Name: direct lineage reprogramming of adult mouse fibroblast to erythroid progenitors
Uploaded: 2018-12-14T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Direct Lineage Reprogramming of Adult Mouse Fibroblast to Erythroid Progenitors at JoVE.com

Ringraziamo Evelyn Wang e Gregory Hyde (Whitehead Institute, Cambridge, MA) per la clonazione e Harvey Lodish (Whitehead Institute) per fornire molti dei plasmidi utilizzati per generare la libreria retrovirale. Ringraziamo Riccardo Siva e Sofie Singbrant (dipartimento di medicina molecolare e Gene Therapy, Università di Lund), Göran Karlsson e Shamit Soneji (dipartimento di ematologia molecolare, Università di Lund) per i loro ruoli nella descrizione della produzione iEP. Inoltre vorremmo citare e ringraziare Julian Pulecio (centro di medicina rigenerativa, Barcelona Biomedical Research Park), Violeta Rayon-Estrada (The Rockefeller University, New York), Carl Walkley (Istituto di ricerca medica di St. Vincent e Dipartimento di medicina, ospedale di St Vincent, Università di Melbourne), Ángel Raya (Istituto Catalano per la ricerca e studi avanzati, Barcellona) e Vijay G. Sankaran (Broad Institute del Massachusetts Institute of Technology e Harvard, Cambridge ) per i loro contributi precedenti a questo lavoro. Questo lavoro è stato supportato dalla Fondazione Söderberg Ragnar (di J.F.); la svedese di ricerca Consiglio (di J.F.); Stiftelsen Olle Engkvist Byggmästare (di J.F.); la Fondazione svedese per la ricerca strategica (a J.F.); Fondazione di Åke Wiberg (di J.F.); una borsa Marie Curie di integrazione (di J.F.).

1. stabilimento ed il mantenimento della coda del Mouse primario suggerimento culture del fibroblasto
<ol><li>Preparare piatti rivestite con gelatina (consigliamo un piatto di 10 cm per una coda) che copre la superficie con 0,1% di gelatina e incubando i piatti per circa 20 min a 37 ° C. Aspirare la soluzione di gelatina dal piatto e lasciare asciugare per almeno 2 h.</li>
	<li>Eutanasia i topi di dislocazione cervicale. Rimuovere la coda con le forbici, tagliare alla base della coda. Mettere la coda in soluzione tamp...

<ol>
	<li>Sender, R., Fuchs, S., Milo, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Are+We+Really+Vastly+Outnumbered?+Revisiting+the+Ratio+of+Bacterial+to+Host+Cells+in+Humans.">Are We Really Vastly Outnumbered? Revisiting the Ratio of Bacterial to Host Cells in Humans.</a> Cell. 164 (3), 337-340 (2016).</li><li>Lujan, E., Chanda, S., Ahlenius, H., Sudhof, T. C., Wernig, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+conversion+of+mouse+fibroblasts+to+self-renewing,+tripotent+neural+precursor+cells.">Direct conversion of mouse fibroblasts to self-renewing, tripotent neural precursor cells.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 109 (7), 2527-2532 (2012).</li><li>Szabo, 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=Direct+conversion+of+human+fibroblasts+to+multilineage+blood+progenitors.">Direct conversion of human fibroblasts to multilineage blood progenitors.</a> Nature. 468 (7323), 521-526 (2010).</li><li>Pereira, C. 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=Induction+of+a+hemogenic+program+in+mouse+fibroblasts.">Induction of a hemogenic program in mouse fibroblasts.</a> Cell Stem Cell. 13 (2), 205-218 (2013).</li><li>Batta, K., Florkowska, M., Kouskoff, V., Lacaud, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+reprogramming+of+murine+fibroblasts+to+hematopoietic+progenitor+cells.">Direct reprogramming of murine fibroblasts to hematopoietic progenitor cells.</a> Cell Reports. 9 (5), 1871-1884 (2014).</li><li>Yu, B., 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=Reprogramming+fibroblasts+into+bipotential+hepatic+stem+cells+by+defined+factors.">Reprogramming fibroblasts into bipotential hepatic stem cells by defined factors.</a> Cell Stem Cell. 13 (3), 328-340 (2013).</li><li>Hendry, C. 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=Direct+transcriptional+reprogramming+of+adult+cells+to+embryonic+nephron+progenitors.">Direct transcriptional reprogramming of adult cells to embryonic nephron progenitors.</a> Journal of the American Society of Nephrology. 24 (9), 1424-1434 (2013).</li><li>Vierbuchen, T., Wernig, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+lineage+conversions:+unnatural+but+useful.">Direct lineage conversions: unnatural but useful.</a> Nature Biotechnology. 29 (10), 892-907 (2011).</li><li>Capellera-Garcia, S., Flygare, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+lineage+reprogramming:+a+useful+addition+to+the+blood+cell+research+toolbox.">Direct lineage reprogramming: a useful addition to the blood cell research toolbox.</a> Expert Review of Hematology. 10 (2), 107-109 (2017).</li><li>Capellera-Garcia, 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=Defining+the+Minimal+Factors+Required+for+Erythropoiesis+through+Direct+Lineage+Conversion.">Defining the Minimal Factors Required for Erythropoiesis through Direct Lineage Conversion.</a> Cell Reports. 15 (11), 2550-2562 (2016).</li><li>Mahmoudi, S., Brunet, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aging+and+reprogramming:+a+two-way+street.">Aging and reprogramming: a two-way street.</a> Current Opinions in Cellular Biology. 24 (6), 744-756 (2012).</li><li>Singbrant, 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=Erythropoietin+couples+erythropoiesis,+B-lymphopoiesis,+and+bone+homeostasis+within+the+bone+marrow+microenvironment.">Erythropoietin couples erythropoiesis, B-lymphopoiesis, and bone homeostasis within the bone marrow microenvironment.</a> Blood. 117 (21), 5631-5642 (2011).</li><li>Heinrich, A. C., Pelanda, R., Klingmuller, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+mouse+model+for+visualization+and+conditional+mutations+in+the+erythroid+lineage.">A mouse model for visualization and conditional mutations in the erythroid lineage.</a> Blood. 104 (3), 659-666 (2004).</li><li>Gautier, E. 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=Gene-expression+profiles+and+transcriptional+regulatory+pathways+that+underlie+the+identity+and+diversity+of+mouse+tissue+macrophages.">Gene-expression profiles and transcriptional regulatory pathways that underlie the identity and diversity of mouse tissue macrophages.</a> Nature Immunology. 13 (11), 1118-1128 (2012).</li><li>Psaila, B., 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=Single-cell+profiling+of+human+megakaryocyte-erythroid+progenitors+identifies+distinct+megakaryocyte+and+erythroid+differentiation+pathways.">Single-cell profiling of human megakaryocyte-erythroid progenitors identifies distinct megakaryocyte and erythroid differentiation pathways.</a> Genome Biology. 17 (1), 83 (2016).</li><li>Pulecio, 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=Direct+Conversion+of+Fibroblasts+to+Megakaryocyte+Progenitors.">Direct Conversion of Fibroblasts to Megakaryocyte Progenitors.</a> Cell Reports. 17 (3), 671-683 (2016).</li><li>Kurita, 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=Establishment+of+immortalized+human+erythroid+progenitor+cell+lines+able+to+produce+enucleated+red+blood+cells.">Establishment of immortalized human erythroid progenitor cell lines able to produce enucleated red blood cells.</a> PLoS One. 8 (3), 59890 (2013).</li></ol>

Sovraespressione di un cocktail di quattro-fattore, GATA1, TAL1, LMO2 e c-MYC (GTLM), è sufficiente per la riprogrammazione di fibroblasti murini ed umani direttamente a iEPs10. Cellule eritroidi riprogrammate notevolmente ha assomigliato a bona fide progenitori eritroidi in termini di morfologia, fenotipo, espressione genica e possibilità di formazione di colonie. Questa scoperta co...

Globuli rossi (RBCs) sono essenziali in tutti i vertebrati e costituiscono l'84% di tutte le cellule dei corpi umani1. Da embrionali alla vita adulta, la nostra salute dipende altamente esatta regolazione dell'omeostasi di RBC. La produzione costante di RBCs maturo nel corso dello sviluppo in età adulta è noto come eritropoiesi. Una sfida importante nella ricerca di eritropoiesi è quello di definire i regolatori matrici che orchestrano sviluppo di RBC e lo switch tra eritropoiesi primitivo e definitiva. Discendenza diretta riprogrammazione dei progenitori eritroidi rappresenta un'opportunità per capire meglio degli eritrociti sviluppo in vivo.
Discendenza diretta riprogrammazione (DLR), noto anche come transdifferenziazione, è il processo di riprogrammazione di un tipo delle cellule direttamente in un altro, bypassando pluripotenti e fasi di progenitrici multipotenti. DLR finora è stato utilizzato per la produzione di numerosi tipi cellulari inclusi neurali2, ematopoietico3,4,5, epatica6 e nefrotica7, cellule progenitrici. Per i biologi dello sviluppo, DLR è diventato uno strumento importante per inquisitorie aspetti dell'impegno di lignaggio e differenziazione terminale processi8,9. DLR possono integrare e sostituire parzialmente in vivo studi per comprendere i meccanismi del destino delle cellule durante lo sviluppo i fattori determinanti. Il protocollo DLR per la riprogrammazione di progenitori eritroidi descritti in questo documento fornisce il campo un metodo gratuito per studi evolutivi dell'eritropoiesi.
Precedentemente abbiamo dimostrato che la sovraespressione di un cocktail di quattro-fattore, GATA1, TAL1, LMO2 e c-MYC (GTLM), è sufficiente per riprogrammare i fibroblasti sia murini ed umani direttamente ai progenitori eritroidi indotta (iEPs) 10. cellule eritroidi riprogrammato il GTLM assomigliano notevolmente bona fide degli eritrociti primitivi progenitori in termini di morfologia, fenotipo e gene espressione10. Così iEPs hanno una limitata capacità di proliferazione e matura in eritrociti nucleati simili a quelle prodotte transitoriamente nell'embrione precoce prima dell'inizio della eritropoiesi definitivo. Apportando modifiche nelle condizioni riprogrammazione (per esempio, mutazioni puntiformi nella riprogrammazione fattori o aggiunta di altri fattori), si può capire come questo comporti cambiamenti nello sviluppo degli eritrociti e differenziamento. Ad esempio abbiamo indicato che aggiunta di Klf1 o Myb al cocktail GTLM cambia il modello di espressione della globina da prevalentemente embrionale (primitivo) per principalmente per adulti (definitivo). Questa individuazione conferma la validità dell'utilizzo di DLR come strumento per la definizione dei fattori dello sviluppo nella eritropoiesi.
Qui, descriviamo il processo di generazione iEPs da fibroblasti di topo coda punta (TTF). Nei nostri risultati rappresentativi, abbiamo effettuato la riprogrammazione sui fibroblasti dai topi lignaggio traccia degli eritrociti (Epor- Cre R26- eYFP) che esprimono la proteina fluorescente gialla (eYFP) dal locus Rosa26 in tutte le cellule che hanno espresso il recettore dell'eritropoietina, permettendo facile visualizzazione di impegno per la stirpe degli eritrociti. Utilizzando questo metodo, YFP positivo (EpoR +) cellule sono presenti già cinque giorni dopo la trasduzione. Questo protocollo, pertanto, offre una tecnica veloce e affidabile per la generazione di progenitori eritroidi in vitro.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:1141px;" width="1142">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:347px;">DMEM without sodium pyruvate</td>
			<td style="width:167px;">GE Life Sciences</td>
			<td style="width:123px;">SH30022.01</td>
			<td style="width:505px;">Culturing media for PhGP cells</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:347px;">DMEM with sodium pyruvate</td>
			<td style="width:167px;">GE Life Sciences</td>
			<td style="width:123px;">SH30243.01</td>
			<td>Culturing media for tail tip fibroblasts</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:347px;">StemSpan Serum Free Expansion Media (SFEM)</td>
			<td style="width:167px;">Stem Cell Technologies</td>
			<td style="width:123px;">9650</td>
			<td>Reprogramming media&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:347px;">Fetal Bovine Serum HyClone</td>
			<td style="width:167px;">GE Life Sciences</td>
			<td style="width:123px;">SH30071.03HI</td>
			<td>Growth factor</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:347px;">Penicillin/Streptomycin HyClone (100x)</td>
			<td style="width:167px;">Ge Life Sciences</td>
			<td style="width:123px;">SV30010</td>
			<td>Antiboiotic</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:347px;">Non-Essential Amino Acids (100x)</td>
			<td style="width:167px;">Thermo Fisher</td>
			<td style="width:123px;">11140050</td>
			<td>SNL media is suppplemented with this</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:347px;">Trypsin HyClone (1x)</td>
			<td style="width:167px;">GE Life Sciences</td>
			<td style="width:123px;">SH30042.01</td>
			<td>Cell dissociation agent</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:347px;">Murine Stem Cell Factor (mSCF)</td>
			<td style="width:167px;">Peprotech</td>
			<td style="width:123px;">250-03</td>
			<td>Added to reprogramming media</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:347px;">Recombinant Murine Il-3</td>
			<td style="width:167px;">Peprotech</td>
			<td style="width:123px;">213-13</td>
			<td>Added to reprogramming media</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:347px;">human recombinant erythropoietin (hrEPO)</td>
			<td style="width:167px;">Peprotech</td>
			<td style="width:123px;">100-64</td>
			<td>Added to reprogramming media</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:347px;">Dexamethasone</td>
			<td style="width:167px;">Sigma</td>
			<td style="width:123px;">50-02-2&#160;&#160;</td>
			<td>Added to reprogramming media</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:347px;">Gelatin from porcine skin</td>
			<td style="width:167px;">Sigma</td>
			<td style="width:123px;">9000-70-8&#160;</td>
			<td>Dissovled in dH2O and used for coating plates. Ensure sterility before use.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:347px;">Blasticidin S hydrochloride</td>
			<td style="width:167px;">Sigma</td>
			<td style="width:123px;">3/9/3513</td>
			<td>Selection antibiotic. Affects both pro- and eukaryotic cells</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:347px;">Dulbecco&#39;s Phosphate Buffered Saline (DPBS)</td>
			<td style="width:167px;">Ge Life Sciences</td>
			<td style="width:123px;">SH30850.03</td>
			<td>Used for washing steps</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:347px;">Polybrene</td>
			<td style="width:167px;">Merck</td>
			<td style="width:123px;">TR-1003-G</td>
			<td>Infection / Transfection&#160; Reagent</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:347px;">FuGENE HD Transfection Reagent</td>
			<td style="width:167px;">Promega</td>
			<td style="width:123px;">E2311</td>
			<td>Transfection Reagent for PhGP cell line</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:347px;">Millex-GP Syringe Filter Unit 0.22 &#181;m</td>
			<td style="width:167px;">Merck</td>
			<td style="width:123px;">SLGP033RS</td>
			<td>Used for filtering virus supernatant</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:347px;">BD Emerald Hypodermic Syringe</td>
			<td style="width:167px;">Becton Dickinson</td>
			<td style="width:123px;">SKU: 307736</td>
			<td>Used for filtering virus supernatant</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:347px;">100 mm Culture Dish</td>
			<td style="width:167px;">Corning</td>
			<td style="width:123px;">430167</td>
			<td>Cell culture</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:347px;">6-well plate</td>
			<td style="width:167px;">Falcon</td>
			<td style="width:123px;">10799541</td>
			<td>Cell culture</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:347px;">Jeweler Forceps #5</td>
			<td style="width:167px;">Sklar</td>
			<td style="width:123px;">66-7642</td>
			<td>Used for handling small tail fragments</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:347px;">Sklarlite Iris Scissors</td>
			<td style="width:167px;">Sklar</td>
			<td style="width:123px;">23-1149</td>
			<td>Used for cutting the tail into small pieces</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:347px;">Lineage Cell Depletion Kit, mouse</td>
			<td style="width:167px;">Miltenyi Biotec</td>
			<td style="width:123px;">130-090-858</td>
			<td>For depletion of hematopoietic cells in fibroblast cultures</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:347px;">CD117 MicroBeads, mouse</td>
			<td style="width:167px;">Miltenyi Biotec</td>
			<td>130-091-224</td>
			<td>For depletion of hematopoietic cells in fibroblast cultures</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:347px;">PheonixGP cells</td>
			<td style="width:167px;">ATCC</td>
			<td>CRL-3215</td>
			<td>retroviral packaging cell line</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:347px;">EcoPAC vector (pCL-Eco)&#160;</td>
			<td>Novus Biologicals</td>
			<td>NBP2-29540</td>
			<td>retroviral helper vector containing gag and pol genes</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:347px;">pMX-Gata1</td>
			<td style="width:167px;">Cloned in-lab</td>
			<td style="width:123px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:347px;">pMX-Tal1</td>
			<td style="width:167px;">Cloned in-lab</td>
			<td style="width:123px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:347px;">pMX-Lmo2</td>
			<td style="width:167px;">Cloned in-lab</td>
			<td style="width:123px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:347px;">pMX-cMyc</td>
			<td style="width:167px;">Cloned in-lab</td>
			<td style="width:123px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">CellSens Standard 1.6 software&#160;</td>
			<td style="width:167px;"></td>
			<td style="width:123px;"></td>
			<td>Cytospin analysis software</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

direct lineage reprogramming of adult mouse fibroblast to erythroid progenitors

Differenziazione e impegno delle cellule eritroidi procedere attraverso l'attivazione di una rete di transcriptional lignaggio-limitata orchestrata da un gruppo di destino delle cellule determinazione e fattori di maturazione. Abbiamo precisato in precedenza per definire il set minimo dei fattori necessari per istruire il globulo rosso sviluppo utilizzando discendenza diretta riprogrammazione dei fibroblasti in progenitori/precursori eritroidi indotta (iEPs). Abbiamo mostrato che la sovraespressione di Gata1, Tal1, Lmo2e c-Myc (GTLM) può rapidamente convertire murine ed umane fibroblasti direttamente a iEPs che assomigliano alle cellule eritroidi bona fide in termini di morfologia, fenotipo, e l'espressione genica. Intendiamo che iEPs fornirà uno strumento prezioso per studiare il regolamento di destino delle cellule e di eritropoiesi. Qui descriviamo il processo graduale di conversione fibroblasti punta coda murino in iEPs tramite trascrizione factor-driven discendenza diretta riprogrammazione (DLR). In questo esempio, eseguiamo la riprogrammazione in fibroblasti dai topi di lignaggio traccia degli eritrociti che esprimono la proteina fluorescente gialla (YFP) sotto il controllo del promotore del gene (EpoR) del recettore dell'eritropoietina, consentendo la visualizzazione di cellule eritroidi induzione di destino su riprogrammazione. A seguito di questo protocollo, fibroblasti possono essere riprogrammati in iEPs entro cinque-otto giorni.
Mentre possono ancora essere apportati miglioramenti al processo, indichiamo che GTLM-mediata riprogrammazione è un processo rapido e diretto, producendo cellule con proprietà di bona fide cellule eritroidi progenitrici e precursore.

Qui presentiamo un protocollo riproducibile per la produzione di iEPs dai fibroblasti adulti utilizzando trascrizione factor-driven DLR. Valutiamo la riprogrammazione delle cellule tramite flusso cytometry, formanti colonie saggi e gene analisi di espressione. Al fine di facilitare la visualizzazione della conversione al destino delle cellule eritroidi, abbiamo effettuato la riprogrammazione sui fibroblasti dai topi lignaggio traccia degli eritrociti (Epor- Cre R26- eYFP...

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Direct Lineage Reprogramming of Adult Mouse Fibroblast to Erythroid Progenitors

Diretto lignaggio riprogrammazione di fibroblasti di topo adulto ai progenitori eritroidi

Qui vi presentiamo il nostro protocollo per produzione indotta da progenitori eritroidi (iEPs) dai fibroblasti adulti del mouse utilizzando la trascrizione factor-driven diretto lignaggio riprogrammazione (DLR).

Erythroid cell commitment and differentiation proceed through activation of a lineage-restricted transcriptional network orchestrated by a group of cell ...

Riprogrammazione diretta del lignaggio dai fibroblasti alle cellule progenitrici eretroidi. È un nuovo metodo che abbiamo sviluppato nel nostro laboratorio al fine di studiare meglio i processi di regolazione trascrizionale che determinano il destino delle cellule etiroidi. Il vantaggio principale con l'utilizzo della riprogrammazione diretta del lignaggio per studiare lo sviluppo è che è una tecnica molto semplice.Quindi rispetto, per esempio, agli studi sulla perdita di funzioni all'interno dei topi knockout, qui possiamo facilmente manipolare il fattore, esprimerlo es esprimono troppo a un certo punto di tempo, e quindi ottenere facilmente abbastanza materiale per studiare effetti a valle come modifiche della cromatina o cambiamenti di espressione genica. Mentre questo metodo si concentra sulla riprogrammazione dei fibroblasti della punta della coda del topo ai progenitori erythroid, può anche essere applicato ad altri tipi di cellule fibroblatrici e ad altri organismi tra cui l'uomo. Le implicazioni di questa tecnica si estendono verso la medicina trasfusionale in quanto apre la strada alla produzione di globuli rossi in vitro.A dimostrare la procedura sarà Alban Johansson del mio gruppo di ricerca. Inizia coprendo la superficie dei piatti con gelatina allo 0,1%. Incubarli a 37 gradi Celsius per circa 20 minuti.Aspirare la soluzione di gelatina e lasciare asciugare i piatti. Usa le forbici per tagliare alla base della coda di un topo eutanasiato per rimuoverlo. Posizionare la coda in DPBS con 2%FBS fino a quando non è pronto per l'uso.In un cappuccio di coltura tissutale in condizioni sterili, preparare una soluzione diluita di tripina dello 0,02% di tripside EDTA in DPBS e aggiungere 5 millilitri in un piatto non rivestito di 10 centimetri. In una cappa di coltura tissutale, lavare la coda con abbastanza 70% di etanolo in un tubo da 15 millilitri per coprirlo e quindi in DPBS. Posizionare la coda piatta in un piatto e usare le forcelle per tenerla in posizione.Usa un bisturi per fare un'incisione sulla coda lungo il suo asse longitudinale dalla base alla punta. Utilizzare un paio di pinze per afferrare la coda e tenerla verticalmente e utilizzare un secondo paio per afferrare la pelle accanto all'incisione alla base della coda e sbucciarla. Eseguire questo su entrambi i lati dell'incisione fino a quando la pelle può essere staccata tirando verso il basso verso la punta della coda.Tenere la coda sbucciata con le forcep sul piatto contenente la soluzione di tripparina. Usa le forbici di dissezione per tagliare la coda a piccoli pezzi. Utilizzare le forbici per frammentare questi pezzi nella soluzione di tripside in pezzi ancora più piccoli e quindi incubare a 37 gradi Celsius per 10 minuti.Per dissetare la triptina, aggiungere due volumi di mezzo FEX, DMEM con integratori e antibiotici. Raccogliere l'intero contenuto del piatto in un tubo da 50 millilitri. Centrifugare il tubo a 350 volte G per cinque minuti a quattro gradi Celsius.Aspirare il supernatante e rimescolare il pellet contenente i frammenti di coda in 10 millilitri di mezzo FEX fresco. Trasferire questa sospensione su un piatto rivestito di gelatina. Incubare a 37 gradi Celsius in anidride carbonica al 5% e 4% di ossigeno, aggiungendo mezzo FEX fresco ogni due giorni.Osserva la coltura dopo cinque o sette giorni, in cui i frammenti di coda si sono attaccati sul fondo del piatto e i fibroblasti si stanno allontanando da loro. Una volta che i grappoli di fibroblasti sono visibili, agitare delicatamente il piatto per rimuovere i pezzi di coda. Aspirare il mezzo con tutti i frammenti ossei, lasciando i fibroblasti attaccati alla piastra.Aggiungere 10 millilitri di mezzo FEX fresco e colturare i fibroblasti fino a confluenti. Per garantire che non vi sia contaminazione da progenitori ematopoietici nella coltura dei fibroblasti, dissociare le cellule dalla piastra utilizzando l'EDTA di tripparina come descritto nel manoscritto. Aggiungere il mezzo e raccogliere le cellule e aggiungere perline magnetiche con anticorpi.Utilizzare un sistema di separazione magnetica per rimuovere le cellule che esprimono marcatori ematopoietici. Includere questo passaggio è assolutamente vitale perché elimina tutti gli HSPC che potrebbero essere presenti nella cultura e quindi la probabilità di falsi positivi il giorno dell'analisi FACS. Semina cellule di imballaggio retrovirale a circa 25.000 cellule per centimetro quadrato su un piatto trattato con coltura tissutale.Incubare le cellule in DMEM ad alto glucosio a 37 gradi Celsius e 5% di anidride carbonica durante la notte. La mattina seguente, rimuovere il mezzo e aggiungere metà del volume utilizzato per la coltura durante la notte di DMEM senza additivi. Nel pomeriggio, controllare le celle per la confluenza dal 70 all'80% necessaria per la trasfezione.Inizia la trasfezione preparando una miscela da due a uno di sei microgrammi del vettore di espressione PMX e tre microgrammi del vettore di aiuto contenente geni Gag, Pol e envelope per ogni fattore di riprogrammazione. Successivamente, per ogni fattore di riprogrammazione, aggiungere 300 microlitri di DMEM a temperatura ambiente in un tubo di polistirolo sterile. Quindi aggiungere con cura 27 microlitri di reagente di trasfezione commerciale a temperatura ambiente direttamente nel mezzo per evitare il contatto con la parete del tubo.Aggiungere la miscela plasmide nel reagente di trasfezione contenente il tubo. Vortice brevemente e incubare la miscela per 15 minuti a temperatura ambiente. Vortice la miscela di DNA reagente di trasfezione di nuovo.Aggiungilo dropwise alle celle di imballaggio retrovirale in modo che sia distribuito uniformemente sulla coltura e incubare a 37 gradi Celsius. 24 ore dopo la trasfezione, rimuovere il mezzo e aggiungere DMEM con 20%FBS e 100 unità per millilitro penicillina streptomicina. 48 ore dopo la trasfezione, raccogliere il supernatante e filtrarlo attraverso un filtro siringa di dimensioni dei pori di 0,22 micrometri.Inizia la trasduzione seminando i fibroblasti della punta della coda a 10.000 cellule per centimetro quadrato su piatti pre-rivestiti di gelatina allo 0,1% in mezzo FEX. Incubare a 37 gradi Celsius per 24 ore. Quando si effettua questo passaggio, è importante aggiungere i quattro supernatanti retrovirali ad un rapporto uguale per garantire che tutti e quattro i transgeni contribuiscano allo stesso modo al processo di riprogrammazione.Il giorno seguente, preparare una miscela di trasduzione aggiungendo prima un volume di supernatante virale per ogni fattore di riprogrammazione integrato con quattro microgrammi per millilitro di reagente di infezione retrovirale a sei volumi di mezzo FEX. Successivamente, aspirare il mezzo FEX dalla coltura di fibroblasti e aggiungere la miscela di trasduzione. Incubare la reazione di trasduzione per quattro ore a 37 gradi Celsius in condizioni ipossiche al 5% di anidride carbonica e al 4% di ossigeno.Dopo quattro ore, aspirare la miscela di trasduzione e aggiungere un mezzo di riprogrammazione fresco. Incubare a 37 gradi Celsius in condizioni ipossiche per otto giorni, aggiungendo un mezzo di riprogrammazione fresco ogni due giorni. Osservare una riprogrammazione riuscita con grappoli di celle scollegati dalla piastra.Per raccogliere le cellule riprogrammate dal piatto per ulteriori analisi, pipettare delicatamente su e giù e quindi raccogliere le cellule. Dopo una riprogrammazione riuscita degli iEP, le cellule positive all'YFP sono osservabili già cinque giorni dopo la trasduzione. Diventano rotondi, si sollevano dalla superficie della piastra, iniziano a formare ammassi e mostrano una morfologia simile a un precursore dell'erioide.L'emoglobinizzazione di alcune cellule è evidente dalla colorazione positiva della benzidina. Una piccola frazione esprime il marcatore di superficie specifico dell'erythroid TER-119. Entro l'ottavo giorno, si possono vedere grandi cluster positivi all'YFP.Gli iEP dell'ottavo giorno hanno un fenotipo di eriotroide più differenziato rispetto ai cinque iEP del quinto giorno. Sono significativamente più piccoli, hanno accumulato più emoglobina e mostrano una maggiore espressione di TER-119. L'analisi dell'espressione genica da parte del qPCR degli iEP raccolti all'ottavo giorno mostra che hanno quasi chiuso l'espressione dei geni dei fibroblasti e hanno upregolato molti geni erioidi.Dopo aver eseguito test di formazione della colonia BFU-e sulle cellule riprogrammate, gli iEP del giorno otto formano due tipi di colonie, distintamente rosse e non visibilmente rosse. Mentre le cellule delle colonie rosse mostravano morfologia degli erythroblast, le cellule provenienti da colonie non rosse non lo facevano. Circa uno su 1.000 giorni cinque iEP formarono colonie rosse mentre solo una su 10.000 colonie si formò dagli iEP del giorno otto.L'efficienza di riprogrammazione dei fibroblasti o dei TTF della punta della coda è influenzata dal numero di passaggio. I TTF che erano stati passaggi nove volte mostravano una drastica riduzione della capacità di produrre cluster di iEP rispetto alle cellule che erano state passaggio tre volte. Inoltre, diverse condizioni culturali possono influire sull'efficienza della riprogrammazione.I TTF trasdotti coltivati in normoxia sono molto più lenti da riprogrammare e i cluster IEP vengono osservati dopo 10 giorni invece di cinque o otto giorni. Seguendo questa procedura, metodi come i test di formazione delle colonie, l'analisi qPCR e FACS possono essere applicati al fine di determinare lo stato di differenziazione cellulare. Fin dal suo sviluppo, questa tecnica sta spianando la strada ai ricercatori nel campo dell'eritropoiesi nella comprensione del passaggio tra cellule eritroidi primitive e definitive nel topo e nell'uomo.

Research

JoVE Journal

Developmental Biology

Stable and Efficient Genetic Modification of Cells in the Adult Mouse V-SVZ for the Analysis of Neural Stem Cell Autonomous and Non-autonomous Effects

Stabile ed efficiente Modificazione genetica di cellule nel topo adulto V-SVZ per l&#39;analisi di cellule staminali neurali autonoma ed effetti non autonomi

Relatively quiescent somatic stem cells support life-long cell renewal in most adult tissues. Neural stem cells in the adult mammalian brain are ...

Ricerca

Biologia dello sviluppo

Murine Dermal Fibroblast Isolation by FACS

Murino Dermal fibroblasti Isolation di FACS

Fibroblasts are the principle cell type responsible for secreting extracellular matrix and are a critical component of many organs and tissues. Fibroblast ...

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This protocol presents a method to perform quantitative, single-cell in situ analyses of protein expression to study lineage specification in mouse ...

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Trans-differentiation of one somatic cell type into another has enormous potential to model and treat human diseases. Previous studies have shown that ...

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