Gostaríamos de agradecer aos membros do laboratório Lee pelas valiosas discussões sobre o manuscrito. Trabalho no laboratório Lee foi apoiada por doações de Robertson Investigator Award of New York Stem Cell Foundation e de Maryland Stem Cell Research Fund (Tedco).

1. Preparação de celular e Mídia (Dia 1) <ol><li> Cultura e expandir de fibroblastos humanos com meio DMEM contendo 10% de FBS. </li><li> Placa de fibroblastos humanos (Figura 1) para uma placa de 24 poços a uma densidade apropriada por poço no dia antes da transdução. NOTA: As seguintes diluições em série são recomendados (200K, 100K, 50K, 25K, 12.5K e 6.25K) porque diferentes tipos de células têm diferentes capacidade de fixação. </li><li> Incubar as células durante mais um dia em 37 ° C, 5% de CO2, garantindo as células foram totalmente colada e estendida. </li></ol> 2. Execute Transdução (dia 2) <ol><li> No dia da transdução, verificar a densidade celular e escolheu os poços de densidade mais eficientes (Figura 2). É melhor escolher três densidades diferentes: alta (80 ~ 90%), médio (50 ~ 70%) e baixa (20 ~ 40%). </li><li> Pelo menos 1 hora antes de transdução, aspirar o fibroblmeios de ast a partir das células e alterar novas 300 ul de meio de fibroblastos. </li><li> Remover um conjunto de quatro diferentes tubos de vírus Sendai da -80 ° C de armazenamento. Descongelar a cada tubo ao mesmo tempo em um banho de água a 37 C ° por alguns segundos e, em seguida, tomar os tubos fora do banho de água. Depois disso, o descongelamento à temperatura ambiente; tubos de centrifugação a 6.000 xg por 10 segundos e coloque-os em gelo até o uso. Não voltar a congelar e descongelar o vírus uma vez que os títulos não vai manter. </li><li> Adicionar os volumes indicados de cada um dos quatro tubos de vírus Sendai (Oct-4, Klf-4, c-Myc e Sox-2) para tubos de micro-centrífuga. Certifique-se de que a solução é bem misturada, pipetando cuidadosamente. Por exemplo, se 50K células / poço de uma placa de 24 poços para a transdução lookwell: (Titer base no Certificado de Análise da Life Technologies, pode ser diferente de um lote para outro) Tubo hOct-4 = 6,0 x 10 7 OIC, 3 MOI = 5 mL Tubo hSox-2 = 6,5 x 10 7 OIC, 3 MOI = 4,6 μ; L Tubo hKlf-4 = 6,3 x 10 7 OIC, 3 MOI = 4,8 mL Tubo hc-Myc = 7,8 x 10 7 OIC, 3 MOI = 3,8 mL Total = 18.2 ul de mistura de quatro factores de vírus / um poço (50K células) de placa de 24 poços </li><li> Dependendo densidades celulares; adicionar 2X, 1X, e volume de 0,5 X de a mistura de vírus no poço. Agitar suavemente a placa da frente para trás, esquerda e direita (2X: 36,4 mL de mistura de vírus, 1X: 18,2 ul e 0,5 X: 9,1 mL). </li><li> Colocar as células em 37 ° C, 5% de CO 2 incubadora e incubar durante a noite. </li></ol> 3. Substituição de Meio de Cultura (dia 3 e dia 5) <ol><li> 24 horas após a transdução, substituir o meio com 500 mL meio de fibroblastos fresco. </li><li> No dia 5, mudar Médio com a mídia de fibroblastos fresco. </li></ol> 4. Prepare MEF Pratos para o Co-cultura (dia 8) <ol><li> Preparar células MEF em placas de cultura de 60 milímetros, com 10% de FBS continha um meio DMEM day antes passaging o fibroblasto transdução em células-alimentadoras MEF. Nota: Estamos usando 5 x 10 5 de MEF em cada 60 milímetros prato. </li></ol> 5. Comecem a co-cultura com células transduzidas células alimentadoras MEF (dia 9) <ol><li> Antes de cultivo de células transduzidas, aspirado 10% FBS contida meios DMEM de pratos alimentadoras MEF e adicione fresco 10% FBS continha meio DMEM. </li><li> Remover o meio a partir dos fibroblastos transduzidos que estão na placa de 24 poços e lavam as células uma vez com STP-D. Adicionar 200 mL de 0,25% tripsina / EDTA para as células de fibroblasto inthe placa de 24 poços. Depois de menos de 5 minutos de incubação com tripsina / EDTA, quando as células começam a separar a partir da placa, recolher as células com meio de crescimento no tubo de 15 ml. Em seguida, centrifugar-los em 6000 xg por 4 min. NOTA: O agrupamento 2X, 1X, 0.5X e vírus fibroblastos transduzidas é recomendado. </li><li> Remova o meio sobrenadante e lavar a re-suspensãoo aglomerado de células com 4-5 ml de meio fresco para a neutralização de fibroblastos a partir de tripsina. Em seguida, centrifugar-los em 135 g durante 4 min. </li><li> Células da placa como série de diluição de densidade e começam a co-cultura com os meios de fibroblastos para MEF: tal como 1/2, 1/4, 1/8, 1/16, 1/32, 1/64 e 1/128 por 60 mm prato. Dependendo da taxa de morte celular durante a primeira semana de transdução, não ser necessário diluir a 1/2 ou 1/128 densidade. Pôr de lado as restantes células para extrair o RNA total como um controlo positivo para o transgene de RT-PCR. </li><li> Colocar placas de 60 mm em 37 ° C, 5% de CO2 durante a noite. </li></ol> 6. Alimente embrionárias humanas Médio Stem Cell e monitorar o Cells (dia 10) <ol><li> No dia seguinte, mudar de mídia para mídia ES fibroblastos humanos com 10 mM Y-27632. Depois disso, alterar médio diário com meio ES humano: 800 ml + 200 ml de DMEM/F12 KO substituição Serum + 10 ml de L-glutamina + 10 ml de MEM 10 mM de ácidos aminados mínimos não essenciais+ 1 ml de 2-mercaptoetanol + 10 ng / mL de Factor de Crescimento de Fibroblastos básico. </li><li> Fazer uma mudança de mídia diária com a mídia ES humanos frescos. Depois de uma semana, verifique os pratos uma vez por 2 a 3 dias sob um microscópio para a formação de aglomerados de células ES de colônia-like. Dependendo do tipo de célula, a cultura irá demorar mais ou menos tempo, antes colónias são encontrados. </li></ol> 7. Escolher o-tronco pluripotentes induzidas colônias de células e expandir as células (dia 20 ~) <ol><li> Três semanas após a transdução, as colônias devem aparecer crescido adequadamente para a colheita. </li><li> Um dia antes de escolher as colônias, preparar alimentador MEF em placa de 24 poços. NOTA: Nós estamos usando 12,5 x 10 5 de MEF em uma placa de 24 poços. </li><li> No dia seguinte, mudar médio de pratos MEF de mídia para mídia ES fibroblastos humanos com 10 mM Y-27632. Escolher manualmente uma colônia de cada vez sob o microscópio no picking-capa e fazer pedaços menores por pipetagem e transferi-lospara recém-preparado MEF dishes.Try escolher vários clones. </li><li> Passagem e expandir-se a cada poço de uma placa de 24 poços para uma placa de 6 bem inicialmente. Então, a partir de 6 bem-placa a um 60 milímetros pratos antes ainda de propagação. </li></ol> 8. Caracterização de iPSCs Humana (após 10 passagens) <ol><li> Imunofluorescência <ol><li> Placa iPSCs humanos em placa de 24 poços e cultura durante 4-5 dias com mudança de mídia diária. </li><li> Para iniciar ensaio de imunofluorescência, lavar a placa com D-PBS uma vez. Em seguida, fixar as células imediatamente em 0,4% de paraformaldeído durante 30 min. Depois disso lavar três vezes em D-PBS durante 5 min. </li><li> Tratar as células fixas com 0,1% de Triton X-100 em PBS durante 15 min à temperatura ambiente. </li><li> Aspirar a solução permeablization (0,1% de triton X-100 a solução), em seguida, adicionar uma solução de bloqueio de BSA a 0,5% durante 1 hora à temperatura ambiente. </li><li> Executar uma detecção de Nanog, Oct-4, SSEA (específico do estágio embrionário antigbr) e TRA-1-81 (antigénio de rejeição de tumor) através de um anticorpo anti-humano em solução de BSA a 0,5% (veja a tabela de materiais para a taxa de diluição do anticorpo). Incubar Anticorpo primário durante 2 horas à temperatura ambiente. Em seguida, lavar três vezes em D-PBS durante 5 min cada. </li><li> Verifique usando microscopia de fluorescência após 1 hora de incubação com 488 anticorpos IgG de cabra anti-rato Alexa Fluor como 2 nd anticorpo, que são diluídos 1:2000 em solução de BSA a 0,5% à temperatura ambiente. Mancha todos os núcleos de cada células alimentadoras MEF e hiPSCs com DAPI. </li></ol></li><li> RT-PCR de Confirmação Transgene <ol><li> Extrair ARNm total de sedimento celular utilizando reagentes de extracção do ARN. </li><li> Fazer uma transcrição reversa em alíquotas (1 jig) do ARN total e o cDNA resultante para a amplificação por PCR de transcriptase reversa. </li><li> Preparar as misturas de PCR para conter 2 ul de molde de ADNc, 10 ul de 2X PCR master mix, 2 ul de 2 pmol de iniciadores(Para frente: 1 ml e inverter: 1 ml) e 6 mL de DW. Para detectar a expressão do gene, fazer a RT-PCR com os iniciadores listados na Tabela 1. </li><li> Realizar a RT-PCR com o gene GAPDH como um controlo para a eficiência das reacções de amplificação. Visualizar e analisar o produto de PCR por electroforese em gel de agarose 1%. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Yu, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Induced+pluripotent+stem+cell+lines+derived+from+human+somatic+cells.">Induced pluripotent stem cell lines derived from human somatic cells.</a> Science. 318, 1917-1920 (2007).</li><li>Okita, K., Nakagawa, M., Hyenjong, H., Ichisaka, T., 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=Generation+of+mouse+induced+pluripotent+stem+cells+without+viral+vectors.">Generation of mouse induced pluripotent stem cells without viral vectors.</a> Science. 322, 949-953 (2008).</li><li>Zhou, W., Freed, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adenoviral+gene+delivery+can+reprogram+human+fibroblasts+to+induced+pluripotent+stem+cells.">Adenoviral gene delivery can reprogram human fibroblasts to induced pluripotent stem cells.</a> Stem Cells. 27, 2667-2674 (2009).</li><li>Woltjen, 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=piggyBac+transposition+reprograms+fibroblasts+to+induced+pluripotent+stem+cells.">piggyBac transposition reprograms fibroblasts to induced pluripotent stem cells.</a> Nature. 458, 766-770 (2009).</li><li>Okita, 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+more+efficient+method+to+generate+integration-free+human+iPS+cells.">A more efficient method to generate integration-free human iPS cells.</a> Nature Methods. 8, 409-412 (2011).</li><li>Yusa, K., Rad, R., Takeda, J., Bradley, A. <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+transgene-free+induced+pluripotent+mouse+stem+cells+by+the+piggyBac+transposon.">Generation of transgene-free induced pluripotent mouse stem cells by the piggyBac transposon.</a> Nature Methods. 6, 363-369 (2009).</li><li>Kim, 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=Generation+of+human+induced+pluripotent+stem+cells+by+direct+delivery+of+reprogramming+proteins.">Generation of human induced pluripotent stem cells by direct delivery of reprogramming proteins.</a> Cell Stem Cell. 4, 472-476 (2009).</li><li>Yu, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+induced+pluripotent+stem+cells+free+of+vector+and+transgene+sequences.">Human induced pluripotent stem cells free of vector and transgene sequences.</a> Science. 324, 797-801 (2009).</li><li>Okita, K., Ichisaka, T., 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=Generation+of+germline-competent+induced+pluripotent+stem+cells.">Generation of germline-competent induced pluripotent stem cells.</a> Nature. 448, 313-317 (2007).</li><li>Yoshioka, 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=Efficient+Generation+of+Human+iPSCs+by+a+Synthetic+Self-Replicative+RNA.">Efficient Generation of Human iPSCs by a Synthetic Self-Replicative RNA.</a> Cell Stem Cell. 13, 246-254 (2013).</li><li>Dowey, S. N., Huang, X., Chou, B. K., Ye, Z., Cheng, L. <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+integration-free+human+induced+pluripotent+stem+cells+from+postnatal+blood+mononuclear+cells+by+plasmid+vector+expression.">Generation of integration-free human induced pluripotent stem cells from postnatal blood mononuclear cells by plasmid vector expression.</a> Nature Protocols. 7, 2013-2021 (2012).</li><li>Fluri, D. 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=Derivation,+expansion+and+differentiation+of+induced+pluripotent+stem+cells+in+continuous+suspension+cultures.">Derivation, expansion and differentiation of induced pluripotent stem cells in continuous suspension cultures.</a> Nature Methods. 9, 509-516 (2012).</li><li>Nakagawa, 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=Generation+of+induced+pluripotent+stem+cells+without+Myc+from+mouse+and+human+fibroblasts.">Generation of induced pluripotent stem cells without Myc from mouse and human fibroblasts.</a> Nature Biotechnology. 26, 101-106 (2008).</li><li>Fusaki, N., Ban, H., Nishiyama, A., Saeki, K., Hasegawa, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Efficient+induction+of+transgene-free+human+pluripotent+stem+cells+using+a+vector+based+on+Sendai+virus,+an+RNA+virus+that+does+not+integrate+into+the+host+genome.">Efficient induction of transgene-free human pluripotent stem cells using a vector based on Sendai virus, an RNA virus that does not integrate into the host genome.</a> P Jpn Acad B-Phys. 85, 348-362 .</li><li>Silva, S. S., Rowntree, R. K., Mekhoubad, S., Lee, J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=X-chromosome+inactivation+and+epigenetic+fluidity+in+human+embryonic+stem+cells.">X-chromosome inactivation and epigenetic fluidity in human embryonic stem cells.</a> P Natl Acad Sci USA. 105, 4820-4825 (2008).</li><li>Kim, 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=miR-371-3+expression+predicts+neural+differentiation+propensity+in+human+pluripotent+stem+cells.">miR-371-3 expression predicts neural differentiation propensity in human pluripotent stem cells.</a> Cell Stem Cell. 8, 695-706 (2011).</li></ol>

Os autores não têm nada a revelar.

Reprogramação de células somáticas humanas para hiPSCs detém promessas sem precedentes na biologia básica, medicina pessoal, e transplante 12. Anteriormente, as gerações iPSC humanos necessários vírus de DNA que tem risco de integração no genoma do hospedeiro, que pode criar mutações genéticas indesejáveis ​​que limitam outras aplicações clínicas, tais como desenvolvimento de medicamentos e terapias de transplante 13. Com esta razão, muitos estudos foram relatados para gerar sistema iPSCs humanos livres de vector do transgene e através de vários métodos alternativos, mas, ao mesmo tempo, a eficiência do isolamento &quot;pegada livre &#39;iPSCs humanos devem ser considerados. Por exemplo, o vírus RNA deve ter um nível mínimo de aberração genética comparar com outros métodos de 14, embora não haja publicação para o seqüenciamento do genoma inteiro para demonstrar a &quot;segurança genómica&quot; de Sendai geração iPSC mediada por vírus ainda. Aqui, apresentamos um método para gerar hiPSCs com oSendai-vírus que tem uma alta eficiência de reprogramação de forma rentável. As iPSCs humanos resultantes são livres de transgene com a manutenção das semelhanças moleculares e celulares para hESCs em potencial proliferativo e de desenvolvimento. Podemos reprogramar diferentes origens dos fibroblastos (&gt; 4) ao mesmo tempo com apenas um conjunto de Sendai-vírus. E no nosso método, podemos aplicar várias confluências celulares e diferenças de dosagem vírus. Este &quot;mix and match&quot; técnica combinação pode maximizar a eficácia de reprogramação. Os fibroblastos (de um único paciente) em cada poço tem um nível de infecção por vírus diferentes, mas através da reunião, a possibilidade de fazer hiPSCs colônias pode aumentar com base em nossa experiência. Outras questões da variação clonal entre linhas hiPSC são taxa de proliferação, adesão celular / sobrevivência, estado de inativação do cromossomo X 15, diferenciação potenciais de 16, etc Na verdade, observamos que cada clone tem um diferement propensão neural, que pode ser previsto através da medição do nível de um cluster de miR-371 de expressão. Além disso temos conseguido gerar iPSCs humanos a partir de mioblastos humanos com este método, o que sugere que o vírus Sendai, pode ser usada para muitos tipos diferentes de células em processo de reprogramação. Além disso, utilizando o nosso método, geramos hiPSCs em mais de 10 fibroblastos de doenças relacionadas diferentes. Em média, de 5 a 10 clones hiPSC poderia ser obtido a partir de um fibroblasto. Embora a derivação de células iPS humanas sem transgene com a Sendai-vírus é o método de reprogramação mais eficiente que poderia ser os caminhos mais práticos, existem algumas limitações que devem ser considerados neste protocolo; - Dependendo de cada lote de vírus Sendai, o título do vírus deve ser calculada para consistente MOI (como descrito em 2.4). - Observou-se a variação de infectividade entre diferentes células somáticas, que também necessita de titulação adicional para Robuinfecção viral rua. - A reprogramação mediada vírus Sendai pode ser considerada como uma das melhores opções para fins de investigação. Mas, para o ensaio clínico, pode não ser a primeira escolha, já que não é uma questão de licenciamento com a empresa que originalmente desenvolveu o sistema de vírus Sendai. - Demora cerca de dois meses até que as células somáticas reprogramadas estão livres de transgenes, que é por isso que precisamos de verificar a expressão do transgene após pelo menos 10 passagens. - Parece que o número passagem do fibroblasto cultivados primária pode afetar a eficiência da reprogramação com a Sendai-vírus, embora não temos uma comparação direta. A taxa de proliferação também precisa ser determinado. Mais estudos são necessários para determinar o efeito de fibroblastos números de passagem e sua proliferação na eficiência de reprogramação. - Neste estudo, usamos uma camada de alimentação do mouse para a geração e manutenção hiPSC, mas um sistema livre de alimentação pode ser uma alternative forma em um estudo futuro. Nosso protocolo atual tem sido um passo importante para estudar hiPSCs específicas do paciente para a modelagem de doenças, medicina regenerativa, e outras aplicações.

Células estaminais embrionárias humanas (hESCs) têm a capacidade de se auto-renovar pluripotência in vitro e têm, o que poderia ser potencialmente útil para a modelagem de doenças, para a triagem de drogas e para desenvolver terapias baseadas em células para tratar lesões e doenças do tecido. No entanto, hESCs tem uma limitação para a terapia de reposição celular por causa de barreiras imunológicas, oncológicas e éticos, e estudar genes de doenças relacionadas, hESCs específicos da doença poderia ser isolado por meio de diagnóstico genético pré-implantação (PGD) se aproxima, mas ainda é tecnicamente desafiador e as doações de embriões são muito raros. Estes problemas estão relacionados com o progresso na biologia das células estaminais, o que levou ao desenvolvimento de células estaminais pluripotentes induzidas (hiPSCs). IPSCs humanos são geneticamente reprogramadas a partir de células somáticas adultas humanas e abrigam células-tronco pluripotentes como características semelhantes a hESCs, o que os torna uma fonte útil para a medicina regenerativa, como ddescoberta tapete, modelagem de doença e terapia celular em pacientes específicos 1,2 maneira. Até agora, existem vários métodos para gerar iPSCs humanos, incluindo mediada por vírus (retrovírus e adenovírus) 3, non-vírus mediada (sistema BAC e vetores de transfecção) 4 transduções genes e proteínas do sistema de entrega 5-7. Embora a entrega de genes mediada por vírus pode garantir um certo nível de eficiência, vectores virais pode deixar pegada genética, porque eles se integram nos cromossomas do hospedeiro para expressar genes de reprogramação de uma maneira descontrolada. Mesmo quando a integração viral de fatores de transcrição podem ativar ou desativar genes do hospedeiro 8, ele pode causar uma aberração genética inesperado eo risco de desenvolvimento de neoplasias 5,9. Por outro lado, a introdução directa de proteínas ou RNA em células somáticas foram relatados, mas tem algumas desvantagens, tais como, transf repetido trabalho intensivoexão e baixo nível de reprogramação 7,10. Mesmo epissómico e não integrante de adenovírus, de vírus adeno-associados, vectores de plasmídeo e ainda são relativamente menos eficiente 11. Por estas razões, é plausível para escolher métodos de reprogramação não-integração com alta eficácia de geração iPSC e menos anormalidades genéticas. Neste estudo, utilizamos uma reprogramação baseado Sendai-vírus. Este método é conhecido como sendo não integrado no genoma do hospedeiro e produz consistentemente iPSCs humanos sem integração do transgene.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1109">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:543px;">CytoTune-iPS Reprogramming Kit</td>
			<td style="width:195px;">invitrogen</td>
			<td style="width:119px;">A1378002</td>
			<td style="width:253px;"></td>
		</tr>
		<tr height="24">
			<td height="24" style="height:24px;">CF-6,MEFs, neomycin-resistant, mitomycin C treated&#160;</td>
			<td>Global stem</td>
			<td>GSC-6105M&#160;</td>
			<td>5X105/6cm or 12.5X105/24 well plate</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Trypsin EDTA 0.25% Trypsin with EDTA 4Na 1X</td>
			<td style="width:195px;">invitrogen</td>
			<td>25200114</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">DMEM/F-12 medium</td>
			<td style="width:195px;">&#160;invitrogen</td>
			<td>11330-032</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">24-well Cell Culture Plate, flat-bottom with lid</td>
			<td style="width:195px;">BD</td>
			<td>353935</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:543px;">Y-27632</td>
			<td style="width:195px;">TOCRIS</td>
			<td style="width:119px;">1254</td>
			<td>10 uM (Stock: 10 mM)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:543px;">basic fibroblast growth factor</td>
			<td>LIFE TECHNOLOGIES&#160;</td>
			<td>PHG0263</td>
			<td>10 ng (Stock : 100 ug)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:543px;">Knock-out serum replacement</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>10828028</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Dulbecco&#39;s Modified Eagle Medium (D-MEM, DMEM) (1X), liquid (high glucose)</td>
			<td style="width:195px;">&#160;invitrogen</td>
			<td>11965118</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:543px;">Fetal bovine serum</td>
			<td style="width:195px;">Thermo Scientific Fermentas</td>
			<td style="width:119px;">SH30071.03</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">L-Glutamine-200 mM (100X), liquid</td>
			<td style="width:195px;">GIBCO</td>
			<td>25030-081</td>
			<td>1/100</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">MEM Non-Essential Amino Acids Solution, 100X</td>
			<td>LIFE TECHNOLOGIES&#160;</td>
			<td>11140050</td>
			<td>1/100</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">2-Mercaptoethanol (1,000X), liquid</td>
			<td style="width:195px;">GIBCO</td>
			<td>21985023</td>
			<td>1/1000</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Hausser Phase Contrast Hemacytometers</td>
			<td>Hausser Scientific</td>
			<td>02-671-54</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">EmbryoMax 0.1% Gelatin Solution</td>
			<td style="width:195px;">Millipore</td>
			<td style="width:119px;">ES-006-B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:543px;">SSEA-4</td>
			<td style="width:195px;">DSHB</td>
			<td>MC-813-70</td>
			<td>1/200</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">anti-Tra-1-81</td>
			<td style="width:195px;">cell signaling</td>
			<td>4745S</td>
			<td>1/200</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">mouse monoclonal Oct4 antibody</td>
			<td>Santa Cruz</td>
			<td>SC-5279</td>
			<td>1/1000</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:543px;">Nanog</td>
			<td>R&#38;D</td>
			<td>AF1997</td>
			<td>1/1000</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:543px;">Alexa Flouor 488 goat anti-mouse</td>
			<td>invitrogen</td>
			<td>948492</td>
			<td>1/2000</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">DPBS (Dulbecco&#39;s Phosphate-Buffered Saline), 1X without calcium &#38; magnesium</td>
			<td style="width:195px;">cellgro</td>
			<td style="width:119px;">21-031-CV</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:543px;">QuantiTect Reverse Transcription Kit</td>
			<td style="width:195px;">QIAGEN</td>
			<td>205313</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">PCR Master Mix [2X]</td>
			<td style="width:195px;">Thermo Scientific Fermentas</td>
			<td style="width:119px;">K0171</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Trizol</td>
			<td style="width:195px;">invitrogen</td>
			<td>15596018</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">picking hood</td>
			<td>NuAire</td>
			<td style="width:119px;">&#160;NU-301&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:543px;">dissecting scope&#160;</td>
			<td style="width:195px;">Nikon</td>
			<td>SMZ745</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

efficient generation human induced pluripotent stem cells from human somatic cells with sendai-virus

Há alguns anos, a criação de células-tronco pluripotentes induzidas (iPSCs humanos) marcou o início de uma nova era na área da biomedicina. Os usos potenciais de iPSCs humanos incluem modelagem patogênese de doenças genéticas humanas, a terapia celular autóloga após a correção do gene, e triagem de drogas personalizado, fornecendo uma fonte de células relevantes e sintomas específicos para cada paciente. No entanto, existem vários obstáculos a ultrapassar, tais como a eliminação da expressão do transgene factor de reprogramação remanescente após a produção iPSCs humanos. Mais importante ainda, a expressão do transgene residual em iPSCs humanos indiferenciadas poderia dificultar diferenciações adequadas e desencaminhar a interpretação em fenótipos vitro relevante doença. Com isso, iPSCs humanos sem transgene livre de integração e / ou que tenham sido desenvolvidos usando vários métodos, tais como adenovírus, o sistema piggyBac, minicírculo vetor, vetores epissomais, entrega direta e proteína sintetizada mRNA. No entanto, a eficiência de reprogramming usando métodos livre de integração é bastante baixo na maioria dos casos. Aqui, apresentamos um método para isolar iPSCs humanos usando Sendai-vírus (vírus RNA) sistema de reprogramação base. Este método de reprogramação mostra resultados consistentes e de alta eficiência em termos de rentabilidade.

Normalmente fibroblastos infectados não apresentam quaisquer alterações morfológicas nos vários dias após a transdução de vírus Sendai, mas cinco dias depois, eles começam a ter formas diferentes (Figura 1). Conforme descrito em um painel direito da Figura 1, as células não têm morfologia de fibroblastos típico mais. Eles têm uma forma redonda e núcleo maior do que o citoplasma. Mesmo quando a transdução é realizada em 80% de confluência celular, parece que eles são menos confluentes no bem depois eles começam a reprogramar. Se estes tipos de alterações morfológicas começar a ser visto na maior parte do poço, fibroblastos transduzidos está pronto para ser semeadas em placas de cultura de MEF-alimentadoras. Em nosso protocolo, minimizamos escala de cultura de células e também deu várias possibilidades de reprogramação, como empregando diferente densidade de células de fibroblastos e título do vírus, e posterior vários proporção re-chapeamento MEF, o que aumentará a eficiência hiPSCs geração ( <strong&gt; Figura 2). Antes de transdução, os poços com confluência diferentes (baixa, média e alta) pode ser selecionado para mais de transdução de Sendai-vírus; representado como vermelho, verde e amarelo na placa. No início da reprogramação em alimentadores MEF, é difícil distinguir os tipos de células transduzidas, mas depois de mais de uma semana a partir de co-cultura, os fibroblastos parcialmente reprogramadas aparecer e olhar como forma ES-like afrouxou (Figura 3). Por essa razão, quando as colônias iPSC humanos estão prontos para o passaging em novo alimentador prato MEF, colheita manual é maneira mais eficiente para a transferência em vez de dissociação com a enzima. Na Figura 3 e Figura 4, sob o microscópio apenas iPSCs humanos têm bordas claras, que fazem uma distinção clara entre iPSCs humanos (considerados como &quot;células totalmente reprogramadas &#39;) e das células reprogramadas incompleta&quot; por morfologia. Células totalmente reprogramadas look como compacto e bem embalado. Especialmente as colônias têm uma fronteira clara, enquanto que as células reprogramadas parcialmente parecer reunindo para fazer colônia, mas muito a perder e frágil a quebrar. Mesmo se fizermos uma pipeta suavemente é facilmente retirado. Mesmo após a exclusão parcialmente reprogramadas iPSCs humanos colônias (durante expandi-las e passaging), iPSCs humanos totalmente reprogramadas precisa ser mantida pela colheita manual. Depois de escolher colônias e da expansão dos clones hiPSC em algumas semanas, expressão de marcadores stemness precisa ser determinado. Após a expansão dos clones hiPSC, verifica-los com diferentes conjuntos de testes, incluindo coloração do anticorpo (SSEA4, Oct-4, TRA-81 e Nanog) e RT-PCR do marcador pluripotentes (dados não mostrados) como um controlo de qualidade. Comparado a H9, dois hiPSCs diferentes são positivos para SSEA4, Oct-4, TRA-81, e Nanog. Este resultado demonstra que iPSCs humanos isolados adquiriu qualidade pluripotentes ( <strong&gt; Figura 5). Finalmente, a Figura 6 mostra que não é possível detectar qualquer expressão de transgenes em clones hiPSC por RT-PCR. Pelo menos mais de 10 passagens, hiPSCs iniciadores específicos (Tabela 1) para exógeno Oct-4, Sox-2, Klf-4 e c-Myc podem ser utilizados com as amostras de controlo positivo com o elevado nível de expressão do transgene. <img alt="Figura 1" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51406/51406fig1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51406/51406fig1.jpg" /> Figura 1. Mudança morfológica após a transdução do vírus Sendai. Antes da transdução, os fibroblastos mostrar a forma fusiforme típico (esquerda). Aproximadamente oito dias após a transdução, a morfologia da mudança de células transduzidas como muito mais forma redonda (direita). <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/51406/51406fig1highres.jpg" target="_blank">Clique h</a>ere para ver uma versão maior desta figura. <img alt="Figura 2" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51406/51406fig2highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51406/51406fig2.jpg" /> Figura 2. Diagrama do plano de indução para garantir a máxima eficiência. Mais de quatro tipos diferentes de células podem ser colocadas numa placa de 24 poços (de 1 a 4). Devido sua capacidade de fixação e a sobrevivência das células pode ser diferente dependem dos tipos de células, sugere-se a placa a densidade celular diferente (de 200K a 6.25K células por poço). Além disso, a concentração de vírus pode ser ajustado (0,5 X, 1X e 2X). <img alt="Figura 3" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51406/51406fig3highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51406/51406fig3.jpg" /> Figura 3. Formação de recursos humanos induzida colônia de células-tronco pluripotentes a partir de transdução fibroblast. Em cerca de duas semanas após a re-plaqueamento em MEFs, colônias redondas devem aparecer e se parecem com colônias de células-tronco embrionárias humanas. Normalmente as colônias iPSC humanos totalmente reprogramadas têm limites muito claros. (Arrow: totalmente reprogramado colônias humanas CIPS, ponta de seta: parcialmente reprogramadas iPSCs humano). <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/51406/51406fig3highres.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver a imagem ampliada</a> . <img alt="Figura 4" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51406/51406fig4highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51406/51406fig4.jpg" /> Figura 4. Pegando pluripotentes estaminais colônias de células humanas induzido. Colônias iPSC humanos são muitas vezes rodeado por células parcialmente reprogramadas (esquerda). Sob o microscópio, pegando a colônia ES-like só, quebrar em pequenos pedaços e depois de transferência (à direita). Depois de 2 a 3 passagens,<html> há colônias hiPSC indiferenciadas (fundo e à esquerda). (Arrow: colônias totalmente reprogramadas humanos CIPS, ponta de seta: humano parcialmente reprogramadas iPSCs) <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/51406/51406fig4highres.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver a imagem ampliada</a> . <img alt="Figura 5" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51406/51406fig5highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51406/51406fig5.jpg" /> Coloração Figura 5. Imunofluorescência com marcadores de células-tronco pluripotentes. Ensaio de imunofluorescência mostra iPSCs humanos têm stemness features.SSEA-4, TRA-81, Nanog, marcadores pluripotentes Oct-4aS e DAPI é um controle para a coloração de núcleo. (A) representa coloração H9 como uma amostra de controlo. (B) e (C) mostram IPSC clones humanos.et = &quot;_blank&quot;&gt; Clique aqui para ver imagem ampliada. <img alt="Figura 6" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51406/51406fig6highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51406/51406fig6.jpg" /> Figura 6. Confirmação do nível de expressão do transgene. Pelo menos depois de cultura de 10 passagem de iPSCs humanos, silenciamento de Sox2 exógena, Oct-4 níveis de expressão de genes Klf-4, c-Myc, e é confirmada por reações reversa da cadeia de polimerase transcriptase. hGAPDH é um controle interno. Para um controlo positivo, o ARN é extraído a partir de fibroblastos sobra transduzidas (dia 7 após a infecção Sendai-vírus). (pista 1: marcador, pistas 2-6: GAPDH, Klf4, c-Myc, Oct-4, Sox-2 e no controle positivo, pistas 7-11: GAPDH, Klf4, c-Myc, Oct-4, Sox e -2 em hiPSCs). <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="305"><colgroup><col /><col /></colgroup><tbody><tr><td> Nome do iniciador </td> &lt;td&gt; Sequence </td></tr><tr><td> hOCT4 (F) </td><td> CCC GAA GAA AGA AGC GAA CCA G </td></tr><tr><td> hOCT4 (R) </td><td> AAT GTA TCG AAG GTG CTC AA </td></tr><tr><td> hMYC (F) </td><td> TAA CTG ACT AGC AGG CTT GTC G </td></tr><tr><td> hMYC (R) </td><td> TCC ACA TAC CCT AGT GGA TGA TGA TG </td></tr><tr><td> hSOX2 (F) </td><td> ACA AGA GAA AAA ACA TGT ATG G </td></tr><tr><td> hSOX2 (R) </td><td> ATG CGC TGG TTC ACG CCC GCG CCC AGG </td></tr><tr><td> hKLF4 (F) </td><td> ACA AGA GAA AAA ACA TGT ATG G </td></tr><tr><td> hKLF4 (R) </td><td> CGC GCT GGC AGG GCC GCT GCT CGA C </td></tr><tr><td> hGAPDH (F) </td><td> AGG TCG TCA GAG ACG GAT TTG </td></tr><tr><td> hGAPDH (R) </td><td> GTG ATG GCA TGG ACT GTG GT </td></tr></tbody></table> Tabela 1. Iniciadores de RT-PCR para a confirmação do transgene. Estas são as sequências dos iniciadores que são utilizados para traconfirmação nsgene. T m é de 50,6 ° C em todos os conjuntos de iniciadores.

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Efficient Generation Human Induced Pluripotent Stem Cells from Human Somatic Cells with Sendai-virus

Aqui, apresentamos o nosso método estabelecido para reprogramar células somáticas humanas em iPSCs humanos sem transgene com o vírus Sendai, que mostra resultado consistente e maior eficiência.

Eficiente Geração induzida pelo homem células-tronco pluripotentes a partir de células somáticas humanas com Sendai-vírus

A few years ago, the establishment of human induced pluripotent stem cells (iPSCs) ushered in a new era in biomedicine. Potential uses of human iPSCs ...

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Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Biology

22.3K visualizações.  Johns Hopkins University School of Medicine.  Aqui, apresentamos o nosso método estabelecido para reprogramar células somáticas humanas em iPSCs humanos sem transgene com o vírus Sendai, que mostra resultado consistente e maior eficiência. 

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Chromatin Immunoprecipitation from Human Embryonic Stem Cells

The functional and structural complexity of the myriad of cells in metazoan organisms arises from a small number of stem cells. Stem cells are characterized by two fundamental properties: self-renewal and multipotency that allows a stem cell to differentiate into virtually any cell type 1. The progression stem cell to differentiated cell is characterized by loss of multipotency, structural and morphological changes and the hierarchic activity of transcription factors and signaling molecules, whose activities establish and maintain cell-type specific gene expression patterns. At the molecular level, cell differentiation involves dynamic changes of the structure and composition of chromatin and the detection of those dynamic changes can provide valuable insights into the functional features of stem cells and the cell differentiation process 2,3. Chromatin is a highly compacted DNA-protein complex that forms when cells package chromosomal DNA with proteins, mainly histones 4. Stemcellness and cell differentiation has been correlated with the presence of specific arrays of regulatory proteins such as epigenetic factors, histone variants, and transcription factors 2,3,5.
 Chromatin immunoprecipitation (ChIP) provides a valuable method to monitor the presence of RNA, proteins, and protein modifications in chromatin 6,7. The comparison of chromatin from different cell types can elucidate dynamic changes in protein-chromatin associations that occur during cell differentiation.
Chromatin immunoprecipitation involves the purification of in vivo cross-linked chromatin. The isolated chromatin is reduced to smaller fragments by enzymatic digestion or mechanical force. Chromatin fragments are precipitated using specific antibodies to target proteins or protein and DNA modifications. The precipitated DNA or RNA is purified and used as a template for PCR or DNA microarray based assays. Prerequisites for a successful ChIP are high quality antibodies to the desired antigen and the availability of chromatin from control cells that do not express the target molecule. ChIP can correlate the presence of proteins, protein and RNA modifications, and RNA with specific target DNA, and depending on the choice of outread tool, detects the association of target molecules at specific target genes or in the context of an entire genome. The comparison of the distribution of proteins in the chromatin of differentiating cells can elucidate the dynamic changes of chromatin composition that coincide with the progression of cells along a cell lineage.

The differentiation of ESC coincides with cell-type specific changes in the structure and composition of chromatin. The detection of those changes provides valuable insights into the mechanisms that define stemcellness and cell differentiation. Chromatin immunoprecipitation (ChIP) represents a valuable method to dissect the molecular mechanisms underlying stem cell differentiation.

Cromatina imunoprecipitação de células estaminais embrionárias humanas

The functional and structural complexity of the myriad of cells in metazoan organisms arises from a small number of stem cells. Stem cells are ...

Biologia

Generation of Human CD40-activated B cells

CD40-activated B cells (CD40-B cells) have been identified as an alternative source of immuno-stimulatory antigen-presenting cells (APC) for cancer immunotherapy 1-3. Compared to Dendritic cells (DCs), the best characterized APC, CD40-B cells have several distinct biological and technical properties. Similar to DCs, B cells show an increased expression of MHC and co-stimulatory molecules (Fig.1b), exhibit a strong migratory capacity and present antigen presentation efficiently to T cells, after stimulation with interleukin-4 and CD40 ligand (CD40L). However, in contrast to immature or mature DCs, CD40-B cells express the full lymph node homing triad consisting of CD62L, CCR7/CXCR4, and leukocyte function antigen-1 (LFA1, CD11a/CD18), necessary for homing to secondary lymphoid organs (Fig.1a) 3. CD40-B cells can be generated without difficulties from very small amounts of peripheral blood which can be further expanded in vitro to very large amounts of highly-pure CD40-B cells (&gt;109 cells per patient) from healthy donors as well as cancer patients (Fig.1c,d) 1,4. 
In this protocol we demonstrate how to obtain fully activated CD40-B cells from human PBMC. Key molecules for the cell culture are CD40 ligand, interleukin-4 (IL-4) and cyclosporin A (CsA), which are replenished in a 3-4 day culture cycle. For laboratory purposes CD40-stimulation is provided by NIH/3T3 cells expressing recombinant human CD40 ligand (tCD40L NIH/3T3) 5. To avoid contamination with non-transfected cells, expression of the human CD40 ligand on the transfectants has to be checked regularly (Fig.2). 
After 14 days CD40-B cell cultures consist of more than 95% pure B cells and an expansion of CD40-B cells over 65 days is frequently possible without any loss of function 1, 4. CD40-B cells efficiently take up, process and present antigens to T cells 6. They do not only prime na&#970;ve, but also expand memory T cells 7,8. CD40-activated B cells can be used to study B-cell activation, differentiation and function. Moreover, they represent a promising tool for therapeutic or preventive vaccination against tumors 9.

In this video we present the ex vivo generation and expansion of human CD40-activated B cells (CD40-B) from peripheral blood mononuclear cells (PBMC) by stimulation with CD40 ligand and interleukin-4.

Geração de humanos CD40-activated células B

CD40-activated B cells (CD40-B cells) have been identified as an alternative source of immuno-stimulatory antigen-presenting cells (APC) for cancer ...

Generation of Induced Pluripotent Stem Cells by Reprogramming Human Fibroblasts with the Stemgent Human TF Lentivirus Set

In 2006, Yamanaka and colleagues first demonstrated that retrovirus-mediated delivery and expression of Oct4, Sox2, c-Myc and Klf4 is capable of inducing the pluripotent state in mouse fibroblasts.1 The same group also reported the successful reprogramming of human somatic cells into induced pluripotent stem (iPS) cells using human versions of the same transcription factors delivered by retroviral vectors.2 Additionally, James Thomson et al. reported that the lentivirus-mediated co-expression of another set of factors (Oct4, Sox2, Nanog and Lin28) was capable of reprogramming human somatic cells into iPS cells.3
iPS cells are similar to ES cells in morphology, proliferation and the ability to differentiate into all tissue types of the body. Human iPS cells have a distinct advantage over ES cells as they exhibit key properties of ES cells without the ethical dilemma of embryo destruction. The generation of patient-specific iPS cells circumvents an important roadblock to personalized regenerative medicine therapies by eliminating the potential for immune rejection of non-autologous transplanted cells.
Here we demonstrate the protocol for reprogramming human fibroblast cells using the Stemgent Human TF Lentivirus Set. We also show that cells reprogrammed with this set begin to show iPS morphology four days post-transduction. Using the Stemolecule Y27632, we selected for iPS cells and observed correct morphology after three sequential rounds of colony picking and passaging. We also demonstrate that after reprogramming cells displayed the pluripotency marker AP, surface markers TRA-1-81, TRA-1-60, SSEA-4, and SSEA-3, and nuclear markers Oct4, Sox2 and Nanog.

We demonstrate the protocol for the generation of induced pluripotent stem cells from human somatic cells using lentivirus-mediated delivery of the human factors Oct4, Sox2, Nanog, and Lin28. Pluripotency was confirmed by morphology and the presence of embryonic stem (ES) cell-specific markers.

Geração de células-tronco pluripotentes induzidas pela reprogramação fibroblastos humanos com o Lentivirus TF Stemgent Humanos Set

In 2006, Yamanaka and colleagues first demonstrated that retrovirus-mediated delivery and expression of Oct4, Sox2, c-Myc and Klf4 is capable of inducing ...

Transfecting and Nucleofecting Human Induced Pluripotent Stem Cells

Genetic modification is continuing to be an essential tool in studying stem cell biology and in setting forth potential clinical applications of human embryonic stem cells (HESCs)1. While improvements in several gene delivery methods have been described2-9, transfection remains a capricious process for HESCs, and has not yet been reported in human induced pluripotent stem cells (iPSCs). In this video, we demonstrate how our lab routinely transfects and nucleofects human iPSCs using plasmid with an enhanced green fluorescence protein (eGFP) reporter. Human iPSCs are adapted and maintained as feeder-free cultures to eliminate the possibility of feeder cell transfection and to allow efficient selection of stable transgenic iPSC clones following transfection. For nucleofection, human iPSCs are pre-treated with ROCK inhibitor11, trypsinized into small clumps of cells, nucleofected and replated on feeders in feeder cell-conditioned medium to enhance cell recovery. Transgene-expressing human iPSCs can be obtained after 6 hours. Antibiotic selection is applied after 24 hours and stable transgenic lines appear within 1 week. Our protocol is robust and reproducible for human iPSC lines without altering pluripotency of these cells.

Despite recent advancements in genetic modification, transfection of human embryonic stem cells (HESCs) remains a capricious process. To our knowledge, systematic and efficient methods to transfect human induced pluripotent stem cells (iPSCs) have not been reported. Here, we describe robust protocols to efficiently transfect and nucleofect human iPSCs.

Transfectando e Nucleofecting células-tronco pluripotentes induzidas

Genetic modification is continuing to be an essential tool in studying stem cell biology and in setting forth potential clinical applications of human ...

Efficient Derivation of Human Cardiac Precursors and Cardiomyocytes from Pluripotent Human Embryonic Stem Cells with Small Molecule Induction

To date, the lack of a suitable human cardiac cell source has been the major setback in regenerating the human myocardium, either by cell-based transplantation or by cardiac tissue engineering1-3. Cardiomyocytes become terminally-differentiated soon after birth and lose their ability to proliferate. There is no evidence that stem/progenitor cells derived from other sources, such as the bone marrow or the cord blood, are able to give rise to the contractile heart muscle cells following transplantation into the heart1-3. The need to regenerate or repair the damaged heart muscle has not been met by adult stem cell therapy, either endogenous or via cell delivery1-3. The genetically stable human embryonic stem cells (hESCs) have unlimited expansion ability and unrestricted plasticity, proffering a pluripotent reservoir for in vitro derivation of large supplies of human somatic cells that are restricted to the lineage in need of repair and regeneration4,5. Due to the prevalence of cardiovascular disease worldwide and acute shortage of donor organs, there is intense interest in developing hESC-based therapies as an alternative approach. However, how to channel the wide differentiation potential of pluripotent hESCs efficiently and predictably to a desired phenotype has been a major challenge for both developmental study and clinical translation. Conventional approaches rely on multi-lineage inclination of pluripotent cells through spontaneous germ layer differentiation, resulting in inefficient and uncontrollable lineage-commitment that is often followed by phenotypic heterogeneity and instability, hence, a high risk of tumorigenicity6-8 (see a schematic in Fig. 1A). In addition, undefined foreign/animal biological supplements and/or feeders that have typically been used for the isolation, expansion, and differentiation of hESCs may make direct use of such cell-specialized grafts in patients problematic9-11. To overcome these obstacles, we have resolved the elements of a defined culture system necessary and sufficient for sustaining the epiblast pluripotence of hESCs, serving as a platform for de novo derivation of clinically-suitable hESCs and effectively directing such hESCs uniformly towards clinically-relevant lineages by small molecules12 (see a schematic in Fig. 1B). After screening a variety of small molecules and growth factors, we found that such defined conditions rendered nicotinamide (NAM) sufficient to induce the specification of cardiomesoderm direct from pluripotent hESCs that further progressed to cardioblasts that generated human beating cardiomyocytes with high efficiency (Fig. 2). We defined conditions for induction of cardioblasts direct from pluripotent hESCs without an intervening multi-lineage embryoid body stage, enabling well-controlled efficient derivation of a large supply of human cardiac cells across the spectrum of developmental stages for cell-based therapeutics.

We have established a protocol for induction of cardioblasts direct from pluripotent human embryonic stem cells maintained under defined conditions with small molecules, which enables derivation of a large supply of human cardiac progenitors and functional cardiomyocytes for cardiovascular repair.

Derivação eficiente dos recursos humanos Precursores cardíaca e Cardiomyocytes pluripotentes a partir de células estaminais embrionárias humanas com a indução de moléculas pequenas

To date, the lack of a suitable human cardiac cell source has been the major setback in regenerating the human myocardium, either by cell-based ...

Selecting and Isolating Colonies of Human Induced Pluripotent Stem Cells Reprogrammed from Adult Fibroblasts

Herein we present a protocol of reprogramming human adult fibroblasts into human induced pluripotent stem cells (hiPSC) using retroviral vectors encoding Oct3/4, Sox2, Klf4 and c-myc (OSKM) in the presence of sodium butyrate 1-3. We used this method to reprogram late passage (&gt;p10) human adult fibroblasts derived from Friedreich's ataxia patient (GM03665, Coriell Repository). The reprogramming approach includes highly efficient transduction protocol using repetitive centrifugation of fibroblasts in the presence of virus-containing media. The reprogrammed hiPSC colonies were identified using live immunostaining for Tra-1-81, a surface marker of pluripotent cells, separated from non-reprogrammed fibroblasts and manually passaged 4,5. These hiPSC were then transferred to Matrigel plates and grown in feeder-free conditions, directly from the reprogramming plate. Starting from the first passage, hiPSC colonies demonstrate characteristic hES-like morphology. Using this protocol more than 70% of selected colonies can be successfully expanded and established into cell lines. The established hiPSC lines displayed characteristic pluripotency markers including surface markers TRA-1-60 and SSEA-4, as well as nuclear markers Oct3/4, Sox2 and Nanog. 
The protocol presented here has been established and tested using adult fibroblasts obtained from Friedreich's ataxia patients and control individuals 6, human newborn fibroblasts, as well as human keratinocytes.

We present a protocol for efficient reprogramming of human somatic cells into human induced pluripotent stem cells (hiPSC) using retroviral vectors encoding Oct3/4, Sox2, Klf4 and c-myc (OSKM) and identification of correctly reprogrammed hiPSC by live staining with Tra-1-81 antibody.

Seleção e isolamento de colônias de células-tronco pluripotentes induzidas a partir de fibroblastos adultos reprogramado

Herein we present a protocol of reprogramming human adult fibroblasts into human induced pluripotent stem cells (hiPSC) using retroviral vectors encoding ...

Reprogramming Human Somatic Cells into Induced Pluripotent Stem Cells (iPSCs) Using Retroviral Vector with GFP

Human embryonic stem cells (hESCs) are pluripotent and an invaluable cellular sources for in vitro disease modeling and regenerative medicine1. It has been previously shown that human somatic cells can be reprogrammed to pluripotency by ectopic expression of four transcription factors (Oct4, Sox2, Klf4 and Myc) and become induced pluripotent stem cells (iPSCs)2-4 . Like hESCs, human iPSCs are pluripotent and a potential source for autologous cells. Here we describe the protocol to reprogram human fibroblast cells with the four reprogramming factors cloned into GFP-containing retroviral backbone4. Using the following protocol, we generate human iPSCs in 3-4 weeks under human ESC culture condition. Human iPSC colonies closely resemble hESCs in morphology and display the loss of GFP fluorescence as a result of retroviral transgene silencing. iPSC colonies isolated mechanically under a fluorescence microscope behave in a similar fashion as hESCs. In these cells, we detect the expression of multiple pluripotency genes and surface markers.

Reprogramming Human Somatic Cells into Induced Pluripotent Stem Cells iPSCs Using Retroviral Vector with GFP

A method to generate human induced pluripotent stem cells (iPSCs) via retrovirus-mediated ectopic expression of OCT4, SOX2, KLF4 and MYC is described. A practical way to identify human iPSC colonies based on GFP expression is also discussed.

Reprogramação de células somáticas humanas em células tronco pluripotentes induzidas (iPSCs) usando vetor retroviral com GFP

Human embryonic stem cells (hESCs) are pluripotent and an invaluable cellular sources for in vitro disease modeling and regenerative medicine1. It has ...

Preparation of Mouse Embryonic Fibroblast Cells Suitable for Culturing Human Embryonic and Induced Pluripotent Stem Cells

In general, human embryonic stem cells (hESCs) and human induced pluripotent stem cells (hiPSCs)1 can be cultured under variable conditions. However, it is not easy to establish an effective system for culturing these cells. Since the culture conditions can influence gene expression that confers pluripotency in hESCs and hiPSCs, the optimization and standardization of the culture method is crucial.
The establishment of hESC lines was first described by using MEFs as feeder cells and fetal bovine serum (FBS)-containing culture medium2. Next, FBS was replaced with knockout serum replacement (KSR) and FGF2, which enhances proliferation of hESCs3. Finally, feeder-free culture systems enable culturing cells on Matrigel-coated plates in KSR-containing conditioned medium (medium conditioned by MEFs)4. Subsequently, hESCs culture conditions have moved towards feeder-free culture in chemically defined conditions5-7. Moreover, to avoid the potential contamination by pathogens and animal proteins culture methods using xeno-free components have been established8.
To obtain improved conditions mouse feeder cells have been replaced with human cell lines (e.g. fetal muscle and skin cells9, adult skin cells10, foreskin fibroblasts11-12, amniotic mesenchymal cells13). However, the efficiency of maintaining undifferentiated hESCs using human foreskin fibroblast-derived feeder layers is not as high as that from mouse feeder cells due to the lower level of secretion of Activin A14. Obviously, there is an evident difference in growth factor production by mouse and human feeder cells.
Analyses of the transcriptomes of mouse and human feeder cells revealed significant differences between supportive and non-supportive cells. Exogenous FGF2 is crucial for maintaining self-renewal of hESCs and hiPSCs, and has been identified as a key factor regulating the expression of Tgf&beta;1, Activin A and Gremlin (a BMP antagonist) in feeder cells. Activin A has been shown to induce the expression of OCT4, SOX2, and NANOG in hESCs15-16.
For long-term culture, hESCs and hiPSCs can be grown on mitotically inactivated MEFs or under feeder-free conditions in MEF-CM (MEF-Conditioned Medium) on Matrigel-coated plates to maintain their undifferentiated state. Success of both culture conditions fully depends on the quality of the feeder cells, since they directly affect the growth of hESCs.
Here, we present an optimized method for the isolation and culture of mouse embryonic fibroblasts (MEFs), preparation of conditioned medium (CM) and enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) to assess the levels of Activin A within the media.

The quality of mouse embryonic fibroblasts (MEFs) is dictated by the right strain of mouse such as CF-1. Pluripotency-supportive MEFs and conditioned media (CM) obtained from these should contain optimal concentrations of Activin A, Gremlin and Tgf&beta;1 needed for the Activin/Nodal and FGF pathways to co-operatively maintain self-renewal and pluripotency.

Preparação de células embrionárias de camundongos Fibroblastos adequados para a cultura de células-tronco embrionárias humanas e pluripotentes induzidas

In general, human embryonic stem cells (hESCs) and human induced pluripotent stem cells (hiPSCs)1 can be cultured under variable conditions. However, it ...

Generation of Mice Derived from Induced Pluripotent Stem Cells

The production of induced pluripotent stem cells (iPSCs) from somatic cells provides a means to create valuable tools for basic research and may also produce a source of patient-matched cells for regenerative therapies. iPSCs may be generated using multiple protocols and derived from multiple cell sources. Once generated, iPSCs are tested using a variety of assays including immunostaining for pluripotency markers, generation of three germ layers in embryoid bodies and teratomas, comparisons of gene expression with embryonic stem cells (ESCs) and production of chimeric mice with or without germline contribution2. Importantly, iPSC lines that pass these tests still vary in their capacity to produce different differentiated cell types2. This has made it difficult to establish which iPSC derivation protocols, donor cell sources or selection methods are most useful for different applications.
The most stringent test of whether a stem cell line has sufficient developmental potential to generate all tissues required for survival of an organism (termed full pluripotency) is tetraploid embryo complementation (TEC)3-5. Technically, TEC involves electrofusion of two-cell embryos to generate tetraploid (4n) one-cell embryos that can be cultured in vitro to the blastocyst stage6. Diploid (2n) pluripotent stem cells (e.g. ESCs or iPSCs) are then injected into the blastocoel cavity of the tetraploid blastocyst and transferred to a recipient female for gestation (see Figure 1). The tetraploid component of the complemented embryo contributes almost exclusively to the extraembryonic tissues (placenta, yolk sac), whereas the diploid cells constitute the embryo proper, resulting in a fetus derived entirely from the injected stem cell line.
Recently, we reported the derivation of iPSC lines that reproducibly generate adult mice via TEC1. These iPSC lines give rise to viable pups with efficiencies of 5-13%, which is comparable to ESCs3,4,7 and higher than that reported for most other iPSC lines8-12. These reports show that direct reprogramming can produce fully pluripotent iPSCs that match ESCs in their developmental potential and efficiency of generating pups in TEC tests. At present, it is not clear what distinguishes between fully pluripotent iPSCs and less potent lines13-15. Nor is it clear which reprogramming methods will produce these lines with the highest efficiency. Here we describe one method that produces fully pluripotent iPSCs and "all- iPSC" mice, which may be helpful for investigators wishing to compare the pluripotency of iPSC lines or establish the equivalence of different reprogramming methods.

Generating induced pluripotent stem cell (iPSC) lines produces lines of differing developmental potential even when they pass standard tests for pluripotency. Here we describe a protocol to produce mice derived entirely from iPSCs, which defines the iPSC lines as possessing full pluripotency1.

Geração de camundongos derivadas de células-tronco pluripotentes induzidas

The production of induced pluripotent stem cells (iPSCs) from somatic cells provides a means to create valuable tools for basic research and may also ...

Generation of Human Induced Pluripotent Stem Cells from Peripheral Blood Using the STEMCCA Lentiviral Vector

Through the ectopic expression of four transcription factors, Oct4, Klf4, Sox2 and cMyc, human somatic cells can be converted to a pluripotent state, generating so-called induced pluripotent stem cells (iPSCs)1-4. Patient-specific iPSCs lack the ethical concerns that surround embryonic stem cells (ESCs) and would bypass possible immune rejection. Thus, iPSCs have attracted considerable attention for disease modeling studies, the screening of pharmacological compounds, and regenerative therapies5.
We have shown the generation of transgene-free human iPSCs from patients with different lung diseases using a single excisable polycistronic lentiviral Stem Cell Cassette (STEMCCA) encoding the Yamanaka factors6. These iPSC lines were generated from skin fibroblasts, the most common cell type used for reprogramming. Normally, obtaining fibroblasts requires a skin punch biopsy followed by expansion of the cells in culture for a few passages. Importantly, a number of groups have reported the reprogramming of human peripheral blood cells into iPSCs7-9. In one study, a Tet inducible version of the STEMCCA vector was employed9, which required the blood cells to be simultaneously infected with a constitutively active lentivirus encoding the reverse tetracycline transactivator. In contrast to fibroblasts, peripheral blood cells can be collected via minimally invasive procedures, greatly reducing the discomfort and distress of the patient. A simple and effective protocol for reprogramming blood cells using a constitutive single excisable vector may accelerate the application of iPSC technology by making it accessible to a broader research community. Furthermore, reprogramming of peripheral blood cells allows for the generation of iPSCs from individuals in which skin biopsies should be avoided (i.e. aberrant scarring) or due to pre-existing disease conditions preventing access to punch biopsies.
Here we demonstrate a protocol for the generation of human iPSCs from peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) using a single floxed-excisable lentiviral vector constitutively expressing the 4 factors. Freshly collected or thawed PBMCs are expanded for 9 days as described10,11 in medium containing ascorbic acid, SCF, IGF-1, IL-3 and EPO before being transduced with the STEMCCA lentivirus. Cells are then plated onto MEFs and ESC-like colonies can be visualized two weeks after infection. Finally, selected clones are expanded and tested for the expression of the pluripotency markers SSEA-4, Tra-1-60 and Tra-1-81. This protocol is simple, robust and highly consistent, providing a reliable methodology for the generation of human iPSCs from readily accessible 4 ml of blood.

Here we show a simple and effective protocol for the generation of human iPSCs from 3-4 ml of peripheral blood using a single lentiviral reprogramming vector. Reprogramming of readily available blood cells promises to accelerate the utilization of iPSC technology by making it accessible to a broader research community.

Geração de Células-tronco pluripotentes induzidas a partir de sangue periférico usando o STEMCCA Lentivirus Vector

Through the ectopic expression of four transcription factors, Oct4, Klf4, Sox2 and cMyc, human somatic cells can be converted to a pluripotent state, ...