Name: integration free derivation of human induced pluripotent stem cells using laminin 521 matrix
Uploaded: 2017-07-07T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Integration Free Derivation of Human Induced Pluripotent Stem Cells Using Laminin 521 Matrix at JoVE.com

עבודה זו נתמכה על ידי SSF (B13-0074) וסוכני מימון של VINNOVA (2016-04134).

האוסף של חומר המטופל ו הגזירה של תאים hiPS מאושר על ידי מועצת המנהלים של סקירה אתית, שטוקהולם, 28 מרס 2012, מספר רישום: 2012 / 208-31 / 3. צעדים תרבות תאים צריך להתבצע בארונות biosafety אלא אם כן צוין אחרת. תמיד תרגול טכניקות טיפול סטרילית בעת עבודה עם תאים. אפשר מדיה, צלחות ריאגנטים להגי...

<ol>
	<li>Takahashi, 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=Induction+of+pluripotent+stem+cells+from+adult+human+fibroblasts+by+defined+factors.">Induction of pluripotent stem cells from adult human fibroblasts by defined factors.</a> Cell. 131 (5), 861-872 (2007).</li><li>Jin, Z. B., Okamoto, S., Xiang, P., Takahashi, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Integration-free+induced+pluripotent+stem+cells+derived+from+retinitis+pigmentosa+patient+for+disease+modeling.">Integration-free induced pluripotent stem cells derived from retinitis pigmentosa patient for disease modeling.</a> Stem Cells Transl Med. 1 (6), 503-509 (2012).</li><li>Zhou, H., Ding, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evolution+of+induced+pluripotent+stem+cell+technology.">Evolution of induced pluripotent stem cell technology.</a> Curr Opin Hematol. 17 (4), 276-280 (2010).</li><li>Thomson, J. 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=Embryonic+stem+cell+lines+derived+from+human+blastocysts.">Embryonic stem cell lines derived from human blastocysts.</a> Science. 282 (5391), 1145-1147 (1998).</li><li>Hovatta, O., 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=A+culture+system+using+human+foreskin+fibroblasts+as+feeder+cells+allows+production+of+human+embryonic+stem+cells.">A culture system using human foreskin fibroblasts as feeder cells allows production of human embryonic stem cells.</a> Hum Reprod. 18 (7), 1404-1409 (2003).</li><li>Ludwig, T. 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=Feeder-independent+culture+of+human+embryonic+stem+cells.">Feeder-independent culture of human embryonic stem cells.</a> Nat Methods. 3 (8), 637-646 (2006).</li><li>Rodin, 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=Long-term+self-renewal+of+human+pluripotent+stem+cells+on+human+recombinant+laminin-511.">Long-term self-renewal of human pluripotent stem cells on human recombinant laminin-511.</a> Nat Biotech. 28 (6), 611-615 (2010).</li><li>Chen, G., 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+conditions+for+human+iPSC+derivation+and+culture.">Chemically defined conditions for human iPSC derivation and culture.</a> Nat Meth. 8 (5), 424-429 (2011).</li><li>Rodin, S., Antonsson, L., Hovatta, O., Tryggvason, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Monolayer+culturing+and+cloning+of+human+pluripotent+stem+cells+on+laminin-521-based+matrices+under+xeno-free+and+chemically+defined+conditions.">Monolayer culturing and cloning of human pluripotent stem cells on laminin-521-based matrices under xeno-free and chemically defined conditions.</a> Nat Protoc. 9 (10), 2354-2368 (2014).</li><li>Rodin, 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=Clonal+culturing+of+human+embryonic+stem+cells+on+laminin-521/E-cadherin+matrix+in+defined+and+xeno-free+environment.">Clonal culturing of human embryonic stem cells on laminin-521/E-cadherin matrix in defined and xeno-free environment.</a> Nat Commun. 5, 3195 (2014).</li><li>Fusaki, N., Ban, H., Nishiyama, A., Saeki, K., Hasegawa, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Efficient+induction+of+transgene-free+human+pluripotent+stem+cells+using+a+vector+based+on+Sendai+virus,+an+RNA+virus+that+does+not+integrate+into+the+host+genome.">Efficient induction of transgene-free human pluripotent stem cells using a vector based on Sendai virus, an RNA virus that does not integrate into the host genome.</a> Proc Jpn Acad Ser B Phys Biol Sci. 85 (8), 348-362 (2009).</li><li>Warren, 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=Highly+Efficient+Reprogramming+to+Pluripotency+and+Directed+Differentiation+of+Human+Cells+with+Synthetic+Modified+mRNA.">Highly Efficient Reprogramming to Pluripotency and Directed Differentiation of Human Cells with Synthetic Modified mRNA.</a> Cell Stem Cell. 7 (5), 618-630 (2010).</li><li>Unger, C., Skottman, H., Blomberg, P., Dilber, M. S., Hovatta, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Good+manufacturing+practice+and+clinical-grade+human+embryonic+stem+cell+lines.">Good manufacturing practice and clinical-grade human embryonic stem cell lines.</a> Hum Mol Genet. 17 (R1), R48-R53 (2008).</li><li>Martin, M. J., Muotri, A., Gage, F., Varki, A. <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+cells+express+an+immunogenic+nonhuman+sialic+acid.">Human embryonic stem cells express an immunogenic nonhuman sialic acid.</a> Nat Med. 11 (2), 228-232 (2005).</li><li>Kele, 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=Generation+of+human+iPS+cell+line+CTL07-II+from+human+fibroblasts,+under+defined+and+xeno-free+conditions.">Generation of human iPS cell line CTL07-II from human fibroblasts, under defined and xeno-free conditions.</a> Stem Cell Research. 17 (3), 474-478 (2016).</li><li>Uhlin, 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=Derivation+of+human+iPS+cell+lines+from+monozygotic+twins+in+defined+and+xeno+free+conditions.">Derivation of human iPS cell lines from monozygotic twins in defined and xeno free conditions.</a> Stem Cell Research. 18, 22-25 (2017).</li><li>. Biosafety in Microbiological and Biomedical Laboratories Available from: <a target="_blank" href="https://www.cdc.gov/biosafety/publications/bmbl5/bmbl.pdf">https://www.cdc.gov/biosafety/publications/bmbl5/bmbl.pdf</a> (2009)</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> Mol Med. 6 (2), 88-95 (2000).</li><li>Chen, K. G., Mallon, B. S., McKay, R. D., Robey, P. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+pluripotent+stem+cell+culture:+considerations+for+maintenance,+expansion,+and+therapeutics.">Human pluripotent stem cell culture: considerations for maintenance, expansion, and therapeutics.</a> Cell Stem Cell. 14 (1), 13-26 (2014).</li><li>Jacobs, 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=Higher-Density+Culture+in+Human+Embryonic+Stem+Cells+Results+in+DNA+Damage+and+Genome+Instability.">Higher-Density Culture in Human Embryonic Stem Cells Results in DNA Damage and Genome Instability.</a> Stem Cell Reports. 6 (3), 330-341 (2016).</li><li>Schlaeger, T. 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=A+comparison+of+non-integrating+reprogramming+methods.">A comparison of non-integrating reprogramming methods.</a> Nat Biotech. 33 (1), 58-63 (2015).</li><li>. Ideal Xeno-Free Culture Conditions For Human Fibroblasts That Facilitate Efficient Reprogramming Available from: <a target="_blank" href="https://tools.thermofisher.com/content/sfs/posters/xeno-free-culture-conditions-fibroblasts-poster.pdf">https://tools.thermofisher.com/content/sfs/posters/xeno-free-culture-conditions-fibroblasts-poster.pdf</a> (2016)</li><li>Trokovic, R., Weltner, J., Noisa, P., Raivio, T., Otonkoski, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combined+negative+effect+of+donor+age+and+time+in+culture+on+the+reprogramming+efficiency+into+induced+pluripotent+stem+cells.">Combined negative effect of donor age and time in culture on the reprogramming efficiency into induced pluripotent stem cells.</a> Stem Cell Res. 15 (1), 254-262 (2015).</li></ol>

התוצאה הצפויה של פרוטוקול זה הוא הדור המוצלח של מספר שורות תאים hiPS הנגזר clonally. חשוב לציין, השיטה לתחזוקה של הרחבת תאים hiPS הוקמה כאן המתואר הוא אמין יכול להתבצע עם ניסיון מוקדם מעט של תרבות תא גזע. אנזימטית תא יחיד passaging עם ROCKi יחד עם מטריקס LN-521 ידוע לשמור תאים כמו נורמלי...

מאז הגזירה הראשונה של שורות תאים hiPS ידי טקהאשי et al. 1 , 2 , תאים hiPS סיפקו כלי שימושי עבור דוגמנות המחלה, גילוי סמים כחומר המקור להפקת טיפולי התא ברפואה רגנרטיבית 3 . תרבות hiPS התא כבר זמן רב תלוי תרבות שיתוף עם תאים מזין fibroblast 4 , 5 או על Matrigel 6 ו עם ניסוחים התקשורת המכיל בסרום שור עוברית (FBS). שינויי אצווה אל אצווה הם תוצאה נפוצה של הטבע הבלתי מוגדר של תנאי תרבות אלה, וכתוצאה מכך וריאציות בלתי צפויות, המהווה תורם מרכזי האמינות של פרוטוקולים אלה 7 . פיתוח של בינוני מוגדר כגון Essential 8 (E8) 8 ו מטריצות תרבות מוגדר תא למשל LN-521 9 , לאפשרS להקמת פרוטוקולים לשחזור מאוד וסיוע הדור החזקה ותחזוקה של תאים hiPS הומוגני 7 , 8 , 9 , 10 . פיתוח של אינטגרציה חינם תכנות מחדש טכניקות כבר זינוק קדימה. במקור, תכנות מחדש היה תלוי על וקטורים retroviral אשר משולבים באופן אקראי לתוך הגנום עם השפעות משבשות על שלמות גנומית 11 . ההתקדמות במתודולוגיות של תכנות מחדש כוללת את הפיתוח של וקטורים מבוססי RNA. RNA וקטורים יש יתרון על פני שיטת ה- DNA מבוסס תכנות מחדש כמו אינטגרציה לא מכוונת באמצעות רקומבינציה גנומית אינו אפשרי 12 . SEV וקטורים לספק ביטוי גבוה וחולף של גורמים אקסוגניים באמצעות RNA יחיד תקועים ללא שלב ה- DNA 11 . את וקטורים תכנות מחדש שנמסר על ידי SEVהם מדולל ברחבי הרחבת התא ובסופו של דבר לשפוך מהתרבות לספק דרך הדפסה חופשית של תכנות מחדש. לאחר מכן, תחזוקה של pluripotency תלויה ביטוי אנדוגני של גנים pluripotency 2 . כמו טיפולים חלופיים מבוססי תאים hiPS מתחילים לעבור ניסויים קליניים, הדרישות עבור אצווה סטנדרטית, reproducibility, ובטיחות הם נושאים חיוניים כדי לענות על 13 . לכן, מוצרים בעלי חיים יש להימנע. לדוגמה, השימוש במוצרים קסנוגניים קשור לסיכון לזיהום פתוגן לא אנושי. כמו כן, תאים מתורבת בנוכחות של בעלי חיים מרכיבים התרבות הנגזרים הוכחו לשלב חומצות siliac לא אנושיים לתוך קרום התא המאיים להבהיר תאים נגזרים immunogenic 14 . לפיכך, הצורך לחסל מוצרים xenogeneic הוא הכרחי על כל עיסוקים קליניים עתידיים. פרוטוקול זה חל על xeללא חופשי ומוגדר התרבות תחזוקה של תאים תאים hiPS נעים קרוב יותר תאימות קלינית. פרוטוקול זה מתאר שיטה עקבית, לשחזור מאוד וקל לשימוש, שיוצר תאים hiPS סטנדרטי מ fibroblasts. הוא גם מציע מערכת ידידותית למשתמש תרבות עבור תחזוקה של תאים hiPS הוקמה. פרוטוקול זה שימש כדי להפיק יותר מ 300 שורות תאים hiPS ב שבדיה האדם הלאומי iPS מתקן הליבה בבית Institutet Karolinska אשר כמה שורות בעבר תוארו 15 , 16 .

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="711">
	<tbody>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:216px;">Dispase</td>
			<td style="width:155px;">Life Technologies</td>
			<td style="width:119px;">171105-041</td>
			<td style="width:223px;">Biopsy digestion</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Collagenase</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>C0130</td>
			<td>Biopsy digestion</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Gelatin</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>G1393</td>
			<td>Fibroblast matrix</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">IMDM</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>21980002-032</td>
			<td>Fibroblast medium</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">FBS</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>10270106</td>
			<td>Fibroblast medium</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">PenicillinStreptomycin</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>15070-063</td>
			<td>Antibiotic</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Essential 8 media</td>
			<td>ThermFisher Scientific</td>
			<td>A1517001</td>
			<td>iPS cell culture media</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">LN-521</td>
			<td>Biolamina</td>
			<td>LN521-03</td>
			<td>iPS cell culture matrix</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">TrypLE select 1X</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>12563011</td>
			<td>Dissociation reagent</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Rho-kinase inhibitor Y27632</td>
			<td>Millipore</td>
			<td>SCM075</td>
			<td>Rho-kinase inhibitor (ROCKi)</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">CytoTune &#8211; iPS 2.0 reprogramming kit</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>A1377801</td>
			<td>Sendai virus reprogramming vector</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">35 mm tissue culture dish</td>
			<td>Sarstedt</td>
			<td>83.3900.300</td>
			<td>Cell culture</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">60 mm tissue culture dishes</td>
			<td>Sarstedt</td>
			<td>83.3901.300</td>
			<td>Cell culture</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">24 well tissue culture plates</td>
			<td>Sarstedt</td>
			<td>83.3922.300</td>
			<td>Cell culture</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">T25 tissue culture flasks</td>
			<td>VWR</td>
			<td>734-2311</td>
			<td>Cell culture</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">15 ml tubes</td>
			<td>Corning</td>
			<td>430791</td>
			<td>Centrifuge tubes</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">1.5 ml tube</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>0030123.301</td>
			<td>1.5 ml tube</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">CoolCell cell LX</td>
			<td>Biocision</td>
			<td>BCS-405</td>
			<td>Freezing container</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">DMSO</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>D2650-100ml</td>
			<td>Fibroblast freezing</td>
		</tr>
		<tr height="44">
			<td height="44" style="height:44px;">Cryovials 1.8 ml</td>
			<td>VWR</td>
			<td>479-6847</td>
			<td>Cryovials</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">PSC Cryopreservation Kit</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>A2644601</td>
			<td>PSC CryomediumRevitaCell supplement</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Trypsin-EDTA (0.05%)</td>
			<td>ThermoFisherScientific</td>
			<td>25300054</td>
			<td>Fibroblast dissociation enzyme</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="40" style="height:40px;">DMEM/F12</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>31331-028</td>
			<td>Digestive enzymes dilutant</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">DPBS</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>14190-094</td>
			<td>PBS</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">HBSS</td>
			<td>ThermoFIsher Scientific</td>
			<td>14025-050</td>
			<td>Biopsy preparation</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Haemocytometer</td>
			<td style="width:155px;">Sigma</td>
			<td style="width:119px;">BRAND, 718920</td>
			<td>Cell counting</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

integration free derivation of human induced pluripotent stem cells using laminin 521 matrix

Xeno ללא תנאים מוגדרים לחלוטין הם פרמטרים מרכזיים עבור הדור חזק לשחזור של הומוגני האדם המושרה גזע pluripotent (hiPS) תאים. תחזוקה של תאים hiPS על תאים מזין או מטריצות לא מוגדר רגישים הבדלים אצווה, זיהום פתוגני הסיכון של immunogenicity. ניצול המוגדר רקומביננטי האנושי laminin 521 (LN-521) מטריצה ​​בשילוב עם פורמטים ללא xeno ו מוגדרים התקשורת מפחית השתנות ומאפשר את הדור עקבי של תאים hiPS. וירוס סנדאי (SeV) הוא וקטור שאינו שילוב מערכת RNA, ובכך לעקוף את החששות הקשורים השפעה משבשת פוטנציאלית על שלמות הגנום שילוב וקטורים יכול להיות. יתר על כן, אלה וקטורים הוכיחו יעילות גבוהה יחסית תכנות מחדש של fibroblasts עורי. בנוסף, אנזימטית תא יחיד passaging של תאים מקלה אחזקה הומוגנית של תאים hiPS ללא ניסיון קודם משמעותי של גזע ceLl תרבות. כאן אנו מתארים פרוטוקול זה נבדק בהרחבה ופיתח עם דגש על reproducibility וקלות השימוש, מתן דרך מעשית ויציבה כדי ליצור מוגדר ו xeno ללא תאים hips האדם מן fibroblasts.

מ ביופסיה לתאי hiPS התהליך כולו מביופסיה לתאי hiPS הוקמה, ברור של וקטור תכנות מחדש מוכן לאפיון, לוקח בערך 16 שבועות ( איור 1 ). ציר זמן מפורט יותר מצוין באיור 2 א . כ 4 שבועו...

Watch this Scientific Journal Video about Integration Free Derivation of Human Induced Pluripotent Stem Cells Using Laminin 521 Matrix at JoVE.com

Integration Free Derivation of Human Induced Pluripotent Stem Cells Using Laminin 521 Matrix

גזירה חזקים של האדם המושרה האדם pluripotent גזע (hiPS) תאים הושג באמצעות שילוב של וירוס Sendai וירוס (Sev) וקטור בתיווך תיכנות של fibroblasts עורי. HiPS התא תחזוקה התרחבות המשוב בוצע באמצעות xeno חופשי ו מוגדר תנאי תרבות כימית עם laminin רקומביננטי אנושי 521 (LN-521) מטריקס Essential E8 (E8) בינוני.

אינטגרציה חופשית של גזירה אנושית של תאים גזעיים Pluripotent באמצעות Laminin 521 מטריקס

Xeno-free and fully defined conditions are key parameters for robust and reproducible generation of homogenous human induced pluripotent stem (hiPS) ...

The overall goal of this protocol is to derive homogenous human induced pluripotent stem cells. This method can be used to derive human induced pluripotent stem cells for many purposes including disease modeling, drug screening, or to derive cells for preclinical cell therapy trials. The advantage of this protocol is that it's robust and generates homogenous cells that are maintained in a user-friendly, Xeno-free, and fully chemically defined culture system.Since human iPS cells recapitulate the genetic background of the donor tissue and can potentially be differentiated into any disease-relevant cell type, they provide excellent tools for thesis modeling. The biopsy dissection and colony picking are intricate procedures. Seeing them performed with experienced hands assists in the understanding of the procedures and makes it easier to repeat.Demonstrating the procedure today will be Harriet RonnHolm and Kelly Day, two highly experienced laboratory technicians from the iPS Core Facility at Karolinska Institutet. Skin biopsy samples can be stored in PBS plus 1%penicillin streptomycin for up to 48 hours at four degrees Celsius, but should be processed as fast as possible after being obtained. Transfer the biopsy to a 35 millimeter dish.Submerge the skin biopsy in a 35 millimeter dish with two milliliters of 70%ethanol for 30 seconds. Add one milliliter of sterile Hank's Balanced Salt Solution supplemented with 1%penicillin streptomycin to a new 35 millimeter dish and transfer the biopsy to the new dish. Transfer the biopsy to a four 35 millimeter dish filled with one milliliter of freshly-prepared 0.1%dispase solution.Using sterile surgical scalpels and forceps, cut the skin biopsy into one to two cubic millimeter pieces. Transfer the biopsy pieces with the dispase solution into a 15 milliliter tube and add an additional two milliliters of dispase. Rinse the 35 millimeter dish with one milliliter of dispase solution and transfer the rinsed solution to the 15 milliliter tube.Incubate the biopsy at four degrees Celsius overnight. On the following morning, add four milliliters of 0.1%collagenase I to the tube with the biopsy pieces and incubate at 37 degrees Celsius for four hours. Thirty minutes prior to seeding the cells, coat one well in a six-well tissue culture plate with one milliliter of 0.1%gelatin in DPBS.Incubate at room temperature for 30 minutes. After four hours of incubation with collagenase, centrifuge the digested cells at 300 times g for three minutes at room temperature. Aspirate the supernatant and resuspend the digest in two milliliters of fibroblast medium.Remove the gelatin solution from the previously prepared six-well tissue culture plate. Transfer the cell suspension including any remaining tissue pieces to the six-well plate. Incubate the cells at 37 degrees Celsius and 5%carbon dioxide in high humidity.Fibroblasts are ready to be passaged to a T25 tissue culture flask when 80%confluent. Fibroblasts at passage two to four are optimal for reprogramming since reprogramming efficiency is generally higher for lower passage fibroblasts. Aspirate the cell culture medium from the flask and wash the cells with one milliliter of DPBS.Aspirate the DPBS and add one milliliter of 0.5%Trypsin EDTA. Incubate at 37 degrees Celsius for five minutes or until cells are detached. Add two milliliters of fibroblast medium, resuspend the cells, and transfer the cell suspension to a 15 milliliter tube.Centrifuge at 300 times g for three minutes at room temperature. Aspirate the supernatant and resuspend the pellet in two milliliters of fibroblast medium. After counting the fibroblasts using a hemacytometer, seed fives times 10 to the fourth cells in one well of a 24-well tissue culture plate.Incubate cells at 37 degrees Celsius overnight. On the following day, because Sendai virus will be handled, continue the procedure in a designated BSL-2 laboratory while using the appropriate personal protective equipment. Aspirate the cell culture medium and add 250 microliters of Sendai virus solution.Incubate the plate at 37 degrees Celsius. One day before picking the colonies, prepare LN-521 coated 24-well tissue culture plates. Pipette 250 microliters of LN-521 solution into one well of a 24-well plate.Seal the plate using parafilm and incubate at four degrees Celsius overnight. On the following day, aspirate the LN-521 solution from the one well of the 24-well plate and add 500 microliters of E8 into the well. The use of a hairnet and procedure mask is recommended while picking colonies under the stereo microscope.Colonies are ready to be picked when they reach a size of greater than one millimeter in diameter, display sharp edges, and are growing in homogenous monolayers. Do not pick colonies with fuzzy borders and large uncompact heterogeneous cell masses. Cut each colony with a scalpel into smaller pieces in a grid-like pattern.Use a 200 microliter pipette to mechanically scrape the cell sheets from the dish and then transfer the sheet to a well of a 24-well tissue culture plate previously coated with LN-521. Colony selection is critical for the success of this protocol. Picking a few additional colonies will ensure attachment in sufficient numbers.Allow the cells to attach without changing the E8 medium for 48 hours. Enzymatically passage the cells when the colonies have reached a size of greater than five millimeters. Aspirate the cell culture medium from the cells and wash with 250 microliters of DPBS.Aspirate the DPBS and add 250 microliters of dissociation reagent. Incubate at 37 degrees Celsius for three minutes. Observe that the cells have started to round up.Detach cells from the plate by rinsing the cells with dissociation reagent. Add 500 microliters of E8 medium to a 15 milliliter tube and transfer the cells and the dissociation reagent to the tube. Centrifuge at 300 times g for three minutes.Aspirate the supernatant from the 15 milliliter tube and resuspend the cell pellet in 500 microliters of E8 medium. Count the cells using a hemacytometer and seed 2.5 to five times 10 to the fourth cells in another previously prepared LN-521 precoated well containing 500 microliters of room temperature E8 medium. Add ROCK inhibitor to a final concentration of 10 micromolar.Incubate the cells at 37 degrees Celsius. Using this protocol, human induced pluripotent stem cell colonies emerge from transduced fibroblasts at about day 12 post-transduction. Colonies were ready to be picked at about three to four weeks post-transduction.Preferred features include flattened compact cell masses, growth as homogenous monolayers, and sharp edges. These bright field images show an early passage homogenous fully reprogrammed human iPS cell line compared to a highly heterogeneous cell line. The loss of the Sendai virus vector was confirmed by the absence of Sendai virus vector-specific markers in human iPS cells at passage 12 in contrast to human iPS cells at passage three.Immunocytochemistry staining of derived cells for pluripotency markers OCT4, SSEA-4, and NANOG yielded a homogeneously positive result. mRNA expression of endogenous pluripotency genes was shown by reverse transcriptase PCR. Cell cultures containing partially reprogrammed cells that did not express pluripotency factors were discarded.The differentiation potential of human iPS cells was assessed by formation of embryoid bodies. Real-time PCR after 21 days of embryoid body differentiation detected mRNA expression of endoderm, mesoderm, and ectoderm-specific markers which confirmed the derived human iPS cells were capable of differentiation to the three germ layers. Once mastered, this technique can be done with about 22 hours of hands-on time during a time period of approximately 16 weeks.The derived human induced pluripotent stem cells can be differentiated into any cell type of the adult human body to answer any questions relevant to your research field. After watching this video, we hope that you will have a good understanding of how to perform the steps necessary to derive induced pluripotent stem cells from skin biopsies.

Research

JoVE Journal

Developmental Biology

Derivation of Highly Purified Cardiomyocytes from Human Induced Pluripotent Stem Cells Using Small Molecule-modulated Differentiation and Subsequent Glucose Starvation

גזירה של שריר לב נקי במיוחד מתאי גזע האנושי המושרה pluripotent באמצעות בידול מאופנן מולקולה קטן ולאחר גלוקוז רעב

Human induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes (hiPSC-CMs) have become an important cell source to address the lack of primary cardiomyocytes ...

Generation of Integration-free Human Induced Pluripotent Stem Cells Using Hair-derived Keratinocytes

דור של תאי גזע האינטגרציה נטול האדם המושרה pluripotent שימוש קרטינוציטים נגזר שיער

Recent advances in reprogramming allow us to turn somatic cells into human induced pluripotent stem cells (hiPSCs). Disease modeling using ...

Three-dimensional Quantification of Dendritic Spines from Pyramidal Neurons Derived from Human Induced Pluripotent Stem Cells

כימות תלת ממדיות של קוצים הדנדריטים מפירמידת נוירונים שמקורם בתאי גזע האנושי המושרה pluripotent

Dendritic spines are small protrusions that correspond to the post-synaptic compartments of excitatory synapses in the central nervous system. They are ...

Generation of Induced Pluripotent Stem Cells from Human Peripheral T Cells Using Sendai Virus in Feeder-free Conditions

דור של גזע תאים המושרה pluripotent מתאי T ההיקפיים אנושיים באמצעות וירוס סנדאי בתנאים ללא מזין

Recently, iPSCs have attracted attention as a new source of cells for regenerative therapies. Although the initial method for generating iPSCs relied on ...

Feeder-free Derivation of Melanocytes from Human Pluripotent Stem Cells

מזין ללא גזירת &quot;מלנוציטים מתאי גזע פלוריפוטנטיים אנוש

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

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

דור של תאי גזע מושרים אינטגרציה נטולה מן אדם הדם ההיקפי mononuclear תאי שימוש וקטורי Episomal

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

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

הבדל Chondrocytes מ היקפי דם הנגזרות האדם תאים Pluripotent Pluripotent Induced

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

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

הבידול מהירה, מכוונת של תאים אפיתל הפיגמנט ברשתית מתאי גזע Pluripotent האנושי עובריים או מושרה

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

Using Human Induced Pluripotent Stem Cell-derived Hepatocyte-like Cells for Drug Discovery

שימוש האדם המושרה תאים דמויי Hepatocyte נגזר תאי גזע Pluripotent לגילוי סמים

The ability to differentiate human induced pluripotent stem cells (iPSCs) into hepatocyte-like cells (HLCs) provides new opportunities to study inborn ...

A Familial Hypercholesterolemia Human Liver Chimeric Mouse Model Using Induced Pluripotent Stem Cell-derived Hepatocytes

מודל אנושי העכבר Chimeric הכבד היפרכולסטרולמיה משפחתית באמצעות Hepatocytes נגזר תאי גזע Pluripotent המושרה

Familial hypercholesterolemia (FH) is mostly caused by low-density lipoprotein receptor (LDLR) mutations and results in an increased risk of early-onset ...