Name: conditional reprogramming of pediatric human esophageal epithelial cells for use in tissue engineering and disease investigation
Uploaded: 2017-03-22T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Conditional Reprogramming of Pediatric Human Esophageal Epithelial Cells for Use in Tissue Engineering and Disease Investigation at JoVE.com

We would like to acknowledge Connecticut Children's Medical Center Strategic Research Funding for supporting this work.

biópsias esofágicas foram obtidos após consentimento informado foi obtido dos pais / responsáveis ​​dos pacientes pediátricos e de acordo com a placa de revisão institucional (IRB # 13-094). 1. esterilização de instrumentos e gelatina Solution <ol><li> forceps autoclave, lâminas de barbear e tesouras antes de manusear do tecido para evitar a contaminação. </li><li> Para fazer 200 ml de solução de gelatina a 0,1%, combinar 200 mL de água destilada com 0,2 g de gelatina. Autoclave e fresco ante...

<ol>
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Os passos mais importantes, a fim de isolar e expandir células epiteliais esofágicas a partir de biópsias de pacientes são: 1) dissociação adequadamente tecido de biopsia com a morte celular mínima; 2) assegurar ROCHA inibidor é adicionado ao meio de cultura de células em cada mudança de meio; 3) Não use mais células alimentadoras do que o recomendado; 4) manter uma cultura asséptica limpo; e 5) células de passagem apenas antes de atingir a confluência. Devido às diferenças ...

engenharia de tecidos e esofagite eosinofílica (EoE) têm sido o foco de pesquisas em muitos laboratórios ao longo da última década. Defeitos congênitos, como a atresia de esôfago, são vistos em aproximadamente 1 em cada 4.000 nascidos vivos, o que resulta no desenvolvimento incompleto do esôfago levando à incapacidade de comer 1. A incidência e prevalência de EoE têm vindo a aumentar desde a identificação da entidade doença em 1993. A incidência de EoE variou entre 0,7 a 10 / 100.000 por pessoa-ano e a prevalência variou de 0,2-43 / 100.000 2. Uma nova abordagem cirúrgica atraente para o tratamento de longo intervalo atresia esofágica consiste na geração de construções de tecido para implante utilizando as células do próprio paciente. Estas células em conjunto com o andaime sintético irá gerar um construto autólogo que não exige imunossupressão. Alguns grupos já começaram a investigar os EUAe de células estaminais, como para engenharia de tecido esofágico 3, bem como a utilização de células epiteliais esofágicas nativas para repovoar a mucosa 4-7. Doenças que estão presentes no esófago do paciente pediátrico são muitas vezes difíceis de diagnosticar ou estudar sem intervenção. Além disso, utilizando modelos animais ou in vitro imortalizado modelos da linha celular para doenças pediátricas como EoE não abranger a patogênese da doença exata ou diferenças específicas dos pacientes 8. Portanto, a capacidade para o estudo do processo de doença de um paciente in vitro, a fim de identificar antigénios específicos de doença desencadeamento, avaliar os mecanismos subjacentes e investigar tratamentos com drogas seria novo e proporcionar aos médicos com informações que podem ajudar no tratamento do paciente. Tem havido muitos tipos de células autólogas ou específicas do paciente que têm sido propostas para utilização em tissue engenharia e estudando patogênese da doença humana. No entanto, alguns destes tipos de células são limitados na sua capacidade para gerar células suficientes de um fenótipo específico para semear um grande andaime ou executar alto rendimento em estudos in vitro. O uso de células-tronco pluripotentes ou multipotentes tem sido o tema de muita discussão pesquisa, no entanto, limitações e insuficiências para o uso dessas células têm sido bem descrito 9. A utilização de células estaminais embrionárias humanas é altamente debatido e apresenta muitas questões éticas. Mais importante, estas células formam teratomas, que são semelhantes a um tumor, se eles não são diferenciados a partir de seu estado pluripotentes antes de entregar os em um hospedeiro vivo 10. Além disso, a utilização de células estaminais embrionárias não seria-específico do paciente e pode desencadear uma resposta alogénica e a necessidade para a supressão imune 10. Induzidas células-tronco pluripotentes (iPSCs) são células pluripotentes que podemser derivado a partir de células do próprio paciente. As células somáticas, tais como as células da pele, pode ser induzido para um estado pluripotente usando uma variedade de técnicas de integração e não-integrativos. Essas células, então, servir como uma fonte de células específicas do paciente para engenharia de tecidos ou de investigação da doença. A integração de material genético indesejado para estas células é uma preocupação muitos descreveram e mesmo sequências são completamente removidos iPSCs aparecem para conservar uma &quot;memória&quot; epigenética para o tipo de célula a partir da qual eles foram derivados 11. Estas células também irá formar teratomas in vivo, se não diferenciadas antes do transplante 11. Muitos protocolos de diferenciação têm sido investigados concentrando-se em linhagens epiteliais 12, 13, 14, no entanto, é muito importante notar que os tipos de células que resultam no final de diferenciação não são homogéneos e óomente possuir uma fracção do tipo de células de interesse. Isto resulta em baixo rendimento e a necessidade de purificar o tipo de célula desejado. Embora iPSCs são uma potencial fonte de células específicas do paciente, o processo para obter um tipo de células de interesse, quer para a engenharia de tecidos ou de investigação da doença é muito ineficiente. Células epiteliais humanas foram isolados com sucesso a partir de uma variedade de ambos os tecidos doentes e não doentes no corpo humano, incluindo: 15 pulmão, de mama 16, 17 intestino delgado, cólon 18, 19 da bexiga e do esófago 20. É importante notar que as células humanas primárias têm um número finito de passagens em que o fenótipo é mantida 21, 22. Infelizmente, isto significa que o número de células necessário para a investigação da doença ou para semear um andaime engenhariapara o implante não pode ser alcançado. Portanto, as novas técnicas são necessários para expandir células do paciente enquanto ainda mantém um fenótipo epitelial. Reprogramação condicional de células epiteliais normais e cancerosos utilizando células alimentadoras e inibidor ROCHA foi descrito em 2012 por Liu et al. 2 3. Esta técnica foi utilizada para expandir células epiteliais cancerosas obtidos a partir de biópsias de câncer de próstata e de mama, utilizando células de alimentação irradiadas, inibidor ROCHA e médias reprogramação condicional. O objetivo era gerar células suficientes para ensaios in vitro, como o rastreio de drogas. Esta técnica é capaz de se expandir células epiteliais indefinidamente por &quot;reprogramar&quot; as células para um tronco ou progenitoras estado semelhante, que é altamente proliferativo. Foi demonstrado que estas células são não-tumorigénico e não possuem a capacidade para formar teratomas 23, 24. Além disso, nenhumanomalias cromossómicas ou manipulações genéticas estavam presentes após passaging estas células em cultura usando esta técnica 23, 24. Mais importante ainda, essas células só são capazes de se diferenciar em células do tipo nativo de interesse. Portanto, esta técnica oferece um grande reservatório de células epiteliais específicos do paciente para investigação da doença ou engenharia de tecidos sem a necessidade de imortalização. A obtenção de tecido epitelial de um órgão específico, a fim de estudar processos de doença é muitas vezes limitada e nem sempre é possível, devido ao risco de paciente. Para os pacientes que sofrem de doença ou defeitos esofágico, recuperação endoscópica biópsia é uma abordagem minimamente invasiva para a obtenção de tecido epitelial que podem ser dissociados e condicionalmente reprogramadas de modo a proporcionar uma fonte de células indefinida que é específico para a mucosa do esófago que do paciente. Isso, então, permite estudos in vitrodas células epiteliais para avaliar os processos de doença e tela para potenciais agentes terapêuticos. Um processo de doença que poderiam beneficiar grandemente de esta abordagem é esofagite eosinofílica, que tem sido descrita como doença alérgica do esófago 8. Testes de alergia, bem como abordagens terapêuticas poderiam ser avaliada in vitro utilizando as próprias células epiteliais do paciente e estes dados podem então ser transmitida para o médico assistente para desenvolver planos de tratamento individualizado. A técnica de reprogramação condicional em conjunto com a obtenção de biópsias endoscópicas de pacientes pediátricos oferece a capacidade de expandir as células epiteliais do esôfago normais por tempo indeterminado a partir de qualquer paciente. Esta fonte de células poderiam, portanto, ser agrupado em conjunto com andaimes natural ou sintética para fornecer uma opção cirúrgica específica para cada paciente por defeitos, doença ou trauma. Ter um número de celular por tempo indeterminado ajudaria engenharia construções de esôfago que possuem uma completamente reseededlúmen com células epiteliais esofágicas, a fim de ajudar a facilitar a regeneração dos tipos de células restantes.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="843">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:385px;">Primocin</td>
			<td style="width:172px;">InVivogen</td>
			<td style="width:119px;">ant-pm2</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:385px;">Isopentane</td>
			<td style="width:172px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">277258-1L</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:385px;">Gelatin From Porcine Skin</td>
			<td style="width:172px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">G1890-100G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:385px;">DMEM</td>
			<td style="width:172px;">Thermofisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">11965092</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:385px;">Cryomold</td>
			<td style="width:172px;">TissueTek</td>
			<td style="width:119px;">4565</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:385px;">Cryomatrix OCT</td>
			<td style="width:172px;">Thermofisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">6769006</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:385px;">15ml Conical Tubes</td>
			<td style="width:172px;">Denville Scientific</td>
			<td style="width:119px;">C1017-p</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:385px;">Complete Keratinocyte Serum Free Medium</td>
			<td style="width:172px;">Thermofisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">10724011</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:385px;">Penicillin Streptomycin</td>
			<td style="width:172px;">Thermofisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">15140122</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:385px;">Glutamax</td>
			<td style="width:172px;">Thermofisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">35050061</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:385px;">Insulin Solution</td>
			<td style="width:172px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">I9278-5ml</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:385px;">Human Epidermal Growth Factor (EGF)</td>
			<td style="width:172px;">Peprotech</td>
			<td style="width:119px;">AF-100-15</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:385px;">ROCK Inhibitor (Y-27632)</td>
			<td style="width:172px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">125410</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:385px;">F-12 Medium&#160;</td>
			<td style="width:172px;">Thermofisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">11765054</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:385px;">Fetal Bovine Serum</td>
			<td style="width:172px;">Denville Scientific</td>
			<td style="width:119px;">FB5001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:385px;">Dispase</td>
			<td style="width:172px;">Thermofisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">17105041</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:385px;">0.05% Trypsin-EDTA</td>
			<td style="width:172px;">Thermofisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">25300062</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:385px;">0.25% Trypsin-EDTA</td>
			<td style="width:172px;">Thermofisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">25200072</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:385px;">100mm Dishes</td>
			<td style="width:172px;">Denville Scientific</td>
			<td style="width:119px;">T1110-20</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:385px;">150mm Dishes</td>
			<td style="width:172px;">Denville Scientific</td>
			<td>T1115</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:385px;">50ml Conicals</td>
			<td style="width:172px;">Denville Scientific</td>
			<td style="width:119px;">&#160; C1062-9&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:385px;">Phosphate Buffered Saline Tablets</td>
			<td style="width:172px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">BP2944-100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:385px;">5ml Pipettes</td>
			<td style="width:172px;">Fisher Scientific</td>
			<td>1367811D</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:385px;">10ml Pipettes</td>
			<td style="width:172px;">Fisher Scientific</td>
			<td>1367811E</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:385px;">25ml Pipettes</td>
			<td style="width:172px;">Fisher Scientific</td>
			<td>1367811</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:385px;">9&#34; Pasteur Pipettes</td>
			<td style="width:172px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">13-678-20D</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:385px;">NIH 3T3 Cells</td>
			<td style="width:172px;">ATCC</td>
			<td style="width:119px;">CRL1658</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

conditional reprogramming of pediatric human esophageal epithelial cells for use in tissue engineering and disease investigation

Identifying and expanding patient-specific cells in culture for use in tissue engineering and disease investigation can be very challenging. Utilizing various types of stem cells to derive cell types of interest is often costly, time consuming and highly inefficient. Furthermore, undesired cell types must be removed prior to using this cell source, which requires another step in the process. In order to obtain enough esophageal epithelial cells to engineer the lumen of an esophageal construct or to screen therapeutic approaches for treating esophageal disease, native esophageal epithelial cells must be expanded without altering their gene expression or phenotype. Conditional reprogramming of esophageal epithelial tissue offers a promising approach to expanding patient-specific esophageal epithelial cells. Furthermore, these cells do not need to be sorted or purified and will return to a mature epithelial state after removing them from conditional reprogramming culture. This technique has been described in many cancer screening studies and allows for indefinite expansion of these cells over multiple passages. The ability to perform esophageal screening assays would help revolutionize the treatment of pediatric esophageal diseases like eosinophilic esophagitis by identifying the trigger mechanism causing the patient's symptoms. For those patients who suffer from congenital defect, disease or injury of the esophagus, this cell source could be used as a means to seed a synthetic construct for implantation to repair or replace the affected region.

Um resumo das principais etapas isolar células epiteliais do esôfago de biópsias de pacientes estão resumidos na Figura 1. As colónias de células epiteliais vai formar em cerca de 4-5 dias e vai ser rodeado por células de alimentação de fibroblastos (Figura 2A). À medida que essas colônias expandir eles vão fundir-se com outras colónias para formar grandes colônias (Figura 2B). Uma vez que as culturas se tornaram 70% conflu...

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Conditional Reprogramming of Pediatric Human Esophageal Epithelial Cells for Use in Tissue Engineering and Disease Investigation

Expansão de células epiteliais humanas esofágicas pediátricos utilizando reprogramação condicional fornece investigadores com uma população específica no paciente de células que pode ser utilizada para engenharia construções esofágicas autólogo para implantação para tratar defeitos ou ferimentos e servir como um reservatório para ensaios de pesquisa de terapêuticos.

Reprogramação condicional de células Pediátrica Humano esofágico epiteliais para uso em Engenharia de Tecidos e Doença de Investigação

Identifying and expanding patient-specific cells in culture for use in tissue engineering and disease investigation can be very challenging. Utilizing ...

Research

JoVE Journal

Developmental Biology

Live Imaging of Mouse Secondary Palate Fusion

Imagem ao vivo do mouse Fusão do palato secundário

The fusion of the secondary palatal shelves to form the intact secondary palate is a key process in mammalian development and its disruption can lead to ...

Biologia do Desenvolvimento

Horizontal Whole Mount: A Novel Processing and Imaging Protocol for Thick, Three-dimensional Tissue Cross-sections of Skin

Horizontal Whole Mount: um protocolo de processamento e imagem de Novel para secções transversais grossas de tecidos tridimensionais

Processing a tissue of interest to generate a microscopic image that supports a scientific argument can be challenging. The acquisition of high-quality ...

Evaluation of Injury-induced Senescence and In Vivo Reprogramming in the Skeletal Muscle

Evaluation of Injury-induced Senescence and In Vivo Reprogramming in the Skeletal Muscle

Avaliação da senescência induzida por lesão e na Vivo reprogramação no músculo esquelético

Cellular senescence is a stress response that is characterized by a stable cellular growth arrest, which is important for many physiological and ...

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

Rápida, dirigida a diferenciação de células epiteliais de pigmento Retinal de células-tronco humanas embrionárias ou induzida de Pluripotent

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

Real-time Measurement of Epithelial Barrier Permeability in Human Intestinal Organoids

Medição em tempo real da permeabilidade da barreira epitelial no Organoids Intestinal humana

Advances in 3D culture of intestinal tissues obtained through biopsy or generated from pluripotent stem cells via directed differentiation, have resulted ...

A Simplified and Efficient Method to Isolate Primary Human Keratinocytes from Adult Skin Tissue

Um método simplificado e eficiente para isolar os queratinócitos humanos primários do tecido da pele de adultos

Primary human keratinocytes isolated from fresh skin tissues and their expansion in vitro have been widely used for laboratory research and for clinical ...

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

Reversão química de células-tronco pluripotentes humanas convencionais para um estado de ingenuidade com potência melhorada Multilineage diferenciação

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 ...

Engineering Transplantation-suitable Retinal Pigment Epithelium Tissue Derived from Human Embryonic Stem Cells

Engenharia de tecido de epitélio do pigmento da retina transplante-apropriado derivado de células estaminais embrionárias humanas

Several pathological conditions of the eye affect the functionality and/or the survival of the retinal pigment epithelium (RPE). These include some forms ...

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

Baseado em RNA reprogramação de fibroblastos humanos primários em células-tronco pluripotentes induzidas

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

In Vitro Generation of Somite Derivatives from Human Induced Pluripotent Stem Cells

Na geração de Vitro do Somite derivados de humanos induzida por células tronco pluripotentes

In response to signals such as WNTs, bone morphogenetic proteins (BMPs), and sonic hedgehog (SHH) secreted from surrounding tissues, somites (SMs) give ...