Name: enhancing the engraftment of human induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes via a transient inhibition of rho kinase activity
Uploaded: 2019-07-10T12:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Enhancing the Engraftment of Human Induced Pluripotent Stem Cell-derived Cardiomyocytes via a Transient Inhibition of Rho Kinase Activity at JoVE.com

De auteurs bedanken Dr. Joseph C. Wu (Stanford University) voor de vriendelijke levering van de Fluc-GFP Construct en Dr. Yanwen Liu voor uitstekende technische assistentie. Deze studie wordt gesteund door de National Institutes of Health RO1 Grants HL95077, HL114120, HL131017, HL138023, UO1 HL134764 (to J.Z.), en HL121206A1 (to L.Z.), en een R56 Grant HL142627 (to W.Z.), een Amerikaanse hart associatie wetenschapper ontwikkelings subsidie 16SDG30410018, en de Universiteit van Alabama in Birmingham Faculty ontwikkelings subsidie (naar W.Z.).

Alle dier procedures in deze studie werden goedgekeurd door het institutioneel Dierenzorg-en gebruiks Comité (IACUC) van de Universiteit van Alabama te Birmingham en waren gebaseerd op de nationale instituten voor gezondheids laboratoriumdieren verzorging en gebruiksrichtlijnen (NIH Publication No 85-23).
1. bereiding van cultuur media en cultuur platen
<ol><li>
Middelgrote voorbereiding
	<ol>
<li>Voor hiPSC medium, meng 400 mL humaan pluripotente stamcel (hPSC) basale medi...

<ol>
	<li>Menasche, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Towards+a+clinical+use+of+human+embryonic+stem+cell-derived+cardiac+progenitors:+a+translational+experience.">Towards a clinical use of human embryonic stem cell-derived cardiac progenitors: a translational experience.</a> European Heart Journal. 36 (12), 743-750 (2015).</li><li>Burridge, P. W., Keller, G., Gold, J. D., Wu, 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=Production+of+de+novo+cardiomyocytes:+human+pluripotent+stem+cell+differentiation+and+direct+reprogramming.">Production of de novo cardiomyocytes: human pluripotent stem cell differentiation and direct reprogramming.</a> Cell Stem Cell. 10 (1), 16-28 (2012).</li><li>Frisch, S. M., Francis, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Disruption+of+epithelial+cell-matrix+interactions+induces+apoptosis.">Disruption of epithelial cell-matrix interactions induces apoptosis.</a> Journal of Cell Biology. 124 (4), 619-626 (1994).</li><li>Haun, 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=Identification+of+a+novel+anoikis+signalling+pathway+using+the+fungal+virulence+factor+gliotoxin.">Identification of a novel anoikis signalling pathway using the fungal virulence factor gliotoxin.</a> Nature Communications. 9 (1), 3524 (2018).</li><li>Ohashi, 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=Rho-associated+kinase+ROCK+activates+LIM-kinase+1+by+phosphorylation+at+threonine+508+within+the+activation+loop.">Rho-associated kinase ROCK activates LIM-kinase 1 by phosphorylation at threonine 508 within the activation loop.</a> Journal of Biological Chemistry. 275 (5), 3577-3582 (2000).</li><li>Katoh, K., Kano, Y., Noda, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rho-associated+kinase-dependent+contraction+of+stress+fibres+and+the+organization+of+focal+adhesions.">Rho-associated kinase-dependent contraction of stress fibres and the organization of focal adhesions.</a> Journal of The Royal Society Interface. 8 (56), 305-311 (2011).</li><li>Paoli, P., Giannoni, E., Chiarugi, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anoikis+molecular+pathways+and+its+role+in+cancer+progression.">Anoikis molecular pathways and its role in cancer progression.</a> Biochimica et Biophysica Acta. 1833 (12), 3481-3498 (2013).</li><li>Legate, K. R., Fassler, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanisms+that+regulate+adaptor+binding+to+beta-integrin+cytoplasmic+tails.">Mechanisms that regulate adaptor binding to beta-integrin cytoplasmic tails.</a> Journal of Cell Science. 122 (Pt 2), 187-198 (2009).</li><li>Watanabe, 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=A+ROCK+inhibitor+permits+survival+of+dissociated+human+embryonic+stem+cells.">A ROCK inhibitor permits survival of dissociated human embryonic stem cells.</a> Nature Biotechnology. 25 (6), 681-686 (2007).</li><li>Emre, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+ROCK+inhibitor+Y-27632+improves+recovery+of+human+embryonic+stem+cells+after+fluorescence-activated+cell+sorting+with+multiple+cell+surface+markers.">The ROCK inhibitor Y-27632 improves recovery of human embryonic stem cells after fluorescence-activated cell sorting with multiple cell surface markers.</a> PLoS One. 5 (8), e12148 (2010).</li><li>Ni, Y., Qin, Y., Fang, Z., Zhang, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=ROCK+Inhibitor+Y-27632+Promotes+Human+Retinal+Pigment+Epithelium+Survival+by+Altering+Cellular+Biomechanical+Properties.">ROCK Inhibitor Y-27632 Promotes Human Retinal Pigment Epithelium Survival by Altering Cellular Biomechanical Properties.</a> Current Molecular Medicine. 17 (9), 637-646 (2017).</li><li>Laflamme, M. 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=Cardiomyocytes+derived+from+human+embryonic+stem+cells+in+pro-survival+factors+enhance+function+of+infarcted+rat+hearts.">Cardiomyocytes derived from human embryonic stem cells in pro-survival factors enhance function of infarcted rat hearts.</a> Nature Biotechnology. 25 (9), 1015-1024 (2007).</li><li>Zhu, W., Zhao, M., Mattapally, S., Chen, S., Zhang, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CCND2+Overexpression+Enhances+the+Regenerative+Potency+of+Human+Induced+Pluripotent+Stem+Cell-Derived+Cardiomyocytes:+Remuscularization+of+Injured+Ventricle.">CCND2 Overexpression Enhances the Regenerative Potency of Human Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Cardiomyocytes: Remuscularization of Injured Ventricle.</a> Circulation Research. 122 (1), 88-96 (2018).</li><li>Song, 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=Heart+repair+by+reprogramming+non-myocytes+with+cardiac+transcription+factors.">Heart repair by reprogramming non-myocytes with cardiac transcription factors.</a> Nature. 485 (7400), 599-604 (2012).</li><li>Ye, 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=Cardiac+repair+in+a+porcine+model+of+acute+myocardial+infarction+with+human+induced+pluripotent+stem+cell-derived+cardiovascular+cells.">Cardiac repair in a porcine model of acute myocardial infarction with human induced pluripotent stem cell-derived cardiovascular cells.</a> Cell Stem Cell. 15 (6), 750-761 (2014).</li><li>Tohyama, 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=Glutamine+Oxidation+Is+Indispensable+for+Survival+of+Human+Pluripotent+Stem+Cells.">Glutamine Oxidation Is Indispensable for Survival of Human Pluripotent Stem Cells.</a> Cell Metabolism. 23 (4), 663-674 (2016).</li><li>Ong, S. 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=Microfluidic+Single-Cell+Analysis+of+Transplanted+Human+Induced+Pluripotent+Stem+Cell-Derived+Cardiomyocytes+After+Acute+Myocardial+Infarction.">Microfluidic Single-Cell Analysis of Transplanted Human Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Cardiomyocytes After Acute Myocardial Infarction.</a> Circulation. 132 (8), 762-771 (2015).</li><li>Zhao, 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=Y-27632+Preconditioning+Enhances+Transplantation+of+Human+Induced+Pluripotent+Stem+Cell-Derived+Cardiomyocytes+in+Myocardial+Infarction+Mice.">Y-27632 Preconditioning Enhances Transplantation of Human Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Cardiomyocytes in Myocardial Infarction Mice.</a> Cardiovascular Research. , (2018).</li><li>Tohyama, 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=Distinct+metabolic+flow+enables+large-scale+purification+of+mouse+and+human+pluripotent+stem+cell-derived+cardiomyocytes.">Distinct metabolic flow enables large-scale purification of mouse and human pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes.</a> Cell Stem Cell. 12 (1), 127-137 (2013).</li><li>Silginer, M., Weller, M., Ziegler, U., Roth, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Integrin+inhibition+promotes+atypical+anoikis+in+glioma+cells.">Integrin inhibition promotes atypical anoikis in glioma cells.</a> Cell Death &amp; Disease. 5, e1012 (2014).</li><li>Lelievre, E. 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=N-cadherin+mediates+neuronal+cell+survival+through+Bim+down-regulation.">N-cadherin mediates neuronal cell survival through Bim down-regulation.</a> PLoS One. 7 (3), e33206 (2012).</li><li>Murata, 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=Increase+in+cell+motility+by+carbon+ion+irradiation+via+the+Rho+signaling+pathway+and+its+inhibition+by+the+ROCK+inhibitor+Y-27632+in+lung+adenocarcinoma+A549+cells.">Increase in cell motility by carbon ion irradiation via the Rho signaling pathway and its inhibition by the ROCK inhibitor Y-27632 in lung adenocarcinoma A549 cells.</a> Journal of Radiation Research. 55 (4), 658-664 (2014).</li><li>Srivastava, K., Shao, B., Bayraktutan, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=PKC-beta+exacerbates+in+vitro+brain+barrier+damage+in+hyperglycemic+settings+via+regulation+of+RhoA/Rho-kinase/MLC2+pathway.">PKC-beta exacerbates in vitro brain barrier damage in hyperglycemic settings via regulation of RhoA/Rho-kinase/MLC2 pathway.</a> Journal of Cerebral Blood Flow &amp; Metabolism. 33 (12), 1928-1936 (2013).</li></ol>

De belangrijkste stappen van deze studie zijn het verkrijgen van pure hiPSC-CMs, het verbeteren van de activiteit van hiPSC-CMs door middel van Y-27632 voor behandeling, en tot slot het verplanten van een precieze hoeveelheid hiPSC-CMs in een muis MI-model.
De belangrijkste kwesties die hier aan de orde waren, waren dat we eerst de glucose vrije zuiverings methoden19 hebben geoptimaliseerd en een nieuw efficiënt zuiveringssysteem hebben opgezet. De systeem procedure om...

Stamcel therapieën hebben een aanzienlijk potentieel aangetoond als een behandeling van hart schade veroorzaakt door MI1. Het gebruik van gedifferentieerde hiPSCs biedt een onuitputtelijke bron van hiPSC-CMs2 en opent de deur voor de snelle ontwikkeling van baanbrekende behandelingen. Er blijven echter veel beperkingen voor therapeutische vertalingen bestaan, waaronder de uitdaging van het ernstig lage engraftment percentage van geïmplanteerde cellen.
Dissocierende cellen met trypsine initieert anoikis3, die alleen wordt versneld als deze cellen worden geïnjecteerd in ruwe omgevingen zoals het ischemische myocardium, waarbij de hypoxische omgeving de koers versnelt naar celdood. Van de overgebleven cellen wordt een groot deel van de implantatieplaats in de bloedbaan weggespoeld en verspreid over de periferie. Een van de belangrijkste apoptotische trajecten is de RhoA/ROCK pathway4. Op basis van eerder onderzoek, de rhoa/Rock traject regelt de actine cytoskelet organisatie5,6, die verantwoordelijk is voor de cel dysfunctie7,8. De rotsremmer Y-27632 wordt veel gebruikt tijdens somatische en stamcel dissociatie en passaging, om de celhechting te verhogen en cel apoptosis9,10,11te verminderen. In deze studie wordt Y-27632 gebruikt voor de behandeling van hiPSC-CMs voorafgaand aan transplantatie in een poging om het celengraftment tarief te verhogen.
Er zijn verschillende methoden vastgesteld voor het verbeteren van het engraftment percentage van de cel, zoals warmte schok en kelder membraan matrix coating12. Afgezien van deze methoden, genetische technologie kan ook bevorderen hartspier proliferatie13 of omgekeerde nonmyocardiale cellen in hartspier14. Vanuit het oogpunt van biotechniek worden cardiomyocyten geënt op een biomateriale steiger om de transplantatie-efficiëntie te verbeteren15. Helaas zijn de meeste van deze methoden ingewikkeld en kostbaar. Integendeel, de hier voorgestelde methode is eenvoudig, kostenefficiënt en effectief, en kan worden gebruikt als een basale behandeling voor transplantatie, evenals in conjugatie met andere technologieën.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Reagent</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Accutase (stem cell detachment solution)</td>
			<td>STEMCELL Technologies</td>
			<td>#07920</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>B27 minus insulin</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>A1895601</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>B27 Supplement</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>17-504-044</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CHIR99021</td>
			<td>Stem Cell Technologies</td>
			<td>72054</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DMEM (1x), high glucose, HEPES, no phenol red</td>
			<td>Thermofisher</td>
			<td>20163029</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fetal bovine serum</td>
			<td>Atlanta Biologicals</td>
			<td>S11150</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluo-4 AM (calcium indicator)</td>
			<td>Invitrogen/Thermofisher</td>
			<td>F14201</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glucose-free RPMI 1640</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>11879020</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>IWR1</td>
			<td>Stem Cell Technologies</td>
			<td>72562</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Matrigel (extracellular matrix )</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>CB-40230C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>mTeSR (human pluripotent stem cells medium)</td>
			<td>STEMCELL Technologies</td>
			<td>85850</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pen-strep antibiotic</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>15-140-122</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pluronic F-127 (surfactant polyol)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P2443</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rho activator II</td>
			<td>Cytoskeleton</td>
			<td>CN03</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RPMI1640</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>11875119</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium DL-lactate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>L4263</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TrypLE (cell-dissociation enzymes)</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>12-605-010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Verapamil</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>V4629</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Y-27632</td>
			<td>STEMCELL Technologies</td>
			<td>72304</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Name</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalog Number</td>
			<td>Comments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Equipment and Supplies</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>IVIS Lumina III Bioluminescence Instruments</td>
			<td>PerkinElmer</td>
			<td>CLS136334</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>15 mm Coverslips</td>
			<td>Warner</td>
			<td>CS-15R15</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>5415R</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Confocal Microscope</td>
			<td>Olympus</td>
			<td>IX81</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cryostat</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>NX50</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dual Automatic Temperature Controller</td>
			<td>Warner Instruments</td>
			<td>TC-344B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electrophoresis Power Supply</td>
			<td>BIO-RAD</td>
			<td>1645050</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluoresence Microscope</td>
			<td>Olympus</td>
			<td>IX83</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High Speed Camera</td>
			<td>pco</td>
			<td>1200 s</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laser Scan Head</td>
			<td>Olympus</td>
			<td>FV-1000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Low Profile Open Bath Chamber (mounts into above microincubation system)</td>
			<td>Warner Instruments</td>
			<td>RC-42LP</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microincubation System</td>
			<td>Warner Instruments</td>
			<td>DH-40iL</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Minivent Mouse Ventilator</td>
			<td>Harvard Apparatus</td>
			<td>845</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NOD/SCID mice</td>
			<td>Jackson Laboratory</td>
			<td>001303</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Precast Protein Gels</td>
			<td>BIO-RAD</td>
			<td>4561033</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PVDF Transfer Packs</td>
			<td>BIO-RAD</td>
			<td>1704156</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trans-Blot System</td>
			<td>BIO-RAD</td>
			<td>Trans-Blot Turbo</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hot bead sterilizer</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>18000-45</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Name</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalog Number</td>
			<td>Comments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Antibody</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anti-human Nucleolin (Alexa Fluor 647)</td>
			<td>Abcam</td>
			<td>ab198580</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cardiac Troponin T</td>
			<td>R&#38;D Systems</td>
			<td>MAB1874</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cardiac Troponin C</td>
			<td>Abcam</td>
			<td>ab137130</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cardiac Troponin I</td>
			<td>Abcam</td>
			<td>ab47003</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cy5-donkey anti-mouse</td>
			<td>Jackson ImmunoResearch Laboratory</td>
			<td>715-175-150</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cy3-donkey anti-rabbit</td>
			<td>Jackson ImmunoResearch Laboratory</td>
			<td>711-165-152</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fitc-donkey anti-mouse</td>
			<td>Jackson ImmunoResearch Laboratory</td>
			<td>715-095-150</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GAPDH</td>
			<td>Abcam</td>
			<td>ab22555</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Human Cardiac Troponin T</td>
			<td>Abcam</td>
			<td>ab91605</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Integrin &#946;1</td>
			<td>Abcam</td>
			<td>ab24693</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ki67</td>
			<td>EMD Millipore</td>
			<td>ab9260</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N-cadherin</td>
			<td>Abcam</td>
			<td>ab18203</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phospho-Myosin Light Chain 2</td>
			<td>Cell Signaling Technology</td>
			<td>3671s</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Name</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalog Number</td>
			<td>Comments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Software</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Matlab</td>
			<td>MathWorks</td>
			<td>R2016A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Image J</td>
			<td>NIH</td>
			<td>1.52g</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

enhancing the engraftment of human induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes via a transient inhibition of rho kinase activity

Een cruciale factor in het verbeteren van de effectiviteit van cellulaire therapie voor myocardiale regeneratie is het veilig en efficiënt verhogen van het engraftment percentage van de cel. Y-27632 is een zeer krachtige remmer van Rho-geassocieerde, coiled-Coil-bevattende proteïne kinase (RhoA/ROCK) en wordt gebruikt om dissociatie-geïnduceerde cel apoptosis (anoikis) te voorkomen. We tonen aan dat Y-27632 voor behandeling voor menselijke geïnduceerde pluripotente stamcel-afgeleide cardiomyocyten (hiPSC-CMs+ RI) voorafgaand aan implantatie resulteert in een cel engraftment tarief verbetering in een muismodel van acuut myocardinfarct (MI). Hier beschrijven we een complete procedure van de hiPSC-CMs-differentiatie, zuivering en celvoorbehandeling met Y-27632, evenals de resulterende celcontractie, calcium Transient-metingen en transplantatie in muis MI-modellen. De voorgestelde methode biedt een eenvoudige, veilige, effectieve en goedkope methode die het percentage van de cel-engraftment aanzienlijk verhoogt. Deze methode kan niet alleen worden gebruikt in combinatie met andere methoden om de efficiëntie van de celtransplantatie verder te verbeteren, maar biedt ook een gunstige basis voor de studie van de mechanismen van andere hartziekten.

Het hipsc-CMs dat in deze studie wordt gebruikt, is afgeleid van menselijke oorsprong met plaats reporter gene; Daarom werd het overlevingspercentage van de getransplanteerde cellen in vivo gedetecteerd door bioluminescentie beeldvorming (BLI)17 (Figuur 1a, B). Voor histologische hart delen werden humaan-specifieke cardiale troponine T (hctnt) en humane nucleaire antigeen (HNA) dubbel positieve cellen geclassificeerd a...

Watch this Scientific Journal Video about Enhancing the Engraftment of Human Induced Pluripotent Stem Cell-derived Cardiomyocytes via a Transient Inhibition of Rho Kinase Activity at JoVE.com

Enhancing the Engraftment of Human Induced Pluripotent Stem Cell-derived Cardiomyocytes via a Transient Inhibition of Rho Kinase Activity

In dit protocol demonstreren en uitwerken we over het gebruik van door de mens geïnduceerde pluripotente stamcellen voor cardiomyocyt differentiatie en zuivering, en verder, over hoe de transplantatie-efficiëntie te verbeteren met de met Rho geassocieerde proteïnekinaseremmer voor behandeling in een muis myocardinfarct model.

Verbetering van de Engraftment van door de mens geïnduceerde pluripotente stamcel-afgeleide cardiomyocyten via een voorbijgaande remming van de activiteit van Rho kinase

A crucial factor in improving cellular therapy effectiveness for myocardial regeneration is to safely and efficiently increase the cell engraftment rate. ...

Onze gegevens tonen aan dat voorbijgaande remming van Rho-kinase activiteit hechting, overleving en engraftment van hiPSC-afgeleide cardiomyocyten verbetert nadat ze in de infarcted animal hearts zijn getransplanteerd. Wij bieden een eenvoudige, goedkope, terwijl zeer efficiënte methode om de engraftment van getransplanteerde hiPSC-afgeleide cardiomyocyten in de gewonde dierenharten te verhogen. Aangezien deze techniek celengraftment tarieven veilig en efficiënt in acuut hartinfarct en hartfalen kan verbeteren, draagt het voor de resulterende verbeteringen in hartfunctie, vasculaire en apoptose bij.Hoewel we onze protocollen alleen in hiPSC's hebben getest, kunnen deze methoden worden toegepast op andere soorten cellen, zoals embryonale stamcellen, mesenchymale stamcellen, et cetera. De dosis en duur van de behandeling met Y-27632 is van cruciaal belang. De visuele demonstratie kan tot in detail aantonen dat alle belangrijke stappen in het protocol, wat gunstig is voor iemand die nog nooit heeft uitgevoerd deze techniek voor.Op dag 21 na hiPSC-CM differentiatie, aspirate het medium en was de cellen met steriele PBS een keer. Incubeer de cellen met 0,5 milliliter cel-dissociatie enzymen per goed bij 37 graden Celsius gedurende vijf tot zeven minuten. Na de incubatietijd, herhaaldelijk pipette de cel suspensie met behulp van een een-milliliter pipet om grondig te scheiden van de cellen.Voeg vervolgens een milliliter neutraliserende oplossing toe aan elke put, verzamel het celmengsel in een 15-milliliter centrifugebuis en centrifuge drie minuten bij 200 keer g. Gooi na de centrifugatie de supernatant weg en verleg de cellen opnieuw in de neutraliserende oplossing. Herplant de cellen vervolgens op gelatinegecoate, zes-putplaten met een dichtheid van twee miljoen cellen per put.Vervang na 24 tot 48 uur het kweekmedium voor drie tot vijf dagen door het zuiveringsmedium. Voorafgaand aan transplantatie, cultuur de cellen in de behandeling groep voor 12 uur in RB-plus medium aangevuld met 10-micromolar Y-27632. Voer ook verapamil-behandeling uit op de cellen in het RB-plus-medium met één micromole verapamil gedurende 12 uur.Na de behandeling was je de hiPSC-CMs één keer met PBS en ontcubeer je de cellen met 0,5 microliter cel-dissociatieenzymen gedurende maximaal twee minuten. Herhaaldelijk pipette de cel suspensie met behulp van een een-milliliter pipet om grondig te scheiden van de cellen. Neutraliseer vervolgens de cellen met een neutraliserende oplossing, verzamel het celmengsel in een centrifugebuis van 15 milliliter en vercentrifugeer gedurende drie minuten op 200 keer g.Na centrifugatie, resuspend de cellen in PBS bij een concentratie van 0,1 miljoen cellen per vijf microliters ter voorbereiding op injectie. Onmiddellijk na de hartinfarctinductie, injecteren vijf microliters van de controle hiPSC-CMs, Y-27632-geprefeerde hiPSC-CMs, verapamil-behandelde hiPSC-CMs, of een gelijk volume van PBS in de muis myoiumcard op elke site, een in het infarct gebied en twee in de gebieden rond het infarct. 12 uur voor het uitvoeren van calcium voorbijgaande en contractiliteit detectie, voeg 10-micromolar Y-27632, 100-nanomolar RA, een micromolar verapamil, of een gelijk volume van PBS in de cultuur medium van hiPSC-CMs.Gooi vervolgens het medium weg en was de plaat één keer met PBS. Verander het medium in een red-free DMEM die 0,02 gewicht per volume per volume van oppervlakteactieve polyol, vijf-micromolar calcium indicator, en de overeenkomstige Y-27632, RA, verapamil, of een gelijk volume van PBS, en incubeer de plaat op 37 graden Celsius gedurende 30 minuten. Na de incubatie, gooi de supernatant, was de cellen met de kleurstof-vrije DMEM drie keer, en laat het medium rusten voor 30 minuten om de mapping kleurstof te ont-esterificeren.Plaats de celgezaaide coverslip in een open badkamer en steek de kamer in een microincubatiesysteem dat met een automatische temperatuurregelaar in evenwicht is tot 37 graden Celsius. Doorsfuus met de oplossing van Tyrode en voeg continu RI, RA of PBS toe aan de perfusieoplossing. Gebruik een omgekeerde fluorescentie microscoop en een laser scanning hoofd om spontane calcium voorbijgaande record door gebruik te maken van een x-t lijn scan.Noteer de spontane samentrekking van hiPSC-CMs met behulp van de differentiële interferentie contrast functionaliteit van de confocale microscoop. De overlevingskans van de getransplanteerde cellen werd bevestigd door de verhoogde luciferase activiteit. De verhoogde menselijke cardiale troponine T en menselijke nucleaire antigeenexpressie toonden aan dat Y-27632 voorbehandeling de celengraftment aanzienlijk kon verbeteren.Y-27632 voorbehandelde cellen vertoonden een grotere en meer gedefinieerde staafvormige cytoskeletale structuur. Ook verminderde Y-27632 voorbehandeling TUNEL-positieve cellen, wat wijst op de verminderde getransplanteerde hiPSC-CM apoptose in vivo. Westelijke vlek stelde voor dat Y-27632 voorbehandeling verhoogde uitdrukking van integrin bèta-1 en N-cadherin en verminderde de uitdrukking van fosfo-myosin lichte ketting 2.Deze verandering werd genormaliseerd 72 uur na Y-27632 terugtrekking. In vitro mouse HL-1 celbevestigingsexperimenten gaven aan dat de voorbehandeling van Y-27632 de hiPSC-CM-hechting ten opzichte van HL-1 aanzienlijk verhoogde. Y-27632 voorbehandeling verminderde de contractiele kracht, de piek calcium voorbijgaande fluorescentie, en de calcium voorbijgaande duur.Y-27632 voorbehandeling gereguleerd cardiomyocyte contractie door het aanzienlijk verminderen van de expressie van cTnI en cTnT. Vergelijkbaar met Y-27632, verapamil voorbehandeling verhoogde de luciferase activiteit en het aantal hcTnT / HNA dubbel-positieve cellen. De belangrijkste stap is om cellen in de behandelingsgroep gedurende 12 uur te kweken in Rb-plus medium aangevuld met 10-micromolar Y-27632.Op basis van deze methode is een langzame afgifte van Y-27632 om de cel- engraftmentsnelheid verder te verhogen een veelbelovende strategie. Deze techniek maakt de weg vrij voor onderzoekers om de fysiologie en functie van hiPSC van CMs in vivo te bestuderen. Het kleine molecuul CHIR99021 dat wordt gebruikt voor cardiomyocytendifferentiatie is gevaarlijk, wat ademhalingsirritatie kan veroorzaken.Gelieve niet in te nemen of inademen door een manier.

Research

JoVE Journal

Biochemistry

Quantification of Bacterial Histidine Kinase Autophosphorylation Using a Nitrocellulose Binding Assay

Kwantificering van bacteriële histidine kinase autofosforylering Met een Nitrocellulose bindingsassay

We demonstrate a useful method for quantifying autophosphorylation of purified bacterial histidine kinases. Histidine kinases are known for their ...

Assaying Protein Kinase Activity with Radiolabeled ATP

Analyse van proteïnekinaseactiviteit met radiolabelde ATP

Protein kinases are able to govern large-scale cellular changes in response to complex arrays of stimuli, and much effort has been directed at uncovering ...

Identification of Cyclin-dependent Kinase 1 Specific Phosphorylation Sites by an In Vitro Kinase Assay

Identification of Cyclin-dependent Kinase 1 Specific Phosphorylation Sites by an In Vitro Kinase Assay

Identificatie van cycline-afhankelijk Kinase 1 specifieke fosforylatie Sites door een Kinase In Vitro Assay

Cyclin-dependent kinase 1 (Cdk1) is a master controller for the cell cycle in all eukaryotes and phosphorylates an estimated 8 - 13% of the proteome; ...

Anaerobic Protein Purification and Kinetic Analysis via Oxygen Electrode for Studying DesB Dioxygenase Activity and Inhibition

Anaërobe EiwitReiniging en kinetische analyse via zuurstof-elektrode voor het bestuderen van de activiteit van de DesB Dioxygenase en inhibitie

Oxygen-sensitive proteins, including those enzymes which utilize oxygen as a substrate, can have reduced stability when purified using traditional aerobic ...

Human Peripheral Blood Neutrophil Isolation for Interrogating the Parkinson's Associated LRRK2 Kinase Pathway by Assessing Rab10 Phosphorylation

Menselijke perifere bloed neutrofiele isolatie voor het ondervragen van de Parkinson Geassocieerde LRRK2 Kinase Pathway door de beoordeling van Rab10 fosforylatie

The leucine rich repeat kinase 2 (LRRK2) is the most frequently mutated gene in hereditary Parkinson&#8217; disease (PD) and all pathogenic LRRK2 ...

Identification of Novel CK2 Kinase Substrates Using a Versatile Biochemical Approach

Identificatie van nieuwe CK2 Kinase substraten met behulp van een veelzijdige benadering van de biochemische

The study of kinase-substrate relationships is essential to gain a complete understanding of the functions of these enzymes and their downstream targets ...

Studying RNA Interactors of Protein Kinase RNA-Activated during the Mammalian Cell Cycle

Bestuderen van RNA Interactors van proteïne Kinase RNA-geactiveerd tijdens de zoogdieren celcyclus

Protein kinase RNA-activated (PKR) is a member of the innate immune response proteins and recognizes the double-stranded secondary structure of viral ...

Single-Step Enrichment of a TAP-Tagged Histone Deacetylase of the Filamentous Fungus Aspergillus nidulans for Enzymatic Activity Assay

Single-Step Enrichment of a TAP-Tagged Histone Deacetylase of the Filamentous Fungus Aspergillus nidulans for Enzymatic Activity Assay

Enkele stap verrijking van een TAP-Tagged histone deacetylase van de gloeiende schimmel Aspergillus nidulans voor enzymatische activiteit assay

Class 1 histone deacetylases (HDACs) like RpdA have gained importance as potential targets for treatment of fungal infections and for genome mining of ...

Characterization at the Molecular Level using Robust Biochemical Approaches of a New Kinase Protein

Karakterisering op moleculair niveau met behulp van robuuste biochemische benaderingen van een nieuwe kinase proteïne

Extensive whole genome sequencing has identified many Open Reading Frames (ORFs) providing many potential proteins. These proteins may have important ...

Kinase Inhibitor Screening In Self-assembled Human Protein Microarrays

Kinase remmer screening in zelf-geassembleerde humane Eiwit Microarrays

The screening of kinase inhibitors is crucial for better understanding properties of a drug and for the identification of potentially new targets with ...