Name: efficient and scalable directed differentiation of clinically compatible corneal limbal epithelial stem cells from human pluripotent stem cells
Uploaded: 2018-10-24T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Efficient and Scalable Directed Differentiation of Clinically Compatible Corneal Limbal Epithelial Stem Cells from Human Pluripotent Stem Cells at JoVE.com

El estudio fue apoyado por la Academia de Finlandia (número 297886), el programa de recambios humanos de Tekes, la Agencia de financiamiento finlandés para tecnología e innovación, el ojo finlandés y Fundación Banco de tejidos y la Finnish Cultural Foundation. Los autores agradecen a los técnicos de Laboratorio biomédico Outi Melin, Hanna Pekkanen, Emma Vikstedt y Outi Heikkilä excelente asistencia técnica y aporte a la cultura de célula. Profesor Katriina Aalto-Setälä es reconocida para proporcionar la línea hiPSC y BioMediTech Imaging Core para suministro de equipos para proyección de imagen de fluorescencia.

Universidad de Tampere tiene la aprobación de la autoridad nacional de asuntos médico-legales Finlandia (ONR 1426/32/300/05) para llevar a cabo la investigación sobre embriones humanos. El Instituto también cuenta con declaraciones de apoyo del Comité ético del Hospital barrio Pirkanmaa del derive, cultura, y diferenciar líneas de hESCs (Skottman/R05116) y usar hiPSC líneas de investigación oftálmica (Skottman/R14023). No hay nuevas líneas celulares fueron derivadas para este estudio.
<p class="jove_conten...

<ol>
	<li>Dua, H. S., Shanmuganathan, V. A., Powell-Richards, A. O., Tighe, P. J., Joseph, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Limbal+epithelial+crypts:+a+novel+anatomical+structure+and+a+putative+limbal+stem+cell+niche.">Limbal epithelial crypts: a novel anatomical structure and a putative limbal stem cell niche.</a> The British Journal of Ophthalmology. 89 (5), 529-532 (2005).</li><li>Yazdanpanah, G., Jabbehdari, S., Djalilian, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Limbal+and+corneal+epithelial+homeostasis.">Limbal and corneal epithelial homeostasis.</a> Current Opinion in Ophthalmology. 28 (4), 348-354 (2017).</li><li>Di Iorio, E., Barbaro, V., Ruzza, A., Ponzin, D., Pellegrini, G., De Luca, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isoforms+of+DeltaNp63+and+the+migration+of+ocular+limbal+cells+in+human+corneal+regeneration.">Isoforms of DeltaNp63 and the migration of ocular limbal cells in human corneal regeneration.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 102, 9523-9528 (2005).</li><li>Rama, P., Matuska, S., Paganoni, G., Spinelli, A., De Luca, M., Pellegrini, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Limbal+stem-cell+therapy+and+long-term+corneal+regeneration.">Limbal stem-cell therapy and long-term corneal regeneration.</a> The New England Journal of Medicine. 363 (2), 147-155 (2010).</li><li>Notara, 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=In+sickness+and+in+health:+Corneal+epithelial+stem+cell+biology,+pathology+and+therapy.">In sickness and in health: Corneal epithelial stem cell biology, pathology and therapy.</a> Experimental Eye Research. 90 (2), 188-195 (2010).</li><li>Osei-Bempong, C., Figueiredo, F. 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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=Clinical+outcomes+of+xeno-free+autologous+cultivated+limbal+epithelial+transplantation:+a+10-year+study.">Clinical outcomes of xeno-free autologous cultivated limbal epithelial transplantation: a 10-year study.</a> The British Journal of Ophthalmology. 95 (11), 1525-1529 (2011).</li><li>Basu, S., Mohan, S., Bhalekar, S., Singh, V., Sangwan, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simple+limbal+epithelial+transplantation+(SLET)+in+failed+cultivated+limbal+epithelial+transplantation+(CLET)+for+unilateral+chronic+ocular+burns.">Simple limbal epithelial transplantation (SLET) in failed cultivated limbal epithelial transplantation (CLET) for unilateral chronic ocular burns.</a> The British Journal of Ophthalmology. , (2018).</li><li>Ahmad, 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=Differentiation+of+human+embryonic+stem+cells+into+corneal+epithelial-like+cells+by+in+vitro+replication+of+the+corneal+epithelial+stem+cell+niche.">Differentiation of human embryonic stem cells into corneal epithelial-like cells by in vitro replication of the corneal epithelial stem cell niche.</a> Stem Cells. 25 (5), 1145-1155 (2007).</li><li>Hanson, C., 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=Transplantation+of+human+embryonic+stem+cells+onto+a+partially+wounded+human+cornea+in+vitro.">Transplantation of human embryonic stem cells onto a partially wounded human cornea in vitro.</a> Acta Ophthalmologica. 91 (2), 127-130 (2013).</li><li>Hayashi, R., 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+corneal+epithelial+cells+from+induced+pluripotent+stem+cells+derived+from+human+dermal+fibroblast+and+corneal+limbal+epithelium.">Generation of corneal epithelial cells from induced pluripotent stem cells derived from human dermal fibroblast and corneal limbal epithelium.</a> PLoS ONE. 7 (9), e45435 (2012).</li><li>Hewitt, K. J., Shamis, Y., Carlson, M. W., Aberdam, E., Aberdam, D., Garlick, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+epithelial+tissues+generated+from+human+embryonic+stem+cells.">Three-dimensional epithelial tissues generated from human embryonic stem cells.</a> Tissue Engineering. Part A. 15 (11), 3417-3426 (2009).</li><li>Shalom-Feuerstein, R., 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=Pluripotent+stem+cell+model+reveals+essential+roles+for+miR-450b-5p+and+miR-184+in+embryonic+corneal+lineage+specification.">Pluripotent stem cell model reveals essential roles for miR-450b-5p and miR-184 in embryonic corneal lineage specification.</a> Stem Cells. 30 (5), 898-909 (2012).</li><li>Cieslar-Pobuda, 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=Human+induced+pluripotent+stem+cell+differentiation+and+direct+transdifferentiation+into+corneal+epithelial-like+cells.">Human induced pluripotent stem cell differentiation and direct transdifferentiation into corneal epithelial-like cells.</a> Oncotarget. 7 (27), 42314-42329 (2016).</li><li>Ludwig, T. 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A., Nieto-Nicolau, N., Morales-Pastor, A., Casaroli-Marano, R. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Determination+of+the+Culture+Time+Point+to+Induce+Corneal+Epithelial+Differentiation+in+Induced+Pluripotent+Stem+Cells.">Determination of the Culture Time Point to Induce Corneal Epithelial Differentiation in Induced Pluripotent Stem Cells.</a> Transplantation Proceedings. 49 (10), 2292-2295 (2017).</li><li>Zhang, C., Du, L., Pang, K., Wu, X. <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+corneal+epithelial+progenitor+cells+under+defined+conditions.">Differentiation of human embryonic stem cells into corneal epithelial progenitor cells under defined conditions.</a> PLoS One. 12 (8), e0183303 (2017).</li><li>Aberdam, E., Petit, I., Sangari, L., Aberdam, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Induced+pluripotent+stem+cell-derived+limbal+epithelial+cells+(LiPSC)+as+a+cellular+alternative+for+in+vitro+ocular+toxicity+testing.">Induced pluripotent stem cell-derived limbal epithelial cells (LiPSC) as a cellular alternative for in vitro ocular toxicity testing.</a> PLoS One. 12 (6), e0179913 (2017).</li><li>Kamarudin, T. 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=Differences+in+the+Activity+of+Endogenous+Bone+Morphogenetic+Protein+Signaling+Impact+on+the+Ability+of+Induced+Pluripotent+Stem+Cells+to+Differentiate+to+Corneal+Epithelial-Like+Cells.">Differences in the Activity of Endogenous Bone Morphogenetic Protein Signaling Impact on the Ability of Induced Pluripotent Stem Cells to Differentiate to Corneal Epithelial-Like Cells.</a> Stem Cells. 36 (3), 337-348 (2018).</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> Nature Communications. 5, 3195 (2014).</li><li>Hongisto, H., Ilmarinen, T., Vattulainen, M., Mikhailova, A., Skottman, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Xeno-+and+feeder-free+differentiation+of+human+pluripotent+stem+cells+to+two+distinct+ocular+epithelial+cell+types+using+simple+modifications+of+one+method.">Xeno- and feeder-free differentiation of human pluripotent stem cells to two distinct ocular epithelial cell types using simple modifications of one method.</a> Stem Cell Research &amp; Therapy. 8 (1), 4 (2017).</li><li>Skottman, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Derivation+and+characterization+of+three+new+human+embryonic+stem+cell+lines+in+Finland.">Derivation and characterization of three new human embryonic stem cell lines in Finland.</a> In vitro Cellular &amp; Developmental Biology. Animal. 46 (3-4), 206-209 (2010).</li><li>Ahola, A., Kiviaho, A. L., Larsson, K., Honkanen, M., Aalto-Set&#228;l&#228;, K., Hyttinen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Video+image-based+analysis+of+single+human+induced+pluripotent+stem+cell+derived+cardiomyocyte+beating+dynamics+using+digital+image+correlation.">Video image-based analysis of single human induced pluripotent stem cell derived cardiomyocyte beating dynamics using digital image correlation.</a> Biomedical Engineering Online. 13, 39 (2014).</li><li>Ojala, 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=Mutation-Specific+Phenotypes+in+hiPSC-Derived+Cardiomyocytes+Carrying+Either+Myosin-Binding+Protein+C+Or+&#945;-Tropomyosin+Mutation+for+Hypertrophic+Cardiomyopathy.">Mutation-Specific Phenotypes in hiPSC-Derived Cardiomyocytes Carrying Either Myosin-Binding Protein C Or &#945;-Tropomyosin Mutation for Hypertrophic Cardiomyopathy.</a> Stem Cells International. 2016, 1684792 (2016).</li><li>Ali, R. R., Sowden, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regenerative+medicine:+DIY+eye.">Regenerative medicine: DIY eye.</a> Nature. 472 (7341), 42-43 (2011).</li><li>International Stem Cell Initiative, , 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=Screening+ethnically+diverse+human+embryonic+stem+cells+identifies+a+chromosome+20+minimal+amplicon+conferring+growth+advantage.">Screening ethnically diverse human embryonic stem cells identifies a chromosome 20 minimal amplicon conferring growth advantage.</a> Nature Biotechnology. 29 (12), 1132-1144 (2011).</li><li>Foster, J. W., Wahlin, K., Adams, S. M., Birk, D. E., Zack, D. J., Chakravarti, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cornea+organoids+from+human+induced+pluripotent+stem+cells.">Cornea organoids from human induced pluripotent stem cells.</a> Scientific Reports. 7, 41286 (2017).</li><li>Susaimanickam, P. 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=Generating+minicorneal+organoids+from+human+induced+pluripotent+stem+cells.">Generating minicorneal organoids from human induced pluripotent stem cells.</a> Development. 144 (13), 2338-2351 (2017).</li></ol>

El resultado esperado de este protocolo es la generación exitosa y sólida de LESCs de una suspensión unicelular de FF hPSC en aproximadamente 3,5 semanas. Como epitelio corneal se desarrolla del ectodermo superficial29, el primer paso del Protocolo tiene como objetivo hPSCs a este linaje de dirección. Una inducción corto 24 h con la transformación del factor de crecimiento beta (TGF-β) antagonista SB-505124 y bFGF se utilizan para inducir la diferenciación ectodérmica, seguida por 48 h me...

La córnea transparente en la superficie ocular permite que la luz entrar en la retina y proporciona la mayoría del poder refractivo del ojo. La capa más externa, el epitelio estratificado córneo, es continuamente regenerada por células epiteliales limbares (LESCs). Las LESCs residen en la capa basal de los nichos limbares en la ensambladura corneoscleral1,2. LESCs carecen de marcadores específicos y únicos, por lo que su identificación requiere un análisis más extenso de un conjunto de marcadores de supuesta. Epiteliales de transcripción factor p63 y sobre todo N-terminal transcripción truncada de la isoforma alfa de p63 (ΔNp63α), se ha propuesto como un relevante positivo centro marcador3,4. División asimétrica de LESCs les permite uno mismo-renovar, pero también producir progenie que migran centripetally y anterior. Como las células progresan hacia la superficie corneal gradualmente pierden su troncalidad y finalmente terminal diferenciarse a células escamosas superficiales que desaparecen continuamente de la superficie corneal.
Daño a ninguna de las capas de la córneas puede conducir a la debilitación visual severa, y defectos córneos son así una de las principales causas de pérdida de la visión en todo el mundo. En límbica (LSCD), el limbo es destruido por la enfermedad o trauma que conduce a conjunctivalization y opacificación de la superficie corneal y pérdida subsecuente de visión5,6. La terapia de reemplazo celular usando injertos limbares autólogos o alogénicos ofrece una estrategia de tratamiento para los pacientes con el LSCD4,7,8,9. Sin embargo, injertos autólogos de cosecha tiene un riesgo de complicaciones en el ojo sano y tejido del donante escasea. Células pluripotenciales humanas (hPSCs), específicamente células madre embrionarias humanas (hESCs) y las células madre humanas pluripotentes inducidas (hiPSCs), puede servir como una fuente ilimitada de tipos células clínicamente relevantes, incluyendo células epiteliales corneales. Por lo tanto, derivado de hPSC LESCs (hPSC-LESCs) representan una atractiva fuente de células nuevas para la terapia de reemplazo celular ocular.
Tradicionalmente, los métodos de cultura hPSC indiferenciados y sus protocolos de diferenciación a LESCs han confiado en el uso de células de alimentador indefinido, sueros animales, media condicionada o membranas amnióticas10,11, 12 , 13 , 14 , 15. recientemente, esfuerzos hacia productos de terapia celular más seguros han llevado a la búsqueda de más protocolos estandarizados y xeno-libre cultura y diferenciación. Como resultado, varios métodos definidos y xeno-libre para la cultura a largo plazo de hPSCs indiferenciada están ahora disponibles en el mercado16,17,18. Como un continuum, diferenciación dirigida protocolos depender de señales moleculares para hPSCs destino epitelial corneal han sido recientemente introducidos19,20,21,22, 23. Sin embargo muchos de estos protocolos utilizan sea indefinido, hPSCs alimentador basado en como a partir de material, o un cóctel complejo, xenogeneicos factor de crecimiento para la diferenciación.
El propósito de este protocolo es proporcionar un robusto y optimizado, xeno- y método de cultivo libre de alimentador hPSC y posterior diferenciación a LESCs corneales. Cultura de monocapa de hPSCs pluripotentes en 521 laminina (LN-521) matriz en medio de hPSC definida, libre de albúmina (específicamente esenciales 8 Flex) permite la producción rápida de material homogéneo a partir de diferenciaciones. Después de eso una simple estrategia de diferenciación de dos pasos guías hPSCs hacia destino ectodérmica superficial en suspensión, seguida de diferenciación adherente al LESCs. Se obtiene una población de la célula donde > 65% express ΔNp63α dentro de 24 días. El protocolo de xeno-alimentador-libre y ha sido probado con varias líneas de hPSC (hESCs y hiPSCs), sin ningún requisito para optimización específico de línea celular. Los protocolos para fin de semana libre mantenimiento, pases, cryostoring y hPSC-centro phenotyping aquí descritos permiten la producción de grandes lotes de LESCs de alta calidad para clínicas o propósitos de investigación.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Material/Reagent</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1x DPBS containing Ca2+ and Mg2+</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>#14040-091</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1x DPBS without Ca2+ and Mg2+</td>
			<td>Lonza</td>
			<td>#17-512F/12</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>100 mm cell culture dish</td>
			<td>Corning CellBIND</td>
			<td>#3296</td>
			<td>Culture vessel format for adherent hPSC-LESC differentiation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>12-well plate</td>
			<td>Corning CellBIND</td>
			<td>#3336</td>
			<td>Culture vessel format for IF samples</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>24-well plate</td>
			<td>Corning CellBIND</td>
			<td>#3337</td>
			<td>Culture vessel format for IF samples</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2-mercaptoethanol</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>#31350-010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>6-well plate, Ultra-Low attachment</td>
			<td>Corning Costar</td>
			<td>#3471</td>
			<td>Culture vessel format for induction in suspension culture</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Alexa Fluor 488 anti-mouse Ig</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>#A-21202</td>
			<td>Secondary antibody for IF</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Alexa Fluor 488 anti-rabbit Ig</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>#A-21206</td>
			<td>Secondary antibody for IF</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Alexa Fluor 568 anti-goat Ig</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>#A-11057</td>
			<td>Secondary antibody for IF</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Alexa Fluor 568 anti-mouse Ig</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>#A-10037</td>
			<td>Secondary antibody for IF</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Basic fibroblast growth factor (bFGF, human)</td>
			<td>PeproTech Inc.</td>
			<td>#AF-100-18B</td>
			<td>Animal-Free Recombinant Human FGF-basic (154 a.a.)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BD Cytofix/Cytoperm Fixation/Permeabilization Solution</td>
			<td>BD Biosciences</td>
			<td>#554722</td>
			<td>Fixation and permeabilization solution for flow cytometry</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BD Perm/Wash Buffer</td>
			<td>BD Biosciences</td>
			<td>#554723</td>
			<td>Washing buffer for flow cytometry</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Blebbistatin</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>#B0560</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bone morphogenetic protein 4 (BMP-4)</td>
			<td>PeproTech Inc.</td>
			<td>#120-05A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bovine serum albumin (BSA)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>#A8022-100G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cytokeratin 12 antibody</td>
			<td>Santa Cruz Biotechnology</td>
			<td>#SC-17099</td>
			<td>Primary antibody for IF</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cytokeratin 14 antibody</td>
			<td>R&#38;D Systems</td>
			<td>#MAB3164</td>
			<td>Primary antibody for IF</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cytokeratin 15 antibody</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>#MS-1068-P</td>
			<td>Primary antibody for IF</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CnT-30</td>
			<td>CELLnTEC Advanced Cell Systems AG</td>
			<td>#Cnt-30</td>
			<td>Culture medium for adherent hPSC-LESC differentiation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Collagen type IV (human)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>#C5533</td>
			<td>Human placental collagen type IV</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CoolCell LX Freezing Container</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>#BCS-405</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CryoPure tubes</td>
			<td>Sarsted</td>
			<td>#72.380</td>
			<td>1.6 ml cryotube for hPSC-LESC cryopreservation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Defined Trypsin Inhibitor</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>#R-007-100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Essential 8 Flex Medium Kit</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>#A2858501</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GlutaMAX</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>#35050061</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laminin 521</td>
			<td>Biolamina</td>
			<td>#Ln521</td>
			<td>Human recombinant laminin 521</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#916;Np63&#945; antibody</td>
			<td>BioCare Medical</td>
			<td>#4892</td>
			<td>Primary antibody for IF</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>OCT3/4 antibody</td>
			<td>R&#38;D Systems</td>
			<td>#AF1759</td>
			<td>Primary antibody for IF</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>p63&#945; antibody</td>
			<td>Cell Signaling Technology</td>
			<td>#ACI3066A</td>
			<td>Primary antibody for IF</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>p63-&#945; (D2K8X) XP Rabbit mAb (PE Conjugate)</td>
			<td>Cell Signaling Technology</td>
			<td>#56687</td>
			<td>p63-&#945; PE-conjugated antibody for flow cytometry</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PAX6 antibody</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>#HPA030775</td>
			<td>Primary antibody for IF</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Penicillin/Streptomycin</td>
			<td>Lonza</td>
			<td>#17-602E</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Paraformaldehyde (PFA)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>#158127</td>
			<td>Cell fixative for IF</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ProLong Gold Antifade Mountant with DAPI</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>#P36931</td>
			<td>DAPI mountant for hard mounting for IF</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PSC Cryopreservation Kit</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>#A2644601</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TrypLE Select Enzyme</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>#12563-011</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KnockOut Dulbecco&#8217;s modified Eagle&#8217;s medium</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>#10829018</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KnockOut SR XenoFree CTS</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>#10828028</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MEM non-essential amino acids</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>#11140050</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SB-505124</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>#S4696</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Triton X-100</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>#T8787</td>
			<td>Permeabilization agent for IF</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>VectaShield</td>
			<td>Vector Laboratories</td>
			<td>#H-1200</td>
			<td>DAPI mountant for liquid mounting for IF</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Name</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalog Number</td>
			<td>Comments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Equipment</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cytocentrifuge, e.g. CellSpin II</td>
			<td>Tharmac</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flow cytometer, e.g. BD Accuri C6</td>
			<td>BD Biosciences</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluorescence microscope, e.g.Olympus IX 51</td>
			<td>Olympus</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

efficient and scalable directed differentiation of clinically compatible corneal limbal epithelial stem cells from human pluripotent stem cells

Células madre epiteliales limbares corneales (LESCs) es responsables de renovar continuamente el epitelio corneal y manteniendo así la homeostasis corneal y claridad visual. Célula de vástago de pluripotent humanas (hPSC)-LESCs derivadas proporcionan una fuente prometedora de células para la terapia de reemplazo celular corneal. Indefinido, xenogeneicos condiciones de cultura y diferenciación causan variación en resultados de investigación e impiden la traducción clínica de terapias derivadas de hPSC. Este protocolo proporciona un método eficiente y reproducible para la diferenciación de hPSC-centro condiciones xeno - y alimentador sin células. En primer lugar, cultura de monocapa de hPSC indiferenciado recombinante laminin-521 (LN-521) y definido hPSC medio sirve como una base para la producción de robusta de alta calidad material de partida para la diferenciación. En segundo lugar, un método de diferenciación rápida y simple hPSC-centro produce poblaciones de centro en tan sólo 24 días. Este método incluye una inducción ectodérmica superficial de cuatro días de suspensión con moléculas pequeñas, seguido de fase de cultura adherente en matriz de combinación de LN-521/colágeno IV en medio de la diferenciación epitelial corneal definida. Cryostoring y extendida diferenciación además purifica la población celular y permite a Banca de las células en grandes cantidades de productos de terapia celular. Las calidad resultantes hPSC-LESCs ofrecen una potencial estrategia de tratamiento nuevo para la reconstrucción de la superficie corneal tratar límbica (LSCD).

De hPSCs a hPSC-LESCs
Todo el proceso de inducir la diferenciación de hPSCs FF a cryostoring hPSC-LESCs tarda alrededor de 3,5 semanas. Descripción esquemática del método de diferenciación, destacando sus principales pasos se presenta en la figura 1A. Figura 1B muestra morfologías típicas de poblaciones celulares en diferentes fases del protocolo. Los datos presenta...

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

Eficiente y escalable diferenciación dirigida de clínico Compatible córnea Limbal epitelial las células madre de células madre pluripotentes humanas

Este Protocolo introduce un método de dos pasos simples para diferenciar células epiteliales limbares córneas de células de vástago pluripotent humana bajo condiciones de cultivo libre de xeno - y alimentador. Los métodos de cultivo celular presentados aquí permiten la producción a gran escala, costo-eficiente de células de calidad clínica aplicables al uso de terapia celular corneal.

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

Este protocolo introdujo un método definido libre de células alimentadoras para diferenciar las células madre epiteliales limbares corneales de las células madre pluripotentes humanas. Las células madre epiteliales limbales son responsables de renovar el epitelial corneal en el ojo sano. El daño a estas células conduce a una condición conocida como deficiencia de células madre limbares, y a la pérdida de claridad corneal.Los métodos de cultivo celular que se muestran aquí permiten la producción eficiente de células madre epiteliales limbales para futuras terapias de reemplazo de células corneales. Para comenzar, pasaje y mantenga el cultivo de células madre pluripotentes humanos libres de alimentador como se describe en el protocolo de texto. Asegúrese de utilizar sólo células madre pluripotentes humanas de alta calidad como material de partida para las diferenciaciones.Cuando esté listo para inducir la formación del cuerpo embrionario, caliente todos los materiales y reactivos necesarios a temperatura ambiente en una campana de flujo laminar. Separe las células madre pluripotentes humanas libres de alimentador a la suspensión añadiendo 500 microlitros de trippsina EDTA libre de xen a cada pozo. Una incubación a 37 grados centígrados, con 5%CO2.Después de tres minutos, retire las células de la incubadora y compruebe la morfología celular para determinar la fase óptima para la eliminación de la tripina. Observe cuidadosamente las células para determinar el momento óptimo para eliminar el EDTA libre de xeno, cuando las células se han redondeado hacia arriba, pero no se han separado por completo. En el momento óptimo, retire el EDTA de trippsina libre de xeno de las células.Agregue el inhibidor definido de la trippsina y la pipeta suavemente para separar las células. Recoger la suspensión de una sola célula en un tubo centrífugo de 50 mililitros. Centrifugar a 300 g durante cinco minutos.Luego, retire el sobrenadante y resuspendir las células en un mililitro de medio de cultivo. Después de contar las células, distribuya de dos a tres millones de células en tres mililitros de medio de inducción basal complementados con cinco micromolares blebbistatina a cada pozo de un accesorio bajo de seis pozos. Incubar durante la noche a 37 grados centígrados con 5%CO2.Al día siguiente, compruebe la calidad de los cuerpos embrionados bajo un microscopio. Retire el medio y sustitúyalo por tres mililitros de medio de inducción basal complementados con 10 micromolares SB-505124 y 50 nanogramos por mililitro de factor de crecimiento de fibra de vidrio básico humano. Continúe incubando a 37 grados centígrados con 5%CO2.Los dos días siguientes, retirar el medio, y reemplazarlo con tres mililitros de medio de inducción basal, complementado con 25 nanogramos por mililitro de proteína morfogenética ósea cuatro. A continuación, continúe con la incubación utilizando las condiciones anteriores. En el cuarto día, preparar una mezcla de 0,5 microgramos por centímetro cuadrado de Laminin-521, y cinco microgramos por centímetro cuadrado de colágeno placental humano tipo cuatro, diluido en DPBS que contiene calcio dos y magnesio dos iones.Usando esta mezcla, recubrir los platos de cultivo de tejido de 100 milímetros para la diferenciación de adherentes en el volumen total de recubrimiento de cinco mililitros por plato. Selle las placas y guárdelas a cuatro grados centígrados durante la noche. En el día cinco, caliente todos los materiales y reactivos necesarios a temperatura ambiente en una campana de flujo laminar.Después de esto, retire la solución de recubrimiento y agregue 10 mililitros de medio de diferenciación precalentó a cada plato. Usando una pipeta, transfiera los cuerpos embrionados de un solo plato a través de dos a tres platos de cultivo de tejidos. Luego, agita suavemente cada plato de cultivo para distribuir uniformemente los cuerpos embrionados.Mantener las células en cultivo adherente a 37 grados Celsius con 5%CO2 durante las próximas dos semanas y media a tres semanas, asegurándose de reemplazar el medio con 10 mililitros de medio de diferenciación fresca tres veces por semana. Utilice un microscopio de contraste de fase para comprobar regularmente las células para detectar la aparición de morfología epitelial correcta. Para empezar, precalentar todos los materiales y reactivos necesarios a temperatura ambiente en una campana de flujo laminar, excepto el medio de criopreservación, que debe ser pre-refrigerado.A continuación, desprende las células madre epiteliales epiteliales derivadas de células madre pluripotentes humanas a la suspensión de una sola célula añadiendo EDTA de trippsina libre de xeno e incubando a 37 grados Celsius con 5%CO2. Después de cinco minutos, retire las células de la incubadora y compruebe la morfología celular para determinar la fase óptima para la eliminación de la tripina. Observe cuidadosamente las células para determinar el momento óptimo para eliminar la trippsina libre de xen xeno, cuando las células se han redondeado hacia arriba, pero no se han separado por completo.En el momento óptimo, retire el EDTA libre de xeno y desasocie las células como se describió anteriormente. Después de contar las células, centrifugarlas a 300 g durante cinco minutos. Aspirar el medio y resuspender las células en un medio de criopreservación libre de xeno pre-refrigerado.Con una pipeta, transfiera la suspensión de una sola célula a criotubos para que cada tubo crioconservador contenga entre 500.000 y un millón de células en un mililitro de medio de criopreservación. Coloque los tubos en un recipiente de congelación. En cinco minutos, transfiéralos a un congelador a 80 grados Celsius negativos para su almacenamiento durante la noche.Al día siguiente, transfiera los tubos a nitrógeno líquido para su almacenamiento a largo plazo. Antes de descongelar las células, cubra todos los platos y pozos de platos necesarios con una mezcla de cinco microgramos por centímetro cuadrado de colágeno placentario humano tipo cuatro, y 0,5 microgramos por centímetro cuadrado de LM-521, y precaleje todos los materiales y reactivos necesarios a la temperatura ambiente en la campana de flujo laminar. A continuación, retire la solución de recubrimiento de los platos y pozos de placas y agregue el volumen adecuado de medio de diferenciación precalegado.Añadir un medio de diferenciación precalentó a un tubo cónico de 15 mililitros. Descongelar las células rápidamente a temperatura ambiente. Una vez descongelado, transfiera inmediatamente la suspensión celular al tubo de centrífuga cónica.Centrifugar a 300 g durante cinco minutos. Aspirar el medio y resuspender el pellet celular en medio de diferenciación para eliminar cualquier medio de criopreservación. Ina las células en platos precapotados en medio de diferenciación a una densidad de 40.000 a 50.000 células por centímetro cuadrado.Mantener las células a 37 grados celsius en 5%CO2, reemplazando el medio de diferenciación tres veces por semana. En Laminin-521, las indiferenciadas células madre pluripotentes libres de alimentadores de alta calidad forman primero colonias distintas con bordes afilados, que se funden con monocapas homogéneas tras la confluencia. El cultivo en medio de inducción basal, complementado con cinco blebbistatina micromolar durante 24 horas, normalmente produce una suspensión de cuerpos embrionarios apretados y regulares de varios tamaños, mientras que la morfología del cuerpo embrionario no debe cambiar drásticamente durante la inducción ectodérmica superficial en suspensión, se observa que el crecimiento colonial aparece poco después de que los cuerpos embrionarios estén chapados en el tipo de colágeno cuatro y la matriz combinada Laminin-521 en la combinación.Dentro de 21 a 25 días de diferenciación, las células forman capas homogéneas confluentes, con morfología poligonal, que es típica de las células epiteliales. Las células pueden ser entonces crio almacenadas para su uso posterior, ya que la viabilidad y la morfología se conservan bien después de la descongelación. En el día 24 de la diferenciación, la gran mayoría de las células expresaron proteína de caja emparejada, PAX6, el regulador clave del desarrollo ocular, así como p63 alfa, el marcador LESC ampliamente reconocido.Delta Np63 está coexpresado en la mayoría de las células alfa positivas p63, confirmando el fenotipo de células alfa positivas delta Np63 más específico de la córnea. Otros marcadores se expresan en parte, mientras que otros son indetectables en este punto, lo que indica que la diferenciación ha progresado hacia los progenitores epiteliales limbares unipotentes, pero la diferenciación terminal en células epiteliales corneales maduras aún no se ha producido. En promedio, cada célula madre pluripotente humana libre de alimentadores indiferenciado genera 0.7 células para el día 25.Se puede esperar al menos 65%delta Np63 población de células alfa positivas para el día 24. La criopreservación purifica aún más la población celular. En general, los métodos presentados aquí son relativamente simples, pero hay algunos puntos críticos para el éxito.La alta calidad del material de partida es esencial, así como técnicas de cultivo celular suave y fluido en general. Este protocolo proporciona medios robustos para producir células madre epiteliales limbales para aplicaciones clínicas, así como para diversos fines de investigación. Además, el método se puede modificar fácilmente para la diferenciación de las células epiteliales del pigmento de la retina.

Research

JoVE Journal

Developmental Biology

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

La producción a gran escala de los cardiomiocitos de células madre pluripotentes utilizando un pequeño protocolo de diferenciación basada en la molécula altamente reproducible

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

Investigación

Biología del Desarrollo

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

La producción de células madre pluripotentes a partir de células de ratón amniótico líquido mediante un sistema de transposón

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

Directed Differentiation of Primitive and Definitive Hematopoietic Progenitors from Human Pluripotent Stem Cells

Dirige la diferenciación de progenitores hematopoyéticos primitivo y definitivo de las células madre Pluripotent humanas

One of the major goals for regenerative medicine is the generation and maintenance of hematopoietic stem cells (HSCs) derived from human pluripotent stem ...

Efficient Differentiation of Pluripotent Stem Cells to NKX6-1+ Pancreatic Progenitors

Efficient Differentiation of Pluripotent Stem Cells to NKX6-1+ Pancreatic Progenitors

La diferenciación eficiente de pluripotentes células madre a NKX6-1<sup&gt; +</sup&gt; Progenitores pancreáticas

Pluripotent stem cells have the ability to self renew and differentiate to multiple lineages, making them an attractive source for the generation of ...

In Vitro Differentiation of Human Pluripotent Stem Cells into Trophoblastic Cells

In Vitro Differentiation of Human Pluripotent Stem Cells into Trophoblastic Cells

Diferenciación in vitro de células madre pluripotentes humana en células trofoblásticas

The placenta is the first organ to develop during embryogenesis and is required for the survival of the developing embryo. The placenta is comprised of ...

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

Definido y escalable Generación de células hepatocitos como las de las células madre pluripotentes

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

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

Diferenciación rápida y dirigida de las células epiteliales del pigmento retiniano de humanos embrionarios o inducidas pluripotenciales células

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

Efficient Differentiation of Human Pluripotent Stem Cells into Liver Cells

Diferenciación eficiente de células madre pluripotentes humanas en células hepáticas

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

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

En la generación de Vitro del Somite derivados humanos inducida por células madre pluripotentes

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

Transient Treatment of Human Pluripotent Stem Cells with DMSO to Promote Differentiation

Tratamiento transitorio de células madre pluripotentes humanas con DMSO para promover la diferenciación

Despite the growing use of pluripotent stem cells (PSCs), challenges in efficiently differentiating embryonic and induced pluripotent stem cells (ESCs and ...