Name: guided differentiation of mature kidney podocytes from human induced pluripotent stem cells under chemically defined conditions
Uploaded: 2020-07-02T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Guided Differentiation of Mature Kidney Podocytes from Human Induced Pluripotent Stem Cells Under Chemically Defined Conditions at JoVE.com

Detta arbete stöddes av Pratt School of Engineering vid Duke University, Avdelningen för nefrologi vid Duke Medical School, A Chair's Research Award från Institutionen för medicin vid Duke University och en Burroughs Wellcome Fund PDEP Career Transition Ad Hoc Award till S.M.. M.B stöddes av National Science Foundations Graduate Research Fellowship Program. Vi tackar Bursac Lab för att generöst förse oss med DU11 stamcellslinjen och Varghese Lab vid Duke University för att tillfälligt dela sin vävnadskulturanläggning med vår grupp. Denna publikation är tillägnad prof. Laura L. Kiessling, Novartis professor i kemi vid Massachusetts Institute of Technology, för att firahennes 60-årsdag.

1. Beredning av reagenser
<ol><li>Utspädd tinade 5x hiPS cell kultur media (CCM) tillägg i hiPS cell kultur basal medium för att få en 1x lösning av hiPS CCM. OBS: Fryst 5x hiPS CCM tillägg kräver en långsam upptiningsprocess, helst i 4 °C för över natten. Alikvoter av 1x hiPS CCM kan lagras i upp till 6 månader vid -20 °C.</li>
	<li>Förberedelse av källarmembran (BM) matris 1-belagda plattor för hiPS cellkultur: Tina BM matris 1 över natten på is vid 4 °C. När upptinad, förbered alikvoter med l...

<ol>
	<li>Liu, G., David, B. T., Trawczynski, M., Fessler, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advances+in+Pluripotent+Stem+Cells:+History,+Mechanisms,+Technologies,+and+Applications.">Advances in Pluripotent Stem Cells: History, Mechanisms, Technologies, and Applications.</a> Stem Cell Reviews and Reports. 16, 3-32 (2020).</li><li>Tabar, V., Studer, L. <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+cells+in+regenerative+medicine:+challenges+and+recent+progress.">Pluripotent stem cells in regenerative medicine: challenges and recent progress.</a> Nature Reviews Genetics. 15, 82-92 (2014).</li><li>Thomson, J. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Embryonic+Stem+Cell+Lines+Derived+from+Human+Blastocysts.">Embryonic Stem Cell Lines Derived from Human Blastocysts.</a> Science. 282, 1145 (1998).</li><li>Takahashi, K., Yamanaka, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Induction+of+Pluripotent+Stem+Cells+from+Mouse+Embryonic+and+Adult+Fibroblast+Cultures+by+Defined+Factors.">Induction of Pluripotent Stem Cells from Mouse Embryonic and Adult Fibroblast Cultures by Defined Factors.</a> Cell. 126, 663-676 (2006).</li><li>Takahashi, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Induction+of+Pluripotent+Stem+Cells+from+Adult+Human+Fibroblasts+by+Defined+Factors.">Induction of Pluripotent Stem Cells from Adult Human Fibroblasts by Defined Factors.</a> Cell. 131, 861-872 (2007).</li><li>Takasato, 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=Kidney+organoids+from+human+iPS+cells+contain+multiple+lineages+and+model+human+nephrogenesis.">Kidney organoids from human iPS cells contain multiple lineages and model human nephrogenesis.</a> Nature. 526, 564-568 (2015).</li><li>Morizane, 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=Nephron+organoids+derived+from+human+pluripotent+stem+cells+model+kidney+development+and+injury.">Nephron organoids derived from human pluripotent stem cells model kidney development and injury.</a> Nature Biotechnology. 33, 1193-1200 (2015).</li><li>Musah, S., Dimitrakakis, N., Camacho, D. M., Church, G. M., Ingber, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Directed+differentiation+of+human+induced+pluripotent+stem+cells+into+mature+kidney+podocytes+and+establishment+of+a+Glomerulus+Chip.">Directed differentiation of human induced pluripotent stem cells into mature kidney podocytes and establishment of a Glomerulus Chip.</a> Nature Protocols. 13, 1662-1685 (2018).</li><li>Pozzi, 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=Beta1+integrin+expression+by+podocytes+is+required+to+maintain+glomerular+structural+integrity.">Beta1 integrin expression by podocytes is required to maintain glomerular structural integrity.</a> Developmental Biology. 316, 288-301 (2008).</li><li>Kanasaki, 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=Integrin+beta1-mediated+matrix+assembly+and+signaling+are+critical+for+the+normal+development+and+function+of+the+kidney+glomerulus.">Integrin beta1-mediated matrix assembly and signaling are critical for the normal development and function of the kidney glomerulus.</a> Developmental Biology. 313, 584-593 (2008).</li><li>Musah, 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=Mature+induced-pluripotent-stem-cell-derived+human+podocytes+reconstitute+kidney+glomerular-capillary-wall+function+on+a+chip.">Mature induced-pluripotent-stem-cell-derived human podocytes reconstitute kidney glomerular-capillary-wall function on a chip.</a> Nature Biomedical Engineering. 1, 0069 (2017).</li><li>Torban, 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=PAX2+Activates+WNT4+Expression+during+Mammalian+Kidney+Development.">PAX2 Activates WNT4 Expression during Mammalian Kidney Development.</a> Journal of Biological Chemistry. 281, 12705-12712 (2006).</li><li>Reiser, J., Sever, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Podocyte+biology+and+pathogenesis+of+kidney+disease.">Podocyte biology and pathogenesis of kidney disease.</a> Annual Review of Medicine. 64, 357-366 (2013).</li><li>Kuusniemi, A. 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=Tissue+Expression+of+Nephrin+in+Human+and+Pig.">Tissue Expression of Nephrin in Human and Pig.</a> Pediatric Research. 55, 774-781 (2004).</li><li>Guo, J. 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=WT1+is+a+key+regulator+of+podocyte+function:+reduced+expression+levels+cause+crescentic+glomerulonephritis+and+mesangial+sclerosis.">WT1 is a key regulator of podocyte function: reduced expression levels cause crescentic glomerulonephritis and mesangial sclerosis.</a> Human Molecular Genetics. 11, 651-659 (2002).</li><li>Roselli, 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=Podocin+localizes+in+the+kidney+to+the+slit+diaphragm+area.">Podocin localizes in the kidney to the slit diaphragm area.</a> American Journal of Pathology. 160, 131-139 (2002).</li><li>Shadrin, I. Y., 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=Cardiopatch+platform+enables+maturation+and+scale-up+of+human+pluripotent+stem+cell-derived+engineered+heart+tissues.">Cardiopatch platform enables maturation and scale-up of human pluripotent stem cell-derived engineered heart tissues.</a> Nature Communications. 8, 1825 (2017).</li><li>Satoh, D., 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=aPKC&#955;+maintains+the+integrity+of+the+glomerular+slit+diaphragm+through+trafficking+of+nephrin+to+the+cell+surface.">aPKC&#955; maintains the integrity of the glomerular slit diaphragm through trafficking of nephrin to the cell surface.</a> The Journal of Biochemistry. 156, 115-128 (2014).</li><li>Mae, S. I., 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=Monitoring+and+robust+induction+of+nephrogenic+intermediate+mesoderm+from+human+pluripotent+stem+cells.">Monitoring and robust induction of nephrogenic intermediate mesoderm from human pluripotent stem cells.</a> Nature Communications. 4, 1367 (2013).</li><li>Reya, T., Clevers, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wnt+signalling+in+stem+cells+and+cancer.">Wnt signalling in stem cells and cancer.</a> Nature. 434, 843-850 (2005).</li><li>Clevers, H., Nusse, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wnt&#946;-Catenin+Signaling+and+Disease.">Wnt&#946;-Catenin Signaling and Disease.</a> Cell. 149, 1192-1205 (2012).</li><li>Ciampi, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Generation+of+functional+podocytes+from+human+induced+pluripotent+stem+cells.">Generation of functional podocytes from human induced pluripotent stem cells.</a> Stem Cell Research. 17, 130-139 (2016).</li><li>Fuente Mora, 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=Differentiation+of+Podocyte+and+Proximal+Tubule-Like+Cells+from+a+Mouse+Kidney-Derived+Stem+Cell+Line.">Differentiation of Podocyte and Proximal Tubule-Like Cells from a Mouse Kidney-Derived Stem Cell Line.</a> Stem Cells and Development. 21, 296-307 (2011).</li><li>Chuah, J. K. C., Zink, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stem+cell-derived+kidney+cells+and+organoids:+Recent+breakthroughs+and+emerging+applications.">Stem cell-derived kidney cells and organoids: Recent breakthroughs and emerging applications.</a> Biotechnology Advances. 35, 150-167 (2017).</li><li>Becker, G. J., Hewitson, T. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Animal+models+of+chronic+kidney+disease:+useful+but+not+perfect.">Animal models of chronic kidney disease: useful but not perfect.</a> Nephrology Dialysis Transplantation. 28, 2432-2438 (2013).</li></ol>

I denna rapport beskriver vi ett protokoll för generering av njur glomerular podocyter från hiPS celler. HiPS cell-härledda podocyter uppvisar morfologiska och molekylära funktioner som är associerade med den mogna njure podocyte fenotyp13. I tidigare publikationer visade vi att hiPS cell-härledda podocyter kan efterlikna strukturen och selektiv filtrering funktion av njure glomerulus när co-cultured med glomerular microvascular endotel celler i en perfusable microfluidic organ-on-a-chip<su...

Framsteg inom människans pluripotenta stamcellskultur är redo att revolutionera regenerativ medicin, sjukdomsmodellering och läkemedelsscreening genom att ge forskare en förnybar, skalbar källa till biologiskt material som kan konstrueras för att erhålla nästan vilken celltyp som helst i människokroppen1. Denna strategi är särskilt användbar för härleda specialiserade och funktionella celltyper som annars skulle vara svåra att få. Mänskliga inducerade pluripotenta stamceller(hiPS) 2,3,4,5 är särskilt attraktiva på grund av deras somatiska cellursprung och den potential de representerar för personlig medicin. Att utveckla metoder för att härleda andra celstammar från hiPS-celler är dock fortfarande utmanande på grund av frekvent användning av dåligt definierade odlingsförhållanden som leder till låg effektivitet och icke-specifik generering av heterogenacellpopulationer 6,7.
Presenteras här är en metod för härledning av mogna njure podocyter från hiPS celler med specificitet och hög effektivitet under kemiskt definierade villkor. Genom att överväga rollerna för flera faktorer inom cellulär mikromiljö utvecklades en stamcells differentieringsstrategi som involverade optimering av lösliga faktorer som presenteras i cellkulturmediet samt olösliga faktorer, såsom extracellulära matriskomponenter eller självhäftande substrat. Med tanke på vikten av integrin signalering i podocyte utveckling och funktion, undersöktes uttrycket av integrin receptorer på cell ytan inledningsvis. β1 integrins uttrycktes högt inte bara i hiPS-celler, men också i deras derivat inklusive mesoderm och mellanliggande mesodermceller8,9,10. Senare experiment bekräftade att ligander som binder till β1 integrins (inklusive laminin 511 eller laminin 511-E8 fragment) stöder vidhäftning och differentiering av hiPS-celler i podocyter när de används tillsammans med de lösliga induktiva medier som beskrivs nedan.
Induktion av cell härstamning åtagande initierades genom att först bekräfta att hiPS celler odlas på lamininbelagda ytor i två dagar i närvaro av ett medium som innehåller Activin A, CHIR99021 och Y27632 Rock inhibitor kan skilja sig åt i celler som uttrycker de tidiga mesoderm markörer HAND1, goosecoid och brachyury8,11. Behandling av mesodermcellerna i 14 dagar med ett medium kompletterat med benmorfogenetiskt protein 7 (BMP-7) och CHIR99021 möjliggjorde härledning av mellanliggande mesodermceller som uttryckte nefro avkomma cellmarkörer Wilms tumör 1 (WT1), udda-skipped relaterade protein 1 (OSR1)8,11, och parat box gen 2 protein (PAX2)12. För att härleda de mogna njur glomerular podocytes behandlades de mellanliggande mesoderm cellerna i 4-5 dagar med ett nytt medium bestående av BMP-7, Activin A, Vaskulär endotel tillväxtfaktor (VEGF), alla-trans retinoic syra och CHIR99021. Flöde cytometri och immunostaining användes för att bekräfta att >90% av de resulterande cellerna uppvisade molekylära, morfologiska och funktionella egenskaper hos den mogna njuren podocyt8,11,13. Dessa egenskaper inkluderar utvecklingen av primära och sekundära fotprocesser; Uttryck av podocyt härstamning-specifika gener inklusive SYNPO, PODXL, MAF, EFNB28 och uttryck av proteiner inklusive podocin, nephrin och WT114,15,16. Dessutom konstaterades det att hiPS-cell-härledda podocyter kan upprätthållas i kultur i upp till fyra veckor in vitro genom att använda ett kommersiellt tillgängligt medium8,11 som ger en ytterligare flexibilitet i tidpunkten för nedströmsexperiment. För mer information om flödescytometripanelerna som används för att bestämma renheten hos hiPS-podocyterna, se vår tidigare publikation11.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Cells</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DU11 human iPS cells</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>The DU11(Duke University clone #11) iPS cell line was generated at the Duke University iPSC Core Facility and provided to us by the Bursac Lab at Duke University. This line has been tested for mycoplasma and was last karyotyped in July 2019 by our lab, and found to be karyotypically normal.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Growth Factors and Media Supplements</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>All-trans retinoic acid (500 mg)</td>
			<td>72262</td>
			<td>Stem Cell Technologies</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>B27 serum-free supplement</td>
			<td>17504044</td>
			<td>Thermo/Life Technologies</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CHIR99021</td>
			<td>04-0004</td>
			<td>Stemgent</td>
			<td>May show lot-to-lot variation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Complete Medium Kit with CultureBoost-R</td>
			<td>4Z0-500-R</td>
			<td>Cell Systems</td>
			<td>Podocyte maintenance media</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DMEM/F12</td>
			<td>12634028</td>
			<td>Thermo/Life Technologies</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DMEM/F12 with GlutaMAX supplement</td>
			<td>10565042</td>
			<td>Thermo/Life Technologies</td>
			<td>DMEM/F12 with glutamine supplement</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heat-inactivated FBS</td>
			<td>10082147</td>
			<td>Thermo/Life Technologies</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Human activin A</td>
			<td>PHC9564</td>
			<td>Thermo/Life Technologies</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Human BMP7</td>
			<td>PHC9544</td>
			<td>Thermo/Life Technologies</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Human VEGF</td>
			<td>PHC9394</td>
			<td>Thermo/Life Technologies</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>mTeSR1 medium</td>
			<td>05850</td>
			<td>Stem Cell Technologies</td>
			<td>hiPS cell culture media (CCM)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Penicillin&#8211;streptomycin, liquid (100&#215;)</td>
			<td>15140-163</td>
			<td>Thermo/Life Technologies</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Y27632 ROCK inhibitor</td>
			<td>1254</td>
			<td>Tocris</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Antibodies</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Alexa Fluor 488&#8211; and Alexa Fluor 594&#8211;conjugated secondary antibodies</td>
			<td>A32744; A32754; A-11076; A32790</td>
			<td>Thermo/Life Technologies</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Brachyury(T&#65289;</td>
			<td>ab20680</td>
			<td>Abcam</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nephrin</td>
			<td>GP-N2</td>
			<td>Progen</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>OCT4</td>
			<td>AF1759</td>
			<td>R&#38;D Systems</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PAX2</td>
			<td>71-6000</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>WT1</td>
			<td>MAB4234</td>
			<td>Millipore</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ECM Molecules</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>iMatrix-511 Laminin-E8 (LM-E8) fragment</td>
			<td>N-892012</td>
			<td>Iwai North America</td>
			<td>Basement membrane (BM) matrix 2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Matrigel hESC-qualified matrix, 5-mL vial</td>
			<td>354277</td>
			<td>BD Biosciences</td>
			<td>Basement membrane (BM) matrix 1. May show lot-to-lot variation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Enzymes and Other Reagents</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Accutase</td>
			<td>A1110501</td>
			<td>Thermo/Life Technologies</td>
			<td>Cell detachment solution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BSA</td>
			<td>A9418</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dimethyl Sulfoxide (DMSO)</td>
			<td>D2438</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>DMSO is toxic. Should be handled in chemical safety hood</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Enzyme-free cell dissociation buffer, Hank&#8217;s balanced salt</td>
			<td>13150016</td>
			<td>Thermo/Life Technologies</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol solution, 70% (vol/vol), biotechnology grade</td>
			<td>97065-058</td>
			<td>VWR</td>
			<td>Ethanol is flammable and toxic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FBS</td>
			<td>431097</td>
			<td>Corning</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Paraformaldehyde (PFA)</td>
			<td>28906</td>
			<td>Thermo/Life Technologies</td>
			<td>PFA should be handled in a chemical fume hood with proper personal protection equipment, including gloves, lab coat, and safety eye glasses. Avoid inhalation and contact with skin.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phosphate-buffered saline (PBS)</td>
			<td>14190-250</td>
			<td>Thermo/Life Technologies</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterile Distilled Water</td>
			<td>15230162</td>
			<td>Thermo/Life Technologies</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Triton X-100</td>
			<td>97062-208</td>
			<td>VWR</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trypsin-EDTA, 0.05%</td>
			<td>25300-120</td>
			<td>Thermo/Life Technologies</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Equipment</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Aspirating pipettes, individually wrapped</td>
			<td>29442-462</td>
			<td>Corning</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Avanti J-15R Centrifuge</td>
			<td>B99516</td>
			<td>Beckman Coulter</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Conical centrifuge tube, 15 mL</td>
			<td>352097</td>
			<td>Corning</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Conical centrifuge tube, 50 mL</td>
			<td>352098</td>
			<td>Corning</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cryoboxes</td>
			<td>3395465</td>
			<td>Thermo/Life Technologies</td>
			<td>For storing frozen aliquots</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EVOS M7000</td>
			<td>AMF7000</td>
			<td>Thermo/Life Technologies</td>
			<td>Flourescent microscope used to acquire images of fixed and stained iPS cells and their derivatives</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hemocytometer</td>
			<td>100503-092</td>
			<td>VWR</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heracell VIOS 160i CO2 incubator</td>
			<td>51030403</td>
			<td>Thermo/Life Technologies</td>
			<td>For the routine culture and maintenace of iPS cells and their derivatives</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Inverted Zeiss Axio Observer equipped with AxioCam 503 camera</td>
			<td>491916-0001-000(microscope) ; 426558-0000-000(camera)</td>
			<td>Carl Zeiss Microscopy</td>
			<td>Used to acquire phase contrast images of live iPS cells and their derivatives at each stage of podocyte differentiation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Kimberly-Clark nitrile gloves</td>
			<td>40101-346</td>
			<td>VWR</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Kimwipes, large</td>
			<td>21905-049</td>
			<td>VWR</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Kimwipes, small</td>
			<td>21905-026</td>
			<td>VWR</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>P10 precision barrier pipette tips</td>
			<td>P1096-FR</td>
			<td>Denville Scientific</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>P100 barrier pipette tips</td>
			<td>P1125</td>
			<td>Denville Scientific</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>P1000 barrier pipette tips</td>
			<td>P1126</td>
			<td>Denville Scientific</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>P20 barrier pipette tips</td>
			<td>P1121</td>
			<td>Denville Scientific</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>P200 barrier pipette tips</td>
			<td>P1122</td>
			<td>Denville Scientific</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Serological pipette, 10 mL, individually wrapped</td>
			<td>356551</td>
			<td>Corning</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Serological pipette, 25 mL, individually wrapped</td>
			<td>356525</td>
			<td>Corning</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Serological pipette, 5 mL, individually wrapped</td>
			<td>356543</td>
			<td>Corning</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Steriflip, 0.22 &#956;m, PES</td>
			<td>SCGP00525</td>
			<td>EMD Millipore</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterile Microcentrifuge Tubes</td>
			<td>1138W14</td>
			<td>Thomas Scientific</td>
			<td>For aliquoting growth factors</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tissue culture&#8211;treated 12-well plates</td>
			<td>353043</td>
			<td>Corning</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tissue culture&#8211;treated six-well plates</td>
			<td>353046</td>
			<td>Corning</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>VWR white techuni lab coat</td>
			<td>10141-342</td>
			<td>VWR</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wide-beveled cell lifter</td>
			<td>3008</td>
			<td>Corning</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

guided differentiation of mature kidney podocytes from human induced pluripotent stem cells under chemically defined conditions

Njursjukdom påverkar mer än 10% av den globala befolkningen och kostar miljarder dollar i federala utgifter. De allvarligaste formerna av njursjukdom och eventuell njursvikt i slutstadiet orsakas ofta av skadorna på de glomerulära podocyterna, som är de högspecialiserade epitelcellerna som fungerar tillsammans med endotelceller och det glomerulära källarmembranet för att bilda njurens filtreringsbarriär. Framsteg inom njurmedicin har hindrats av den begränsade tillgången på primärvävnader och bristen på robusta metoder för härledning av funktionella mänskliga njurceller, såsom podocyter. Förmågan att härleda podocyter från förnybara källor, såsom stamceller, kan bidra till att främja nuvarande förståelse för mekanismerna för mänsklig njurutveckling och sjukdom, samt ge nya verktyg för terapeutisk upptäckt. Målet med detta protokoll var att utveckla en metod för att härleda mogna, post-mitotic podocyter från mänskliga inducerad pluripotent stam (hiPS) celler med hög effektivitet och specificitet, och under kemiskt definierade villkor. HiPS cell-härledda podocyter produceras av denna metod uttrycklig härstamning-specifika markörer (inklusive nephrin, podocin och Wilms tumör 1) och uppvisar de specialiserade morfologiska egenskaperna (inklusive primära och sekundära fot processer) som är associerade med mogna och funktionella podocyter. Intressant nog är dessa specialiserade funktioner särskilt frånvarande i den odödliga podocyt cellinjen som används ofta i fältet, vilket tyder på att protokollet som beskrivs häri producerar mänskliga njure podocyter som har en utvecklingsmässigt mer mogen fenotyp än de befintliga podocyt cellinjer som vanligtvis används för att studera mänskliga njure biologi.

Målet med detta protokoll var att visa att mogna mänskliga podocyter kan härledas från hiPS celler under kemiskt definierade villkor. De data som presenteras i detta manuskript genererades med hjälp av DU11 hiPS cellinje17, som först testades för, och befanns vara fri från mykoplasma. Kromosomal analys utfördes också, och cellerna konstaterades vara karyotypically normala. Börja med de odifferentierade DU11 hiPS-cellerna, Differentieringsstrategin (figur 1)...

Watch this Scientific Journal Video about Guided Differentiation of Mature Kidney Podocytes from Human Induced Pluripotent Stem Cells Under Chemically Defined Conditions at JoVE.com

Guided Differentiation of Mature Kidney Podocytes from Human Induced Pluripotent Stem Cells Under Chemically Defined Conditions

Presenteras här är ett kemiskt definierat protokoll för härledning av mänskliga njure podocyter från inducerad pluripotenta stamceller med hög effektivitet (>90%) och oberoende av genetiska manipuleringar eller subpopulation urval. Detta protokoll producerar önskad celltyp inom 26 dagar och kan vara användbart för nefrotoxicitet testning och sjukdom modellering.

Guidad differentiering av mogna njurpodocyter från mänskliga inducerade pluripotenta stamceller under kemiskt definierade förhållanden

Kidney disease affects more than 10% of the global population and costs billions of dollars in federal expenditures. The most severe forms of kidney ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Alginate Microcapsule as a 3D Platform for Propagation and Differentiation of Human Embryonic Stem Cells (hESC) to Different Lineages

Alginate Microcapsule as a 3D Platform for Propagation and Differentiation of Human Embryonic Stem Cells hESC to Different Lineages

Alginat mikrokapselkomposition som en 3D-plattform för förökning och differentiering av mänskliga embryonala stamceller (hESC) till olika linjer

Human embryonic stem cells (hESC) are emerging as an attractive alternative source for cell replacement therapy since they can be expanded in culture ...

Development, Expansion, and In vivo Monitoring of Human NK Cells from Human Embryonic Stem Cells (hESCs) and Induced Pluripotent Stem Cells (iPSCs)

Development, Expansion, and In vivo Monitoring of Human NK Cells from Human Embryonic Stem Cells hESCs and Induced Pluripotent Stem Cells iPSCs

Utveckling, expansion och<em&gt; In vivo</em&gt; Övervakning av humana NK celler från mänskliga embryonala stamceller (hESCs) och och inducerad pluripotenta stamceller (iPSCs)

We present a method for deriving natural killer (NK) cells from undifferentiated hESCs and iPSCs using a feeder-free approach. This method gives rise to ...

Transplantation of Induced Pluripotent Stem Cell-derived Mesoangioblast-like Myogenic Progenitors in Mouse Models of Muscle Regeneration

Transplantation av inducerad Pluripotent Stamcell-härledd Mesoangioblast-liknande Myogena föregångare i musmodeller av muskelregenerering

Patient-derived iPSCs could be an invaluable source of cells for future autologous cell therapy protocols. iPSC-derived myogenic stem/progenitor cells ...

Isolation of Mesenchymal Stem Cells from Human Alveolar Periosteum and Effects of Vitamin D on Osteogenic Activity of Periosteum-derived Cells

Isolering av mesenkymala stamceller från mänskliga alveolära periostet och effekter av D-Vitamin på osteogent aktivitet av periostet-derived celler

Mesenchymal stem cells (MSCs) are present in a variety of tissues and can be differentiated into numerous cell types, including osteoblasts. Among the ...

Human Pluripotent Stem Cell Culture on Polyvinyl Alcohol-Co-Itaconic Acid Hydrogels with Varying Stiffness Under Xeno-Free Conditions

Mänskliga pluripotenta stamceller kultur på Polyvinyl alkohol-Co-Itaconic Acid Hydrogels med varierande stelhet Xeno-fria villkor

The effect of physical cues, such as the stiffness of biomaterials on the proliferation and differentiation of stem cells, has been investigated by ...

Isolation of Adult Human Dermal Fibroblasts from Abdominal Skin and Generation of Induced Pluripotent Stem Cells Using a Non-Integrating Method

Isolering av vuxna humana dermal fibroblaster från buk hud och generering av inducerade pluripotenta stamceller med en icke-integrerande metod

Induced pluripotent stem cells (iPSCs) could be considered, to date, a promising source of pluripotent cells for the management of currently untreatable ...

Scalable Generation of Mature Cerebellar Organoids from Human Pluripotent Stem Cells and Characterization by Immunostaining

Skalbar Generation av Mogna Cerebellar Organoids från Mänskliga Pluripotenta stamceller och karakterisering av Immunfärgning

The cerebellum plays a critical role in the maintenance of balance and motor coordination, and a functional defect in different cerebellar neurons can ...

Single-Cell Optical Action Potential Measurement in Human Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Cardiomyocytes

Encellig optisk åtgärd potentiell mätning hos mänskliga inducerade pluripotenta stamcellsbaserade kardiomyocyter

Conventional intracellular microelectrode techniques to quantify cardiomyocyte electrophysiology are extremely complex, labor intensive, and typically ...

Fibroblast Derived Human Engineered Connective Tissue for Screening Applications

Fibroblast härledd mänsklig konstruerad bindväv för screeningapplikationer

Fibroblasts are phenotypically highly dynamic cells, which quickly transdifferentiate into myofibroblasts in response to biochemical and biomechanical ...