Name: preparation of plasma membrane vesicles from bone marrow mesenchymal stem cells for potential cytoplasm replacement therapy
Uploaded: 2017-05-18T15:00:00
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Questa ricerca è stata sostenuta dalla Fondazione Li Ka Shing, il Guangdong University High Level Project &quot;Green Technologies for Marine Industries&quot;, la Fondazione della Scienza Naturale della Cina (http://www.nsfc.gov.cn/ Grant No. 30971665, 81172894, 81370925) e il Dipartimento per l&#39;istruzione del Guangdong (http://www.gdhed.edu.cn/ Grant No.cxzd1123).

I topi BALB / c da 8 a 12 settimane sono stati acquistati da Shanghai Experimental Animal Center (Shanghai, Cina) e raccolti in una struttura specifica per gli animali patogeni e climatizzata. La cura degli animali e le procedure sperimentali sono state conformi agli orientamenti per l&#39;uso e la cura degli animali da laboratorio istituiti dall&#39;Università Shantou. 1. Montaggio dell&#39;apparecchio <ol><li> Per garantire la sterilità, accendere la luce UV di un cofano di tessuto per...

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	<li>Abe, A., Miyanohara, A., Friedmann, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhanced+gene+transfer+with+fusogenic+liposomes+containing+vesicular+stomatitis+virus+G+glycoprotein.">Enhanced gene transfer with fusogenic liposomes containing vesicular stomatitis virus G glycoprotein.</a> J Virol. 72 (7), 6159-6163 (1998).</li><li>Dolatabadi, J., Valizadeh, H., Hamishehkar, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Solid+lipid+nanoparticles+as+efficient+drug+and+gene+delivery+systems:+recent+breakthroughs.">Solid lipid nanoparticles as efficient drug and gene delivery systems: recent breakthroughs.</a> Adv Pharm Bull. 5 (2), 151-159 (2015).</li><li>Torchilin, V. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multifunctional,+stimuli-sensitive+nanoparticulate+systems+for+drug+delivery.">Multifunctional, stimuli-sensitive nanoparticulate systems for drug delivery.</a> Nat Rev Drug Discov. 13 (11), 813-827 (2014).</li><li>Wolf, D. P., Mitalipov, N., Mitalipov, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mitochondrial+replacement+therapy+in+reproductive+medicine.">Mitochondrial replacement therapy in reproductive medicine.</a> Trends Mol Med. 21 (2), 68-76 (2015).</li><li>L&#243;pez-Otin, C., Blasco, M. A., Partridge, L., Serrano, M., Kroemer, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+hallmarks+of+aging.">The hallmarks of aging.</a> Cell. 153 (6), 1194-1217 (2013).</li><li>Plakkal, J., Paul, A. A., Goo, Y. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lipid+droplet-associated+proteins+in+atherosclerosis.">Lipid droplet-associated proteins in atherosclerosis.</a> Mol Med Rep. 13 (6), 4527-4534 (2016).</li><li>Hoppener, J. W. M., Ahren, B., Lips, C. J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Islet+amyloid+and+type+2+diabetes+mellitus.">Islet amyloid and type 2 diabetes mellitus.</a> N Engl J Med. 343 (6), 411-419 (2000).</li><li>Jagust, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Is+amyloid-&#946;+harmful+to+the+brain?+Insights+from+human+imaging+studies.">Is amyloid-&#946; harmful to the brain? Insights from human imaging studies.</a> Brain. 139 (Pt 1), 23-30 (2016).</li><li>Naidoo, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+endoplasmic+reticulum+stress+response+and+aging.">The endoplasmic reticulum stress response and aging.</a> Rev Neurosci. 20 (1), 23-37 (2009).</li><li>Cuervo, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Autophagy+and+aging:+keeping+that+old+broom+working.">Autophagy and aging: keeping that old broom working.</a> Trends Genet. 24 (12), 604-612 (2008).</li><li>Bratic, A., Larsson, N. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+role+of+mitochondria+in+aging.">The role of mitochondria in aging.</a> J Clin Invest. 123 (3), 951-957 (2013).</li><li>Lin, H. P., 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=Incorporation+of+VSV-G+produces+fusogenic+plasma+membrane+vesicles+capable+of+efficient+transfer+of+bioactive+macromolecules+and+mitochondria.">Incorporation of VSV-G produces fusogenic plasma membrane vesicles capable of efficient transfer of bioactive macromolecules and mitochondria.</a> Biomed Microdevices. 18 (3), 41 (2016).</li><li>Riekstina, U., 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=Embryonic+stem+cell+marker+expression+pattern+in+human+mesenchymal+stem+cells+derived+from+bone+marrow,+adipose+tissue,+heart+and+dermis.">Embryonic stem cell marker expression pattern in human mesenchymal stem cells derived from bone marrow, adipose tissue, heart and dermis.</a> Stem Cell Rev. 5 (4), 378-386 (2009).</li><li>Purandare, B., Teklemariam, T., Zhao, L. M., Hantash, B. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Temporal+HLA+profiling+and+immunomodulatory+effects+of+human+adult+bone+marrow-+and+adipose-derived+mesenchymal+stem+cells.">Temporal HLA profiling and immunomodulatory effects of human adult bone marrow- and adipose-derived mesenchymal stem cells.</a> Regen Med. 9 (1), 67-79 (2014).</li><li>Nemeth, K., Mayer, B., Sworder, B. J., Kuznetsov, S. A., Mezey, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+practical+guide+to+culturing+mouse+and+human+bone+marrow+stromal+cells.">A practical guide to culturing mouse and human bone marrow stromal cells.</a> Curr Protoc Immunol. 102, (2013).</li><li>Shahabipour, F., 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=Exosomes:+Nanoparticulate+tools+for+RNA+interference+and+drug+delivery.">Exosomes: Nanoparticulate tools for RNA interference and drug delivery.</a> J Cell Physiol. , (2017).</li><li>Lamichhane, T. N., 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=Emerging+roles+for+extracellular+vesicles+in+tissue+engineering+and+regenerative+medicine.">Emerging roles for extracellular vesicles in tissue engineering and regenerative medicine.</a> Tissue Eng B. 21 (1), 45-54 (2015).</li><li>Baumgart, T., 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=Large-scale+fluid/fluid+phase+separation+of+proteins+and+lipids+in+giant+plasma+membrane+vesicles.">Large-scale fluid/fluid phase separation of proteins and lipids in giant plasma membrane vesicles.</a> Proc Natl Acad Sci. 104 (9), 3165-3170 (2007).</li><li>Sezgin, E., 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=Elucidating+membrane+structure+and+protein+behavior+using+giant+plasma+membrane+vesicles.">Elucidating membrane structure and protein behavior using giant plasma membrane vesicles.</a> Nat Protoc. 7 (6), 1042-1051 (2012).</li><li>Lingwood, D., Ries, J., Schwille, P., Simons, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasma+membranes+are+poised+for+activation+of+raft+phase+coalescence+at+physiological+temperature.">Plasma membranes are poised for activation of raft phase coalescence at physiological temperature.</a> Proc Natl Acad Sci. 105 (29), 10005-10010 (2008).</li><li>Pandey, A. P., Sawant, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polyethylenimine:+A+versatile,+multifunctional+non-viral+vector+for+nucleic+acid+delivery.">Polyethylenimine: A versatile, multifunctional non-viral vector for nucleic acid delivery.</a> Mater Sci Eng C Mater Biol Appl. 68, 904-918 (2016).</li></ol>

Cytoplasm replacement therapy as proposed in this manuscript has unique advantages over other reported approaches such as gene, molecular, and cell therapy. PMVs generated from BMSCs encapsulate not only the products of stemness genes but also intact cellular organelles, which are essential to remedy the ageing phenotypes associated with senescence. When young cytoplasm is delivered to senescent cells, the malfunctioning mechanisms may gain a brief relief; at the same time, the epigenome could be reprogrammed and invigor...

<html> Una grande quantità di sforzi è stata dedicata alla creazione di approcci per terapie di sostituzione di geni, enzimi e cellule. Ciò ha portato a grandi scoperte e persino alle applicazioni cliniche 1 , 2 , 3 . Recentemente, una controversa terapia sostitutiva di mitocondri basata sulla tecnologia di trasferimento del nucleo è stata applicata alla fecondazione in vitro per le donne di età avanzata o con una mutazione letale del DNA mitocondriale 4 . I difetti riscontrati nelle malattie legate all&#39;età, tra cui l&#39;aterosclerosi, il diabete di tipo 2, la malattia di Alzheimer e il cancro, sono di solito multi-faceted. È stato documentato che l&#39;accumulo di gocce lipidiche; La deposizione di proteine ​​amiloide; La conservazione delle proteine ​​dispiegate nel reticolo endoplasmatico; E proteasomi difettosi, autofaggo e mitocondri contribuiscono allo sviluppo o all&#39;aggravamento di queste malattie&quot;Xref&quot;&gt; 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11 . Attualmente, non esiste un meccanismo disponibile per la rimozione diretta del malfunzionamento nel citosolo e negli organi, che provoca senescenza e fenotipi di invecchiamento. Abbiamo già riferito sulla generazione di vescicole a membrana plasmatica (PMV) attraverso l&#39;estrusione meccanica delle cellule dei mammiferi 12 . Ad eccezione del nucleo, i componenti della membrana o del citosolo, tra cui proteine ​​e RNA, nonché gli organelli, come i mitocondri, sono stati trovati nei PMV. In sostanza, un PMV può essere considerato come una cellula enucleata in miniatura. Ancora più importante, la fusione di PMV con cellule Rho0 carenti di mitocondri ha ripristinato l&#39;attività mitotica in normali condizioni di coltura. Questa è la prima relazione su establiUn approccio potenzialmente efficiente per la terapia sostitutiva del citoplasma. Le cellule staminali mesenchimali del midollo osseo (BMSC) sono cellule progenitrici multipotenti generate genericamente dal midollo osseo e sono facilmente espandibili nella coltura. I marcatori delle cellule staminali embrionali Oct4, Nanog e SOX2 sono stati rilevati a bassi livelli nei MSC 13 . L&#39;attività della telomerasi è anche misurabile. Inoltre, l&#39;assenza di molecole coestimolanti e molecole di Classe II dell&#39;antigene delle cellule umane (HLA), nonché la bassa espressione di HLA di classe I su MSC, li rendono le cellule ideali per l&#39;uso allogeneico o &quot;off-the-shelf&quot; Sia la medicina rigenerativa che le applicazioni immunomodulatorie 14 . Qui descriviamo come preparare PMV da BMSC del mouse attraverso l&#39;estrusione attraverso una membrana di policarbonato con pori da 3 μm, determinare l&#39;esistenza di mitocondri e esaminare la manutenzione del potenziale delle membrane nei PMV utilizzando confocAl microscopio, preparare PMV concentrati ma non aggregati per centrifugazione e effettuare l&#39;iniezione in vivo di PMV nel muscolo gastrocnemico dei topi.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>IsoporeTM membranes</td>
			<td>Millipore</td>
			<td>TSTP04700</td>
			<td>3 mm pore</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Disposable filter unit</td>
			<td>Xinya, Shanghai, China</td>
			<td>25 mm</td>
			<td>Medical grade polypropylene</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Insulin syringe</td>
			<td>BD</td>
			<td>328446</td>
			<td>1 ml</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>pN1-EGFP</td>
			<td>Clontech</td>
			<td>&#160;6085-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MitoTracker</td>
			<td>Molecular Probes</td>
			<td>M7514</td>
			<td>Green FM, 1 &#956;M</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>JC-1</td>
			<td>Beyotime, Haimen, China</td>
			<td>C2006</td>
			<td>10 mg/ml</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CM-DiI</td>
			<td>Beyotime, Haimen, China</td>
			<td>C1036</td>
			<td>10 mM</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PEI</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>P3143</td>
			<td>Mn = 75000</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluorescence Microscope</td>
			<td>Nikon</td>
			<td>Eclipse TE 2000</td>
			<td>With CCD camera</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Confocol Microscope</td>
			<td>Carl Zeiss</td>
			<td>LSM 510 Meta</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PolyJet</td>
			<td>SigaGen</td>
			<td>SL100688</td>
			<td>For cell transfection</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

preparation of plasma membrane vesicles from bone marrow mesenchymal stem cells for potential cytoplasm replacement therapy

Abbiamo già riferito sulla generazione di vescicole a membrana plasmatica (PMV) attraverso l&#39;estrusione meccanica delle cellule dei mammiferi. La fusione di PMV con cellule Rho0 carenti di mitocondriali ha ripristinato l&#39;attività mitotica in condizioni normali di coltura. L&#39;aterosclerosi, il diabete di tipo 2, la malattia di Alzheimer e il cancro sono malattie legate all&#39;età che sono state riportate per essere associate a più difetti meccanici e funzionali nel citosolo e negli organelli di una varietà di tipi di cellule. Le cellule staminali mesenchimali del midollo osseo (BMSC) rappresentano una popolazione cellulare unica dal midollo osseo che possiede capacità di auto-rinnovamento pur mantenendo la loro multipotenza. L&#39;integrazione di cellule di senescenza con giovane citoplasma da BMSC autologhe attraverso la fusione di PMV fornisce un approccio promettente per migliorare o addirittura invertire i fenotipi associati all&#39;età. Questo protocollo descrive come preparare PMV da BMSC tramite estrusione attraverso una membrana policarbonato con 3Determinare l&#39;esistenza di mitocondri e esaminare la conservazione del potenziale delle membrane all&#39;interno di PMV usando un microscopio confocale, concentrare PMV mediante centrifugazione e effettuare l&#39;iniezione in vivo di PMV nel muscolo gastrocnemico dei topi.

La chiave per una buona preparazione dei PMV dipende fortemente dal corretto montaggio dell&#39;unità filtrante ( Figura 1 ), che può essere testato spingendo 1 mL di PBS attraverso la membrana. Se si verifica una perdita, riassemblare l&#39;unità filtrante e provare nuovamente. Tuttavia, la perdita può essere verificata solo in modo affidabile quando le cellule vengono spinte attraverso la membrana. Se solo pochi PMV vengono rilevati sotto un normale microscopio uti...

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Preparation of Plasma Membrane Vesicles from Bone Marrow Mesenchymal Stem Cells for Potential Cytoplasm Replacement Therapy

Le malattie legate all&#39;età sono associate a più difetti nei componenti del citoplasma. Qui presentiamo un protocollo per preparare vescicole a membrana plasmatica dalle cellule staminali mesenchimali del midollo osseo. Questa tecnica potrebbe essere potenzialmente utilizzata come mezzo di terapia sostitutiva per citoplasma per migliorare o addirittura invertire i fenotipi associati all&#39;età.

Preparazione di vescicole a membrana plasmatica da cellule staminali mesenchimali del midollo osseo per potenziali terapie di sostituzione del citoplasma

We have previously reported on the generation of plasma membrane vesicles (PMVs) through the mechanical extrusion of mammalian cells. The fusion of PMVs ...

Research

JoVE Journal

Developmental Biology

Isolation of Human Mesenchymal Stem Cells and their Cultivation on the Porous Bone Matrix

Isolamento di cellule staminali mesenchimali umane e la loro coltivazione in poroso Bone Matrix

Mesenchymal stem cells (MSCs) have a differentiation potential towards osteoblastic lineage when they are stimulated with soluble factors or specific ...

Ricerca

Biologia dello sviluppo

An Enzymatic Method to Rescue Mesenchymal Stem Cells from Clotted Bone Marrow Samples

Un metodo enzimatico per salvare cellule staminali mesenchimali da coagulata midollo osseo da analizzare

Mesenchymal stem cells (MSCs) - usually obtained from bone marrow - often require expansion culture. Our protocol uses clinical grade urokinase to degrade ...

Isolation and Expansion of Mesenchymal Stem/Stromal Cells Derived from Human Placenta Tissue

Isolamento e l&#39;espansione delle staminali mesenchimali stromali derivate / cellule da placenta umana Tissue

Mesenchymal stem/stromal cells (MSC) are promising candidates for use in cell-based therapies. In most cases, therapeutic response appears to be cell-dose ...

Isolating Mesangiogenic Progenitor Cells (MPCs) from Human Bone Marrow

Isolating Mesangiogenic Progenitor Cells MPCs from Human Bone Marrow

Isolare le cellule progenitrici Mesangiogenic (PPM) da midollo osseo umano

In a research study aimed to isolate human bone marrow (hBM)-derived Mesenchymal Stromal Cells (MSCs) for clinical applications, we identified a novel ...

Temporal Ordering of Dynamic Expression Data from Detailed Spatial Expression Maps

Temporale ordinazione di espressione Dynamic Data di espressione spaziale dettagliata Mappe

During somitogenesis, pairs of epithelial somites form in a progressive manner, budding off from the anterior end of the pre-somitic mesoderm (PSM) with a ...

Isolation and Characterization of Mesenchymal Stromal Cells from Human Umbilical Cord and Fetal Placenta

Isolamento e caratterizzazione di cellule mesenchimali stromali dal Cordone ombelicale e placenta fetale

The human umbilical cord (UC) and placenta are non-invasive, primitive and abundant sources of mesenchymal stromal cells (MSCs) that have increasingly ...

Bioengineering of Humanized Bone Marrow Microenvironments in Mouse and Their Visualization by Live Imaging

Bioingegneria dei microrganismi del midollo osseo umano nel mouse e la loro visualizzazione mediante imaging live

Human hematopoietic stem cells (HSCs) reside in the bone marrow (BM) niche, an intricate, multifactorial network of components producing cytokines, growth ...

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

Supporto orizzontale intero: un protocollo di elaborazione e imaging novello per le sezioni trasversali tessute spesse e tridimensionali della pelle

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

Isolation, Culture, and Differentiation of Bone Marrow Stromal Cells and Osteoclast Progenitors from Mice

Isolamento, la cultura e la differenziazione delle cellule stromali del midollo osseo e dei progenitori degli osteoclasti dai topi

Bone marrow stromal cells (BMSCs) constitute a cell population routinely used as a representation of mesenchymal stem cells in vitro. They reside within ...

Single-cell Photoconversion in Living Intact Zebrafish

Cella singola fotoconversione in Zebrafish intatto vivente

Animal and plant tissue is composed of distinct populations of cells. These cells interact over time to build and maintain the tissue and can cause ...