Method Article
Here we present a protocol for the direct conversion of murine embryonic fibroblasts into fully functional and stable trophoblast stem cells by ten day over-expression of Tfap2c, Gata3, Eomes and Ets2.
영양막 줄기 세포 (의 TSC)는 포유 동물 발달에서 제 1 셀의 운명 결정의 결과로서 발생한다. 그들은 자기 갱신과 태반의 태아 부분에 세포 인구주는 상승 줄기 생체에 해당 영양막 세포 계보의 모든 하위 유형으로 분화 할 수있는 능력을 유지, 체외에서 배양 할 수있다. 따라서,의 TSC는 체외에서 여분의 배아 세포 운명 결정 대 태반 개발 및 배아를 연구하는 독특한 모델을 제공합니다. 이후 배반포 단계에서 DNA 메틸화와 히스톤 수정 구성된 별개의 후생 유전 학적 장벽은 단단히 두 계통을 분리한다. 여기, 우리는 완전히 과발현 쥐의 배아 섬유 아세포에서 영양막 세포 키 규제 Tfap2c, GATA3, Eomes 및 Ets2의 과도하여이 혈통의 장벽을 극복 할 수있는 프로토콜을 설명합니다. 유도 영양막 세포의 줄기 세포는 자기 갱신 할 수 있습니다 및 파생 영양막 세포의 줄기 세포를 배반포 거의 동일하다 내가형태, 마커 유전자 발현과 메틸화 패턴 N 조건. 생체 외 및 생체 내 분석 기능은 이러한 세포는 영양막 세포의 혈통이 배수체 영양막 세포 거대 세포를 생성하고 포배에 주입하면 태반을 chimerizing 따라 차별화 할 수 있는지 확인합니다. 체세포 조직에서 영양막 줄기 세포의 유도는이 엑스트라 배아 혈통 유전자 및 후생 유전 학적 특성을 연구하는 새로운 길을 열고 각각의 배아를 파괴하지 않고 영양막 줄기 세포주를 생성하기위한 가능성을 제공한다.
최근 줄기 세포 변환을 영양막하는 마우스 배아 줄기 세포의 여러 가지 접근 방식을 비교하는 연구는 모든 분석 시스템에서, 혈통 전환이 불완전 남아 있음을 밝혔다. 대신 그래서 영양막 줄기라고 유도 영양막 줄기 세포 (iTSCs)의 세포 유사 세포가 기원 한 세포의 운명의 메모리 유지 생성되었다. 여기, 우리는 ITSC 세대의 다른 접근 방식을 따랐다. 쥐 배아 섬유 아세포 (MEFs에) (2)로부터 다 능성 줄기 세포의 직접 유도와 유사하게, iTSCs 직접 분화 된 체세포 조직에서 변환되었다. 첫째, 우리는 MEFs에에서 과발현 때 TSC의 운명을 유도 (12) 후보 요인을 확인했다. 나중에, 요소 Tfap2c, GATA3, Eomes 및 Ets2는 ITSC 유도 3 필요하고 충분한 것으로 확인되었다. 동시에, 다른 그룹은 독립적으로 iTSCs에 MEFs에 변환 할 충분한 것으로 Tfap2c, GATA3 및 Eomes를 발견했다. 그러나,에 그연구는 유전자 발현을 위해 필요한 시간이 상당히 길어 Ets2는 분화 칵테일 4에없는 경우에는, 다른 전환 반응 속도를 나타내는 연구와 비교된다.
유도 배반포 영양막 유래 줄기 세포의 배양을 포함하는 종래의 소 태아 혈청 (FBS)을 성장 비활성화 MEFs에 5,6- 분비 인자의 존재에 의존한다. ITSC 유도하는 동안, 이러한 요인은 유전자의 전체 조합이 부족 분화가 진행되지 않습니다 MEFs에 의해 제공됩니다. 그러나 한 번 개인 ITSC 식민지 그들은 성장 비활성화 MEFs에 의해 미리 조정 된 미디어를 필요로 계대 배양합니다. 거기부터 iTSCs 배양 및 표준 프로토콜에 따라 배반포 유래의 TSC처럼 취급 할 수 있습니다. 참고로, 세포 배양 접시를 겔화없이 다나카 등. (5) 우리가 일상적으로 배양의 TSC와 iTSCs 대조적.
모든 마우스 실험 동물의 보호와 지역 기관 동물 관리위원회 (Landesamt FUER 투르, UMWELT 싶게 Verbraucherschutz, 노르 트라 인베스트 팔렌 [승인 ID 번호의 승인을 계약의 독일 법에 따라 수행 하였다 : 84-02.04.2013 AZ .A428).
1. 미디어 준비
2. 쥐 배아 섬유 아세포 유도
293T 세포 3. 렌티 바이러스 벡터 생산
참고 : 모든 단계 바이오 안전성 레벨 2에 라이센스 실험실 공간에서 수행된다.
4. 섬유 아세포 형질 도입 4 요소와 mCherry 제어 벡터
참고 : 모든 단계는 바이오 안전성 수준이 시설에서 수행된다.
5. 섬유 아세포 ITSC 변환에
참고 : 모든 단계 바이오 안전성 레벨 2에 라이센스 실험실 공간에서 수행된다.
개인 ITSC 라인 6. 분리
주의 : 단계 6.3 조직 배양 후드는 필요하지 않다. 세균 오염의 가능성을 최소화하기 위해 70 %의 에탄올로 거꾸로 현미경을 닦아하는 것이 좋습니다. 개인 ITSC의 식민지 일 21 분화 28 일 사이에 분리 할 수있다.
4 층의 유전자 발현이 활성화 접시에서 세포를 신속하게 형태를 (그림 2A와 B를 비교)로 변경합니다. 하루의 주위에 14-21 별개의 transdifferentiated 영역 (두 가지 예는 그림 2B와 C에 나와있다) 등장. 이 차의 식민지는 전형적인 TSC 형태 부족; 그러나 그들은 단단한 가장자리와 선의의 TSC의 매우 연상시키는 밝은 경계 계대 배양, 특성 상피 형태 나타난다 (그림 2D) 일단. 영양막 세포의 전사에 대한 긍정적 인 4F-iTSCs 얼룩은 CDX2와 Tfap2c (그림 2E)을 요인. 이러한 ITSC 라인은 현재 시험 관내 또는 생체 내 분석에 대한 후속 즉 체외 분화 검정 또는 태반 키메라 실험에 사용될 수있다.
그림 ITSC 전환에 MEF 1. 타임 라인. iTSCs에 MEFs에의 분화의 그래픽 표현입니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
ITSC 전환에 MEF 동안 그림 형태론 2. 대표 변경.
rtTA - MEFs에의 (A) 현미경 사진. transdifferentiated 4 층 - MEFs에의 (B) 현미경 사진. transdifferentiated 영역의 예는 빨간색으로 강조. (C) 4 층 - MEFs에있는 10 일 DOX 유도 후 분화의 21 일에 transdifferentiated 식민지의 예 2. 서브 배양에 적합한 지역은 빨간색으로 강조. 서브 배양 후 4 층 - iTSCs의 (D) 현미경 사진. 모든 스케일 바는 100 μm의를 나타냅니다. 이미지는 t이었다10 배 렌즈와 위상차를 이용하여 역 현미경 AKEN. 전사에 대하여 (E) 면역 형광 염색법은 4 층 - iTSCs에서 CDX2와 Tfap2c 요인. 핵 훽스트으로 염색된다. 스케일 바는 100 μm의를 나타냅니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
여기에 제시된 4 인자 (Tfap2c, GATA3, Eomes, Ets2)를 기반으로 분화 프로토콜은 충실하게 생성 마우스 배아 섬유 아세포에서 iTSCs을 변환 할 수있는 신뢰할 수있는 방법을 제공합니다. 또한, 상기 방법은 비록 배아 섬유 아세포 (3)에 비해 효율의 저하로도 산후 테일 섬유 아세포에 적용된다. 일반적으로, 기본 섬유 아세포의 분화 품질 결과 및 치료의 중요한 요소가 초기 통로 세포 (통로 3-2)를 사용하여 수행되어야한다.
이 프로토콜의 강도는 유전자 발현의 시간 제어를 허용 독시사이클린 - 유도 성 벡터를 사용하는 것이다. 이는 유전자 발현 독립적 TSC 운명을 유지 내생 전사 인자를 활성화 네트워크 안정 ITSC 라인의 생성을 가능하게한다. 이것은 줄기 세포의 운명 TSC의 유도를 설명하기 이전에 발행 프로토콜 대조적이다 방법 그쪽현재까지 t은 불완전 재 프로그램 영양막 세포의 줄기 세포 유사 세포 (1)를 산출한다.
그러나, 여기에 기술 된 프로토콜의 알려진 한계가 곤란 분화 효율을 예측하게 부상 transdifferentiated 콜로니 가변 개수이다. 하나의 렌티 바이러스 벡터의 형질 도입 효율, 출발 세포 집단의 증식 량 및 분화 중에 세포사의 양은 이러한 한계 때문에 분화 결과에 중요한 몇 가지 매우 가변적 요소한다. 어떤 상황이 transdifferentiated에서 ITSC 식민지가 등장하지 못한다. 이 경우 미디어 및 시약은 ITSC 세대에서의 사용하기 전에, 정품 TSC 문화를 지원하기 위해 자신의 능력을 테스트해야합니다. 또한, 4 층으로 전달은 세포 사멸에 대한 유전자 발현 리드 너무 많은 양 때문에, 적정 할 수있다. 개별 ITSC (L)의 일반, 하위 배양에서아이 네스는 연습이 필요합니다. iTSCs 서브 배양 어려움이 발생하는 경우 단일 절연 콜로니 대안 성장 비활성화 공급의 50 %의 세포 밀도로 접시에 플레이 팅 될 수있다 (예., 계대 배양 세포는자가 재생 (self-renewal)을 유지하지 못하는 대신 자연 분화) 세포는 세포의 성장과 첨부 파일을 지원합니다. ITSC 라인은 서서히 이후의 계대 동안 피더에서 투약 할 수있다. TX 매체만을 ITSC / TSC 라인을 설립 지원하므로 참고로, 우리는 정의 TX 매체 iTSCs 조건을 이용하여 직접 변환을 MEFs에 성공하지 않았다.
지금까지, 섬유 아세포에서 ITSC 유도하기위한 프로토콜은 쥐 세포 확립된다. 따라서, 지금은 다른 종에이 프로토콜을 적응하고 사람이나 다른 모델 시스템에서 ITSC 라인의 유도를 가능하게 큰 관심이 될 것입니다. 또한, ITSC 변환 섬유 아세포의 정확한 기전의 분석은 자연에 새로운 통찰력을 제공 할 것이다정상 및 병적 개발하는 동안 세포 운명 결정의 원리를 이해 여분의 배아 계보 장벽 및 지원 대 체세포의.
The authors have nothing to disclose.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Doxycycline hyclate | Sigma-Aldrich | D9891-10G | Dissolve in sterile PBS, prepare 2 mg/ml stock solution. Store aliquots at -20 °C |
Chloroquine diphosphate salt | Sigma-Aldrich | C6628-25G | Prepare 25 mM stock solution in sterile cell culture grade water. Store aliquots at -20 °C |
Polybrene (Hexadimethrine bromide) | Sigma-Aldrich | 107689-10G | Prepare 8 mg/ml stock solution in sterile cell culture grade water. Store aliquots at -20 °C |
human recombinant Fibroblast Growth Factor 4 | ReliaTech | 300-131L | Dissolve in sterile 0.1% BSA in PBS, prepare 25 µg/ml stock solution. Store aliquots at -80 °C |
Heparin sodium salt | Sigma-Aldrich | H3149-10KU | Prepare 1 mg/ml stock solution by dissolving in sterile PBS. Store aliquots at -80°C |
ProFection Mammalian Transfection System | Promega | E1200 | |
PBS, no calcium, no magnesium | ThermoFisher Scientific | 1419-094 | |
DMEM (1x) + GlutaMAX | ThermoFisher Scientific | 31966-021 | |
RPMI 1640, no glutamine | ThermoFisher Scientific | 31870-025 | |
Advanced DMEM (1x) | ThermoFisher Scientific | 12491-015 | |
Trypsin-EDTA (0.05%), phenol red | ThermoFisher Scientific | 25300-054 | |
Poly-L-lysine | Sigma-Aldrich | P4707 | |
Fetal bovine serum | Hyclone | SH30071.03IR | |
Surfactant-free cellulose acetate-membrane filter | Corning | 431220 | |
Non-essential amino acids | ThermoFisher Scientific | 11140-035 | |
Penicillin Streptomycin | ThermoFisher Scientific | 15140-122 | |
Sodium Pyruvate | ThermoFisher Scientific | 11360-039 | |
L-glutamine | ThermoFisher Scientific | 25030-24 | |
2-Mercaptoethanol | ThermoFisher Scientific | 31350-010 | |
Dimethyl sulfoxide (DMSO), cell culture grade | Panreac AppliChem GmbH | A3672,0100 | |
pLV-tetO-Tfap2c | Addgene | 70269 | |
pLV-tetO-Gata3 | Addgene | 70270 | |
pLV-tetO-Eomes | Addgene | 70271 | |
pLV-tetO-Ets2 | Addgene | 70272 | |
pLV-tetO-mCherry | Addgene | 70273 | |
psPAX2 | Addgene | 12260 | |
pMD2.G | Addgene | 12259 | |
FUdeltaGW-rtTA | Addgene | 19780 | |
Mice B6.Cg-Gt(ROSA)26Sortm1(rtTA*M2)Jae/J 7 | JAX Mice | 6965 | |
129S2SV | Charles River | 129 |
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