Name: a simplified method for generating kidney organoids from human pluripotent stem cells
Uploaded: 2021-04-13T14:00:00
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この研究は、米国国立衛生研究所R01 DK069403、UC2 DK126122およびP30-DK079307、およびASN Foundation for Kidney Research Ben J. Lipps Research Fellowship ProgramからAPへの資金提供を受けました。

hPSCを用いたすべての実験は、施設のガイドラインに準拠して実施され、適切な個人用保護具を備えたクラスIIバイオセーフティフード内で実施された。すべての試薬は、特に断りのない限り、細胞培養グレードである。全ての培養物を37°C、5%CO2 空気雰囲気下でインキュベートする。アッセイのすべての段階で、胚様体または腎臓オルガノイドを収集、固定、または分析のために調製...

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	<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 (7574), 564-568 (2015).</li><li>Freedman, B. 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=Modelling+kidney+disease+with+CRISPR-mutant+kidney+organoids+derived+from+human+pluripotent+epiblast+spheroids.">Modelling kidney disease with CRISPR-mutant kidney organoids derived from human pluripotent epiblast spheroids.</a> Nature Communications. 6, 8715 (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 (11), 1193-1200 (2015).</li><li>Taguchi, 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=Redefining+the+in+vivo+origin+of+metanephric+nephron+progenitors+enables+generation+of+complex+kidney+structures+from+pluripotent+stem+cells.">Redefining the in vivo origin of metanephric nephron progenitors enables generation of complex kidney structures from pluripotent stem cells.</a> Cell Stem Cell. 14 (1), 53-67 (2013).</li><li>Przepiorski, 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=A+simple+bioreactor-based+method+to+generate+kidney+organoids+from+pluripotent+stem+cells.">A simple bioreactor-based method to generate kidney organoids from pluripotent stem cells.</a> Stem Cell Reports. 11 (2), 470-484 (2018).</li><li>Freedman, B. 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=Modelling+kidney+disease+with+CRISPR-mutant+kidney+organoids+derived+from+human+pluripotent+epiblast+spheroids.">Modelling kidney disease with CRISPR-mutant kidney organoids derived from human pluripotent epiblast spheroids.</a> Nature Communication. 6, 8715 (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 (11), 1193-1200 (2015).</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 (7574), 564-568 (2015).</li><li>Taguchi, A., Nishinakamura, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Higher-order+kidney+organogenesis+from+pluripotent+stem+cells.">Higher-order kidney organogenesis from pluripotent stem cells.</a> Cell Stem Cell. 21 (6), 730-746 (2017).</li><li>Uchimura, K., Wu, H., Yoshimura, Y., Humphreys, B. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+pluripotent+stem+cell-derived+kidney+organoids+with+improved+collecting+duct+maturation+and+injury+modeling.">Human pluripotent stem cell-derived kidney organoids with improved collecting duct maturation and injury modeling.</a> Cell Reports. 33 (11), 108514 (2020).</li><li>Howden, S. E., Little, M. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Generating+kidney+organoids+from+human+pluripotent+stem+cells+using+defined+conditions.">Generating kidney organoids from human pluripotent stem cells using defined conditions.</a> Methods in Molecular Biology. 2155, 183-192 (2020).</li><li>Tanigawa, 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=Activin+is+superior+to+BMP7+for+efficient+maintenance+of+human+iPSC-derived+nephron+progenitors.">Activin is superior to BMP7 for efficient maintenance of human iPSC-derived nephron progenitors.</a> Stem Cell Reports. 13 (2), 322-337 (2019).</li><li>Sander, V., 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=Protocol+for+large-scale+production+of+kidney+organoids+from+human+pluripotent+stem+cells.">Protocol for large-scale production of kidney organoids from human pluripotent stem cells.</a> STAR Protocols. 1 (3), 100150 (2020).</li><li>Ekblom, P., Thesleff, I., Miettinen, A., Saxen, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organogenesis+in+a+defined+medium+supplemented+with+transferrin.">Organogenesis in a defined medium supplemented with transferrin.</a> Cell Differentiation. 10 (5), 281-288 (1981).</li><li>Thesleff, I., Ekblom, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+of+transferrin+in+branching+morphogenesis,+growth+and+differentiation+of+the+embryonic+kidney.">Role of transferrin in branching morphogenesis, growth and differentiation of the embryonic kidney.</a> Journal of Embryology and Experimental Morphology. 82, 147-161 (1984).</li><li>Freund, 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=Insulin+redirects+differentiation+from+cardiogenic+mesoderm+and+endoderm+to+neuroectoderm+in+differentiating+human+embryonic+stem+cells.">Insulin redirects differentiation from cardiogenic mesoderm and endoderm to neuroectoderm in differentiating human embryonic stem cells.</a> Stem Cells. 26 (3), 724-733 (2008).</li><li>Nishikawa, 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=An+optimal+serum-free+defined+condition+for+in+vitro+culture+of+kidney+organoids.">An optimal serum-free defined condition for in vitro culture of kidney organoids.</a> Biochemistry and Biophysics Research Communication. 501 (4), 996-1002 (2018).</li><li>Oh, 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=Derivation+of+induced+pluripotent+stem+cell+lines+from+New+Zealand+donors.">Derivation of induced pluripotent stem cell lines from New Zealand donors.</a> Journal of the Royal Society of New Zealand. , 1-14 (2020).</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=Directing+human+embryonic+stem+cell+differentiation+towards+a+renal+lineage+generates+a+self-organizing+kidney.">Directing human embryonic stem cell differentiation towards a renal lineage generates a self-organizing kidney.</a> Nature Cell Biology. 16 (1), 118-126 (2013).</li><li>Lam, A. Q., 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=Rapid+and+efficient+differentiation+of+human+pluripotent+stem+cells+into+intermediate+mesoderm+that+forms+tubules+expressing+kidney+proximal+tubular+markers.">Rapid and efficient differentiation of human pluripotent stem cells into intermediate mesoderm that forms tubules expressing kidney proximal tubular markers.</a> Journal of American Society of Nephrology. 25 (6), 1211-1225 (2014).</li><li>Bratt-Leal, A. M., Carpenedo, R. L., McDevitt, T. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Engineering+the+embryoid+body+microenvironment+to+direct+embryonic+stem+cell+differentiation.">Engineering the embryoid body microenvironment to direct embryonic stem cell differentiation.</a> Biotechnology Progress. 25 (1), 43-51 (2009).</li><li>Imasawa, T., 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=High+glucose+repatterns+human+podocyte+energy+metabolism+during+differentiation+and+diabetic+nephropathy.">High glucose repatterns human podocyte energy metabolism during differentiation and diabetic nephropathy.</a> FASEB Journal. 31 (1), 294-307 (2017).</li><li>Kim, K. 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=High+glucose+condition+induces+autophagy+in+endothelial+progenitor+cells+contributing+to+angiogenic+impairment.">High glucose condition induces autophagy in endothelial progenitor cells contributing to angiogenic impairment.</a> Biological and Pharmaceutical Bulletin. 37 (7), 1248-1252 (2014).</li><li>Piwkowska, A., Rogacka, D., Audzeyenka, I., Jankowski, M., Angielski, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+glucose+concentration+affects+the+oxidant-antioxidant+balance+in+cultured+mouse+podocytes.">High glucose concentration affects the oxidant-antioxidant balance in cultured mouse podocytes.</a> Journal of Cellular Biochemistry. 112 (6), 1661-1672 (2011).</li><li>Wu, H., 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=Comparative+analysis+and+refinement+of+human+PSC-derived+kidney+organoid+differentiation+with+single-cell+transcriptomics.">Comparative analysis and refinement of human PSC-derived kidney organoid differentiation with single-cell transcriptomics.</a> Cell Stem Cell. 23 (6), 869-881 (2018).</li><li>Lei, X., Deng, Z., Duan, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Uniform+embryoid+body+production+and+enhanced+mesendoderm+differentiation+with+murine+embryonic+stem+cells+in+a+rotary+suspension+bioreactor.">Uniform embryoid body production and enhanced mesendoderm differentiation with murine embryonic stem cells in a rotary suspension bioreactor.</a> Methods in Molecular Biology. , (2016).</li></ol>

以前の研究では、初期プロトコールステップが中間中胚葉分化5、19、20にとって重要であることが示されており、したがって、この段階で厳格な培地組成物を実施することが不可欠である。プロトコールの第1段階から血清、アルブミン、タンパク質非含有ハイブリドーマ培地IIなどの未定義成分を除去することは、アッセ?...

近年、ヒト多能性幹細胞を腎臓オルガノイドに分化させるための多くのプロトコールが開発されている1、2、3、4、5。腎臓オルガノイドは、新しい再生医療アプローチの研究、腎臓関連疾患のモデル化、毒性試験の実施、治療薬開発を支援するための重要なツールを提供してきました。その幅広い適用性にもかかわらず、腎臓オルガノイドは、成熟の欠如、インビトロでの限られた長期培養能力、およびヒト腎臓に見られるいくつかの細胞型の不足などの限界を有する6,7,8。最近の研究は、オルガノイド成熟のレベルを改善し、培養期間を延長し、既存のプロトコル9、10、11、12を修正することによって腎臓細胞集団の複雑さを拡大することに焦点を当てている。我々の確立されたプロトコル5,13のこの現在の反復において、我々は、プロトコルの第1段階における培地成分を、インスリン-トランスフェリン-セレン-エタノールアミン(ITSE)、脂質、ポリビニルアルコール(E5-ILP)およびCHIR99021を添加した無血清ベース培地に改変した(図1)。これらの変更により、完全に定義された無血清の低タンパク質培地が提供され、以前の培地組成物5,13よりも成分が少なく、追加の成長因子が存在しません。その結果、第1段階培地は、以前に公開されたバージョンよりも調製に労力がかからず、バッチ間の変動性を低減する可能性があります5。これまでの研究では、インスリンとトランスフェリンの両方が無血清培養において重要であることが示されている14,15が、高レベルのインスリンは中胚葉分化を阻害し得る16。我々は、元のプロトコールで提供されたように低いインスリンレベルを維持し、アッセイの第2段階でKOSR(インスリンを含む)のレベルをさらに低下させた。腎臓オルガノイド形成のための他のプロトコールに沿って、より低いレベルのKOSRは、腎臓組織の増殖と分化との間のバランスを維持するのに有益である17。また、ステージII培地13におけるグルコース濃度を低下させた。
我々の方法は、腎臓オルガノイドの懸濁アッセイのためのセットアップを記載し、元の刊行物5、13に記載されているように、初期〜60%コンフルエントhPSC 100mm培養プレートから最大〜1,000個のオルガノイドを生じる。このプロトコルは、複数の100 mmまたは150 mmプレートから始めて簡単にスケールアップして、オルガノイド数をさらに増やすことができます。

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>2-Mercaptoethanol</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>21-985-023</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anti-adherence rinsing solution</td>
			<td>STEMCELL Technologies</td>
			<td>7010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CHIR99021</td>
			<td>STEMCELL Technologies</td>
			<td>72054</td>
			<td>10 mM stock in DMSO</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Corning&#160;disposable spinner flasks</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>07-201-152</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Corning Ultra-Low Attachment 6-well plates</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>07-200-601</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Corning Slow-Speed Stirrers</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>11-495-03</td>
			<td>Multi plate magnetic stirrer for spinner flask culture</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dispase</td>
			<td>STEMCELL Technologies</td>
			<td>7923</td>
			<td>Aliquot and freeze</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DMEM, low glucose, pyruvate, no glutamine, no phenol red</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>11054020</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DPBS 1x, no calcium, no magnesium</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>14-190-250</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Egg / Oval Stirring Bars</td>
			<td>2mag</td>
			<td>PI20106</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Excelta General-Purpose Tweezers</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>17-456-103</td>
			<td>Keep sterile in the cell culture hood</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EZBio Single Use Media Bottle, 250mL</td>
			<td>Foxx Life Sciences</td>
			<td>138-3211-FLS</td>
			<td>Used to make PVA 10%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Falcon Standard Tissue Culture Dishes (100 mm)</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>08-772E</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fisherbrand&#160;Sterile Aspirating Pipet 2mL</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>14-955-135</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fisherbrand&#160; Cell Lifters - Cell lifter</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>08-100-240</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fisherbrand&#160;Multi Function 3D Rotators</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>88-861-047</td>
			<td>Orbital shaker</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Geltrex LDEV-Free Reduced Growth Factor Basement Membrane Matrix</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>A1413302</td>
			<td>BME. Aliquot on ice and freeze. Another suitable matrix alternative is Matrigel or Cultrex.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gentle Cell Dissociation Reagent</td>
			<td>STEMCELL Technologies</td>
			<td>7174</td>
			<td>GCDR</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GlutaMAX Supplement</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>35-050-061</td>
			<td>L-glutamine supplement.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HEPES (1M)</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>15-630-080</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Insulin-Transferrin-Selenium-Ethanolamine</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>51-500-056</td>
			<td>ITSE</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KnockOut&#160; Serum Replacement - Multi-Species</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>A3181502</td>
			<td>KOSR. Aliquot and freeze</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lipid Mixture 1, Chemically Defined</td>
			<td>Millipore-Sigma</td>
			<td>L0288-100ML</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MEM Non-Essential Amino Acids Solution</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>11140-050</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MilliporeSigma Stericup Quick Release-GP Sterile Vacuum Filtration System 500mL</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>S2GPU05RE</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MilliporeSigma&#160; Stericup Quick Release-GP Sterile Vacuum Filtration System 250mL</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>S2GPU02RE</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MIXcontrol MTP / Variomag TELEcontrol MTP Control Unit</td>
			<td>2mag</td>
			<td>VMF 90250 U</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MIXdrive 6 MTP / Variomag TELEdrive 6 MTP Microplate Stirring Drive</td>
			<td>2mag</td>
			<td>VMF 40600</td>
			<td>6MSP</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MP Biomedicals&#160; 7X Cleaning Solution</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>MP0976670A4</td>
			<td>Tissue culture suitable detergent. Make a 5% solution in water</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>mTeSR1</td>
			<td>STEMCELL Technologies</td>
			<td>85850</td>
			<td>hPSC medium.TeSR-E8, NutriStem XF, and mTeSR Plus medium have also been tested and are suitable alternatives.&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nunc 50 mL Conical, Sterile Centrifuge Tubes</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>12-565-270</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nunc 15mL Conical Sterile Centrifuge Tubes</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>12-565-268</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Penicillin-Streptomycin</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>15-140-122</td>
			<td>Aliquot and freeze</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plasmocin</td>
			<td>Invivogen</td>
			<td>ant-mpt</td>
			<td>Anti-mycoplasma reagent. Aliquot and freeze</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>pluriStrainer&#174; 200 &#181;m</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>NC0776417</td>
			<td>Cell strainer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>pluriStrainer&#174; 500 &#181;m</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>NC0822591</td>
			<td>Cell strainer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Poly(vinyl alcohol) 87-90% hydrolyzed&#160; (PVA)</td>
			<td>Millipore-Sigma</td>
			<td>P8136-250G</td>
			<td>10% in DPBS stirring at 98 degrees C until disolves, make in 138-3211-FLS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ROCK inhibitor Y-27632 (ROCKi)</td>
			<td>STEMCELL Technologies</td>
			<td>72304</td>
			<td>10 mM stock in DPBS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterile Disposable Serological Pipets&#160; - 10mL</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>13-678-11E</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterile Disposable Serological Pipets - 25mL</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>13-678-11</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterile Disposable Serological pipette - 5 mL</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>13-678-12D</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TeSR-E5</td>
			<td>STEMCELL Technologies</td>
			<td>5916</td>
			<td>Serum-free, low protein base medium for E5-ILP</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Variomag distriBOX 2 Distributor</td>
			<td>2mag</td>
			<td>VMF 90512</td>
			<td>If you use more than one MIXdrive</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a simplified method for generating kidney organoids from human pluripotent stem cells

hPSCから生成された腎臓オルガノイドは、腎組織の無限の供給源を提供してきた。ヒト腎臓オルガノイドは、腎臓病や傷害の研究、細胞ベースの治療法の開発、新しい治療法の試験のための非常に貴重なツールです。このような用途には、多数の均一なオルガノイドと再現性の高いアッセイが必要です。私たちは、オルガノイドの全体的な健康状態を改善するために、以前に発表された腎臓オルガノイドプロトコルに基づいて構築しました。この単純で堅牢な3Dプロトコルは、脂質、インスリン-トランスフェリン-セレン-エタノールアミンサプリメント、ポリビニルアルコールを含む最小成分培地でGSK3阻害剤(CHIR99021)で3日間均一な胚様体を形成し、その後ノックアウト血清置換(KOSR)含有培地で培養することを含む。さらに、攪拌アッセイは、胚様体の凝集を減少させ、均一なサイズを維持することを可能にし、これはオルガノイド間の変動性を低減するために重要である。全体として、このプロトコルは、大量の腎臓オルガノイドを生成するための迅速、効率的、かつ費用対効果の高い方法を提供する。

私たちのプロトコルのこの最新バージョンでは、腎臓オルガノイドの分化は、定義された低タンパク質培地で開始されます。アッセイは完全に懸濁状態で行われ、尿細管形成の開始のためのhPSCs分化および組織化の先天的能力に依存する。100mm〜60%コンフルエントなhPSC培養プレートに由来する単一のアッセイは、我々の以前の刊行物5に示されているように、日常的に500〜1,00...

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A Simplified Method for Generating Kidney Organoids from Human Pluripotent Stem Cells

ここでは、ヒト多能性幹細胞(hPSC)から腎臓オルガノイドを生成するためのプロトコルについて説明する。このプロトコルは、2週間以内に腎臓オルガノイドを生成する。得られた腎臓オルガノイドは、大規模なスピナーフラスコまたはマルチウェル磁気攪拌プレートで培養して、薬物試験アプローチを並行させることができます。

ヒト多能性幹細胞から腎臓オルガノイドを生成するための簡略化された方法

Kidney organoids generated from hPSCs have provided an unlimited source of renal tissue. Human kidney organoids are an invaluable tool for studying kidney ...

この方法は、細胞培養実験用に備え付けられた任意の実験室で行うことができる。この方法を用いることで、腎の発達や疾患経路の理解を深めることができます。これは、腎臓オルガノイドを生成するための他のものと比較して比較的簡単で安価な方法である。この技術の最大の課題は、高品質のヒト多能性幹細胞培養を維持することです。細胞が80%未満のコンフルエンシーに維持され、定期的に分裂することが重要です。ヒト多能性幹細胞培養を初めて使用する研究者は、分化に進む前に幹細胞株に慣れておく必要があります。腎臓オルガノイドアッセイを開始するには、2ミリリットルの完全E5-ILP培地を6ウェル超低付着プレートの各ウェルに加えます。ヒト多能性幹細胞(hPSC)を100ミリメートルの組織培養処理プレートで、60%コンフルエントに達するまで培養する。hPSCを約8ミリリットルのDPBで2回洗浄する。DPBSを吸引し、次に細胞を覆うために2ミリリットルのディスパーゼを滴下し、摂氏37度で6分間インキュベートする。約10ミリリットルのDPBSで細胞を3回洗浄する。DPBSを吸引し、プレートを45度傾け、セルリフターでセルをこすり落とします。10ミリリットルの血清学的ピペットを使用して、6ミリリットルの完全E5-ILP培地でコロニーを上から洗い流します。その後、ピペットを垂直に保持し、上下に緩やかにピペッティングすることにより大きなコロニーを分裂させ、培養プレートの側面に触れないように注意する。6ウェルプレートにウェルあたり1ミリリットルを加えてコロニークラスターを均等に分配し、プレートを摂氏37度のインキュベーター内のオービタルシェーカーに置きます。あるいは、オービタルシェーカーが利用できない場合、細胞を静的に培養することができる。2日目に、胚様体をプレートの底に落ち着かせた後、プレートを45度傾け、上からゆっくりと培地を吸引し、ウェルあたり1ミリリットルを残します。ウェルあたり2ミリリットルの調製された完全培地を加え、プレートをシェーカーに戻す。3日目に、前述のように培地を吸引した後、10ミリリットルの血清学的ピペットを使用して各ウェルからすべての胚様体を慎重に収集し、50ミリリットルの円錐管に移す。残りの胚様体を採取するには、1ミリリットルの低グルコースDMEMで各ウェルをすすぎ、それらを同じ50ミリリットルの円錐形チューブに加える。胚様体がチューブの底部に沈降するのを待っている間に、6ウェルプレートの各ウェルに2ミリリットルのステージII培地を加える。次に、新しい50ミリリットルの円錐形のチューブの上に200マイクロメートルのセルストレーナーを置き、すべての胚様体をセルストレーナーの上に慎重にピペッティングすることによって、大きな胚様体をふるいにかけます。さらに5ミリリットルのDMEMでセルストレーナーをすすぎ、ストレーナーに詰まった胚様体を採取します。後の段階では、まず500マイクロメートルのストレーナーを使用して非常に大きな胚様体をふるいにかけ、次に濾液を200マイクロメートルのストレーナーに通して、細管のない非常に小さな胚様体をふるいにかけます。200マイクロメートルのストレーナーを新しい50ミリリットルのチューブに反転させ、DPBSでストレーナーを洗浄することによって、200〜500マイクロメートルの正しいサイズの胚様体を収集します。こすり傷の後、胚様体を円錐管の底に沈降させ、上清を吸引し、約10ミリリットルのDMEMで洗浄する。次いで、胚様体を6ミリリットルのステージII培地に再懸濁する。胚様体を6ウェル超低付着プレートに戻し、ウェル間で均等に分配する。オルガノイドのほとんどはピペットの上部に集まるので、最後に約0.5ミリリットルを残してから、各ウェル内の培地に先端を優しく触れ、オルガノイドがウェルに流れ込むようにします。胚様体を、45ミリリットルのステージII培地を含む125ミリリットルのスピナーフラスコに移す。マグネチックスターリング速度を120rpmに設定し、フラスコをインキュベーターに入れた。胚様体または腎臓オルガノイドに餌を与えるには、スピナーフラスコの底に短時間落ち着かせてから、フラスコの片側アームから蓋を持ち上げ、先端が反対側の内壁に触れた状態で吸引ピペットを内部に置きます。ピペットをゆっくりと傾け、培地の約半分を吸引します。20ミリリットルの新鮮なステージII培地を同じ開口部からピペッティングして補充します。長い滅菌鉗子を使用して、胚様体または腎臓オルガノイドを含む6ウェルプレートの各ウェルに1つの磁気攪拌子を慎重に配置します。プレートを6輪マグネチックスタープレートの上に置き、速度を120rpmに設定した。マグネチックスターバーを所定の位置にカチッと収めて回転を開始するには、まず出力レベルを100に設定します。すべてのバーが回転し始めたら、パワーレベルを25に下げます。以前に実証したように培地の半分を変えることによって腎臓オルガノイドを維持する。14日目の腎臓オルガノイドのパラフィン切片の免疫蛍光は、肝細胞核因子-1βおよびLotus tetragonolobus lectinを発現する腎尿細管などのネフロンセグメント、ならびにV-maf筋腱膜神経症性線維肉腫癌遺伝子ホモログBおよびネフリンを発現する有蹄細胞クラスターの存在を示す。このプロトコールにおける改変は、培養26日目に血小板および内皮細胞接着分子-1による染色によって確認されるように、内皮細胞の拡大を支持することができる。ヒト多能性幹細胞は、適切な時間ディスパーゼで処理し、その後、すべての痕跡を除去するために十分に洗浄する必要がある。ディスパーゼが完全に除去されない場合、細胞死および胚様体のクラスタリングにつながる可能性がある。この方法は、先天性腎臓病の発症、ならびに様々な腎臓傷害経路およびインビトロでの治療介入の可能性を調べるのに役立った。

Research

JoVE Journal

Developmental Biology

Feeder-free Derivation of Melanocytes from Human Pluripotent Stem Cells

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

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Directed Differentiation of Hemogenic Endothelial Cells from Human Pluripotent Stem Cells

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