Airway epitelceller är avgörande för utvecklingen av allergisk inflammation 12 och epitelet är en viktig drivkraft för allergiska reaktioner och luftvägs ombyggnad genom interaktion med Immune och stromaceller. Den luftvägsepitel spelar en viktig roll för uppkomsten och ihållande lungsjukdomar såsom astma. Dock lägre luftvägsepitelceller är svåra att få i en klinisk miljö, särskilt från friska kontrollpatienter och barn. Data från flera studier stöder antagandet att epitelceller från nässlemhinnan är en giltig och praktisk proxy för lägre luftvägs epitelceller 13-20, speciellt när man studerar svar på luftföroreningar och allergener. Nässlemhinnan består av mer än 90% flimmer epitelceller i luftvägarna och provtagning dessa nasala epitelceller (Pass) kan lätt utföras på barn så unga som fyra års ålder eller fem, eftersom det är mindre invasiv än andra cell / vävnadsprovtagningsteknik och är förknippade med minimal risk för biverkningar såsom infektion 20-23. Det erbjuder en snabb och enkelt sätt att prova både friska och sjuka barn utan långa, onödiga och ofta smärtsam bronkoskopi procedures som kräver sedering. Tidigare studier har visat att sjukdomstyper relaterade till astma svårighetsgrad kan urskiljas i både nässlemhinnan samt bronkial cellprover tagna från astmatiska barn, och genuttryck mellan de två vävnadstyper var likartad i ca 90% av icke-ubiquitous gener 22 , 24. Som en källa för iPSCs, NEC erbjuder fördelar över andra ofta utnyttjade celltyper. Fibroblaster används ofta för iPSC generation, men även om dessa celler lätt kan odlas från en hudbiopsi, denna process kräver typiskt lokalbedövning, en incision, och suturer, och är associerad med en viss risk för infektion. Därför kan erhålla informerat samtycke från patienter för denna typ av biopsi vara svårt 25. Ett alternativ till fibroblaster är perifera mononukleära blodceller (PBMC). Emellertid kan det vara svårt att erhålla tillräckligt med blod för iPSC generering från pediatriska patienter. Dessutom finns det begränsningar av nedströms apkomplikationer för fibroblaster och blodkroppar härledda iPSCs, särskilt deras differentiering förmåga att vissa celltyper 5,26. Med tanke på den relativa tillgängligheten och den låga risken för biverkningar efter sin samling, NEC representerar en ideal cell källa för iPSC generation från pediatriska populationer. iPSCs har fått mycket uppmärksamhet på senare tid som en plattform för att studera människans utveckling, genererar nya sjukdomsmodeller och som en potentiell källa till celler för personliga terapier. Innan kan förverkligas den fulla potentialen av denna teknik, de molekylära grunderna för omprogrammeringen processen måste belysas, men nu detta protokoll och de förfaranden som beskrivs i att belysa forskningsstudier fokuserade på luftvägsexponeringar samt ge en plattform för studera effekterna av personlig medicin som involverar iPSCs. Samverkans arbetet för flera labb har lett till genen av en framgångsrik teknik för att inte bara sampling av nässlemhinnan, utan även odling av NEC och omprogrammering dessa celler till iPSCs 23. Den här artikeln innehåller en översikt över ett protokoll för optimal provtagning, odling, och omprogrammering förhållanden.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="655">
	<tbody>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:207px;">15mL conical</td>
			<td style="width:203px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:108px;">14-959-49D</td>
			<td style="width:139px;">Protocol Step 1.1.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:207px;">BEGM</td>
			<td>Lonza</td>
			<td>CC-3170</td>
			<td>Protocol Step 1.1.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:207px;">Penn/Strep/Fungicide</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>15240-062</td>
			<td>Protocol Step 1.1.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:207px;">Penn/Strep</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>15140-122</td>
			<td>Protocol Step 4.a.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:207px;">cytosoft cytology brush</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>22-263-357</td>
			<td>Protocol Step 1.2.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:207px;">trypan blue</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>MT-25-900-CI</td>
			<td>Protocol Step 2.1.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:207px;">hemacytometer</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>02-671-54</td>
			<td>Protocol Step 2.1.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:207px;">PBS</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>BP2438-4</td>
			<td>Protocol Step 2.2.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:207px;">Cytology Funnel Clips</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>10-357</td>
			<td>Protocol Step 2.2.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:207px;">cytospin funnel</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>23-640-320</td>
			<td>Protocol Step 2.2.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:207px;">Cytospin 4</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>A78300003</td>
			<td>Protocol Step 2.2.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:207px;">blank slide</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>S95933</td>
			<td>Protocol Step 2.2.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:207px;">hema 3 stain kit</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>22-122-911</td>
			<td>Protocol Step 2.2.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:207px;">Bovine Dermal Colagen, type 1</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>A1064401</td>
			<td>Protocol Step 3.2.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:207px;">T25 flask</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>08-772-45</td>
			<td>Protocol Step 3.3.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:207px;">Trypsin</td>
			<td>Lonza</td>
			<td>CC-5012</td>
			<td>Protocol Step 5.2.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:207px;">Trypsin Neutralizing Solution</td>
			<td>Lonza</td>
			<td>CC-5002</td>
			<td>Protocol Step 5.2.</td>
		</tr>
		<tr height="44">
			<td height="44" style="height:44px;width:207px;">Fetal Bovine Serum (FBS), heat sterilized at 65&#176;C for 30min</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>F2442</td>
			<td>Protocol Step 5.5.</td>
		</tr>
		<tr height="82">
			<td height="82" style="height:82px;width:207px;">Dimethyl sulfoxide Hybri-Max&#8482;, sterile-filtered, BioReagent, suitable for hybridoma, &#8805;99.7% -&#160;</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>D2650</td>
			<td>Protocol Step 5.5.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:207px;">polycistonic lentivirus*</td>
			<td>e.g. Millipore</td>
			<td>SCR511</td>
			<td>Protocol Step 6.4.&#160; 
			A commercial source of reprogramming vector is listed. We routinely use the 4-in-1 plasmid reported by Voelkel et al (PMID: 20385817) to generate VSV-G-pseudotyped polycistronic reprogramming lentivirus in-house. This plasmid can be obtained by contacting&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:207px;">polybrene</td>
			<td>Santa Cruz Biotechnology</td>
			<td>sc-134220</td>
			<td>Protocol Step 6.4.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:207px;">Irradiated CF1 MEFs</td>
			<td>GlobalStem&#160;</td>
			<td>GSC-6301G</td>
			<td>Protocol Step 6.4.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:207px;">hESC media</td>
			<td>See recipe included in protocol</td>
			<td></td>
			<td>Protocol Step 6.11.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:207px;">SB431542</td>
			<td>Stemgent</td>
			<td>04-0010</td>
			<td>Protocol Step 6.11.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:207px;">PD0325901</td>
			<td>Stemgent</td>
			<td>04-0006</td>
			<td>Protocol Step 6.11.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:207px;">Thiazovivin&#160;</td>
			<td>Stemgent</td>
			<td>04-0017</td>
			<td>Protocol Step 6.11.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:207px;">hESC-qualified Matrigel</td>
			<td>BD Biosciences</td>
			<td>354277</td>
			<td>Protocol Step 6.13.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:207px;">Corning plate, 6 well</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>08-772-1B</td>
			<td>Protocol Step 6.13.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:207px;">mTeSR1</td>
			<td>StemCell</td>
			<td>5850</td>
			<td>Protocol Step 6.13.</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:207px;">250mL disposable filter flask (0.22&#181;m)</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>SCGP-U02-RE&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:207px;">dispase</td>
			<td>StemCell</td>
			<td>7923</td>
			<td>Protocol Step 7.3.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:207px;">DMEM/F12</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>11320-033</td>
			<td>Protocol Step 7.3.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:207px;">cell lifter</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>08-100-240</td>
			<td>Protocol Step 7.4.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">hESC Media**</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Protocol Step 6.11. 
			components should be mixed and then filter sterilized. Media can be kept at 4&#176;C for up to two weeks. When warming media, do not leave at 37&#176;C longer than 15 min</td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:207px;">DMEM-F12 50/50 media</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>&#160;11330-032</td>
			<td>Final Concentration</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:207px;">KO replacement serum (KO-SR)</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>10828-028</td>
			<td align="right">0.2</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:207px;">200mM L-glutamine</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>25030-081</td>
			<td>1mM</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:207px;">55mM &#223;-mercaptoethanol</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>21985-023</td>
			<td>0.1mM</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:207px;">100x non-essential amino acids</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>11140-050</td>
			<td>1x</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:207px;">2ug/mL Basic-Fibroblast Growth Factor (b-FGF)</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>13256-029</td>
			<td>4ng/mL</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

cultivate primary nasal epithelial cells from children and reprogram into induced pluripotent stem cells

Nasal epithelial cells (NECs) are the part of the airways that respond to air pollutants and are the first cells infected with respiratory viruses. They are also involved in many airway diseases through their innate immune response and interaction with immune and airway stromal cells. NECs are of particular interest for studies in children due to their accessibility during clinical visits. Human induced pluripotent stem cells (iPSCs) have been generated from multiple cell types and are a powerful tool for modeling human development and disease, as well as for their potential applications in regenerative medicine. This is the first protocol to lay out methods for successful generation of iPSCs from NECs derived from pediatric participants for research purposes. It describes how to obtain nasal epithelial cells from children, how to generate primary NEC cultures from these samples, and how to reprogram primary NECs into well-characterized iPSCs. Nasal mucosa samples are useful in epidemiological studies related to the effects of air pollution in children, and provide an important tool for studying airway disease. Primary nasal cells and iPSCs derived from them can be a tool for providing unlimited material for patient-specific research in diverse areas of airway epithelial biology, including asthma and COPD research.

Den inledande delen av näsan, som kallas den nasala vestibulen, är det område som omges av brosk 29. Borsten måste gå smidigt förbi detta område i näsan, utöver den nasala ventilen (ostium internum, eller &quot;svarta hål&quot; ses på baksidan av Nare), och provet erhålls från sämre turbinata (Figur 1). De nasala näsmusslan är beniga strukturer som ökar ytan av nosen 29, vilket gör dem till en idealisk plats för provtagning. Områ...

Watch this Scientific Journal Video about Cultivate Primary Nasal Epithelial Cells from Children and Reprogram into Induced Pluripotent Stem Cells at JoVE.com

Cultivate Primary Nasal Epithelial Cells from Children and Reprogram into Induced Pluripotent Stem Cells

Odla Primär Nasal epitelceller från barn och programmera in inducerade pluripotenta stamceller

This publication demonstrates methods for successful sampling and culture of nasal epithelial mucosa from children, and reprogramming these cells to induced Pluripotent Stem Cells (iPSCs).

Nasal epithelial cells (NECs) are the part of the airways that respond to air pollutants and are the first cells infected with respiratory viruses. They ...

Research

JoVE Journal

Developmental Biology

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

Storskalig produktion av Cardiomyocytes från Human pluripotenta stamceller med hjälp av en mycket reproducerbar liten molekyl baserad differentiering protokoll

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

The Production of Pluripotent Stem Cells from Mouse Amniotic Fluid Cells Using a Transposon System

Produktionen av pluripotenta stamceller från mus fostervatten celler med användning av en transposon System

Induced pluripotent stem (iPS) cells are generated from mouse and human somatic cells by forced expression of defined transcription factors using ...

Differentiating Chondrocytes from Peripheral Blood-derived Human Induced Pluripotent Stem Cells

Differentierande kondrocyter från perifert blod härledda humana inducerade plöripotenta stamceller

In this study, we used peripheral blood cells (PBCs) as seed cells to produce chondrocytes via induced pluripotent stem cells (iPSCs) in an ...

Chondrogenic Pellet Formation from Cord Blood-derived Induced Pluripotent Stem Cells

Kondrogen pelletsbildning från Cord Blood-härledda inducerade Pluripotenta stamceller

Human articular cartilage lacks the ability to repair itself. Cartilage degeneration is thus treated not by curative but by conservative treatments. ...

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

Snabb, regisserad differentiering av Retinal Pigment epitelial celler från mänskliga embryonala eller inducerade pluripotenta stamceller

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

Computational Analysis of the Caenorhabditis elegans Germline to Study the Distribution of Nuclei, Proteins, and the Cytoskeleton

Computational Analysis of the Caenorhabditis elegans Germline to Study the Distribution of Nuclei, Proteins, and the Cytoskeleton

Computational analys av den Caenorhabditis elegans könsceller att studera fördelningen av atomkärnor, proteiner och cytoskelettet

The Caenorhabditis elegans (C. elegans) germline is used to study several biologically important processes including stem cell development, apoptosis, and ...

Efficient and Scalable Directed Differentiation of Clinically Compatible Corneal Limbal Epithelial Stem Cells from Human Pluripotent Stem Cells

Effektiv och skalbar riktad differentiering av kliniskt kompatibel korneal limbala epitelial stamceller från mänskliga pluripotenta stamceller

Corneal limbal epithelial stem cells (LESCs) are responsible for continuously renewing the corneal epithelium, and thus maintaining corneal homeostasis ...

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

RNA-baserade omprogrammering av mänskliga primära fibroblaster till inducerade pluripotenta stamceller

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

Efficient Differentiation of Human Pluripotent Stem Cells into Liver Cells

Effektiv differentiering av humana pluripotenta stamceller till leverceller

The liver detoxifies harmful substances, secretes vital proteins, and executes key metabolic activities, thus sustaining life. Consequently, liver ...

Generation of 3D Skin Organoid from Cord Blood-derived Induced Pluripotent Stem Cells

Generation av 3D hud Organoid från sladd blod-derived inducerade pluripotenta stamceller

The skin is the body&#8217;s largest organ and has many functions. The skin acts as a physical barrier and protector of the body and regulates bodily ...