İndüklenmiş Pluripotent kök hücre kaynaklı tetkikine kullanarak ailesel hiperkolesterolemi insan karaciğer Chimeric fare modeli

Burada, ailesel hiperkolesterolemi insan indüklenmiş pluripotent kök hücre kaynaklı tetkikine kullanarak bir insan karaciğer chimeric fare modeli oluşturmak için bir protokol mevcut. Bu yeni tedaviler hiperkolesterolemi için test etmek için değerli bir modeldir.

Ailesel hiperkolesterolemi (FH) çoğunlukla düşük yoğunluklu lipoprotein reseptör (LDLR) mutasyonlar neden olur ve kan LDL kolesterol (LDL-C) işaretli yükselmesi nedeniyle erken başlangıçlı kardiyovasküler hastalık riski sonuçları. Statinler, lipid düşürücü ilaçlar FH ve diger hiperkolesterolemi tedavi için ilk satırı olmakla birlikte, yeni yaklaşımlar, şimdi klinik denemeler test edilen belirli PCSK9 antikor olarak ortaya çıkıyor. Yeni tedavi yaklaşımları FH, yeni ilaçlar ya da yeni formülasyonları, keşfetmek için in vivo modelleri uygun. Ancak, farklar insanlara göre lipid metabolik profilleri FH. hayvan mevcut modellerin önemli bir sorun Bu sorunu gidermek için indüklenen FH pluripotent kök hücre (IPSC) kullanarak bir insan karaciğer chimeric fare modeli üretilip-tetkikine (iHeps) türetilmiş. Biz/Ldlr^{- / -}/Rag2^{- / -}/Il2rg^{- / -} (LRG) fareler transplante insan hücreleri bağışıklık ret önlemek için ve LDLRetkisini değerlendirmek için kullanılır-eksik iHeps bir LDLR içinde null arka plan. Transplante FH iHeps insan albumini boyama dayalı LRG fare karaciğer % 5-10'u yeniden doldurmanız. Ayrıca, engrafted iHeps lipid düşürücü ilaçlara yanıt ve artan PCSK9 antikorlar statinler için karşılaştırıldığında etkinliğinin klinik gözlemleri recapitulated. İnsan karaciğer chimeric modelimiz böylece FH yeni tedavilere preklinik sınamak için yararlı olabilir. Diğer FH genetik varyantların veya devralınan diğer karaciğer hastalıkları için karşılık gelen mutasyonlar için aynı iletişim kuralını, benzer insan karaciğer chimeric fare kullanılarak da oluşturulabilir.

Düşük yoğunluklu lipoprotein reseptör (LDLR) LDL kolesterol (LDL-C) kan kolesterol sentezi karaciğer modüle yakalar. LDLR gen mutasyonlar ailesel hiperkolesterolemi (FH)¹en sık nedenidir. Statinler geleneksel FH ve diğer tip-in (kalıtsal veya edinsel) hiperkolesterolemi tedavi için ilaç ilk satırı olmuştur. Statinler 3-hidroksi-3-methylglutaryl-koenzim kolesterol sentezi karaciğer²düşürmek için bir redüktaz inhibe. Ayrıca, Statinler hepatosit yüzeyindeki plazma LDL-C izni teşvik LDLR düzeylerini artırmak. Ancak, tedavi statinler ile büyük bir ihtar aynı anda proprotein konvertaz subtilisin/hexin 9 (PCSK9), LDLR için onun yıkımı³tanıtmak için bağlar bir enzim ifade ikna etmek olduğunu. Bu etki çok hastalarda gözlenen statinler yetersiz veya bile boş yanıt sorumludur. Bu mekanizma eğitim beklenmedik bir şekilde, hiperkolesterolemi tedavi için alternatif bir yol bulma için yol açmıştır. Yakın zamanda FDA tarafından onaylanmış PCSK9 antikorlar klinik çalışmalarda kullanılmakta olan ve daha yüksek etkinlik ve Statinler⁴' ten daha iyi tolerans göstermek. PCSK9 antikor başarısı Ayrıca hiperkolesterolemi olan hastalarda (PCSK9) yanında LDLR düşmesine yol modüle için diğer tedavi olanakları olabilir anlamına gelir. Benzer şekilde, PCSK9 yeni inhibitörleri antikorlar, örneğin, siRNA oligos⁵dışında gelişmekte olan ilgi olduğunu.

FH ve hiperkolesterolemi genel olarak başka herhangi bir tür için yeni tedaviler sınamak için uygun vivo içinde modelleri gereklidir. Geçerli vivo içinde büyük bir sorun modelleri, çoğunlukla fare⁶ ve⁷, tavşan insanlarla kendi fizyolojik farklılıklar vardır. En önemlisi, bu sorunlar farklı lipid metabolizma profili içerir. İnsan karaciğer chimeric hayvanlar⁸ nesil bu uyarı üstesinden yardımcı olabilir. İnsan karaciğer chimeric fare insan tetkikine, örneğin, birincil insan tetkikine (pHH)⁹depolanmışsa, karaciğer ile "insanlaşmış" fare türüdür. Onlar hızlı bir şekilde genişletilmiş ex vivo, olamaz pHH ile ilgili bir sorun olduğunu işlevlerine yalıtım üzerine kaybetmek ve sınırlı bir kaynaktır. İndüklenmiş pluripotent kök hücreler (IPSC) kullanımı pHH bir alternatiftir-tetkikine (iHeps)¹⁰türetilmiş. Özellikle iPSCs hastaya özgü olduğunu ve iHeps taze pHH önemli bir avantaj olan isteğe bağlı olarak üretilen bu yüzden sonsuza kadar yetiştirilir. Ayrıca, iPSCs da kolayca düzeltin veya daha sadık karşılaştırmalar¹¹izin vermek için isogenic bir arka plan mutasyonların tanıtmak için tasarımcı enzimler ile genetik olarak.

İnsan karaciğer chimeric fare ile engrafted pHH insanlarda karaciğer metabolik profilleri, uyuşturucu yanıt ve hepatit virüsü enfeksiyonu¹²duyarlılık için benzerlikler gösterir. Bu hiperlipidemi vivo içindeçalışmak için iyi bir model sağlar. En çok kullanılan fare modelleri/Fah^{- / -}/Rag2^{- / -}/Il2rg^{- / -} (FRG) fare¹³ ve uPA transgenik fare⁸içinde hangi ilâ %95 fare karaciğer pHH tarafından değiştirilebilir, temel alır. İlginçtir, bir rapora (FRG fare bağlı olarak) bir insan FH karaciğer chimeric fare ile pHH bir homozigoz LDLR mutasyon¹⁴taşıyan bir hastadan nitelendirdi. Bu modelde, repopulated insan tetkikine hiçbir işlev LDLR vardı ama artık fare tetkikine yaptım, böylece azaltmak belgili tanımlık yarar- in vivo LDLR yolu üzerinde güvenerek ilaçların test gerçekleştirmek için.

Burada, detaylı bir protokol FH iHeps Ldlr^{- / -}/Rag2^{- / -}/Il2rg^{- / -} (LRG) fare karaciğer engrafting için bizim kısa bir süre önce iş¹⁵ temel raporu. Bu insan karaciğer chimeric fare FH modelleme ve uyuşturucu testi gerçekleştirmek için yararlıdır içinde vivo.

Hayvanlar kullanımı dahil tüm yöntem tanımlamak burada kullanmak, canlı hayvanlar öğretim ve araştırma (CULATR) Hong Kong Üniversitesi Komitesi tarafından onaylanmış olması.

1. hazırlık ve fenotipik test fare

1. İmmünyetmezligi Ldlr nakavt (KO) fareler nesil.
   1. Fareler suşları Ldlr^{- / -}, Rag2^{- / -}ve Il2rg^{- / -} ( Tablo malzemelerigörmek) kullanın.
   2. Rag2^{- / -} fareler oluşturmak için Rag2^{- / -} Il2rg^{- / -} fareler ile çapraz / Il2rg^{- / -} fareler, daha sonra çapraz ile Rag2^{- / - Ldlr- / - fareler} / Ldlr^{- / -}/Rag2^{- / -}/Il2rg^{- / -} (LRG) fareler¹⁵oluşturmak için Il2rg^{- / -} fareler. 3-4 hafta yaşında, genomik DNA PCR ve sıralamanın tarafından genotip belirlemek için kulak toplamak.
   3. 8-12 hafta yaşında erkek LRG fareler iHeps alıcılarına insan karaciğer chimeric fareler oluşturmak için kullanın.
2. Fareler iHep nakli hiperkolesterolemi geliştirmelerine yardımcı olması için önce 7 gün yüksek yağlı ve yüksek kolesterol (HFHC) diyet ile beslenir.
3. Karaciğer engrafted iHeps yayılması kolaylaştırır karaciğer hasarı ikna etmek için fareyi steril bir kap içine yerleştirin ve γ-ışınları, 3 Gy 24 h engraftment önce bir doz ile bir gama irradiator kullanarak ışınlatayım. O zaman, fareler için onların konut kafes dönmek. Bu radyoaktif fareler sağlıklı durumunu kendi ağırlığı ölçerek izlenebilir.  Fareler veya daha fazla % 20 kilo kaybı olan euthanized.

2. iHep farklılaşma ve ayrılma

LDLR Heterozigoz KO (+/-) ya da homozigoz KO (- / -) insan iPSCs veya FH hasta-iPSCs LDLR (FH iPSCs) Heterozigoz mutasyonların ile iHeps üretmek için kullanılır. LDLR + /-nesil veya- / - iPSCs ve FH iPSCs bizim önceki rapor¹⁵' te açıklanmıştır.

1. İPSCs yönlendirilmiş farklılaşma iHeps içine
   Not: İnsan iPSCs farklılaşma iHeps içine için yöntem--dan önceki rapor¹⁶değiştirilir.
   1. Üç gün önce farklılaşma (gün -3), tohum hücre dışı matriks üzerine iPSCs 300.000 1,5 mL (bundan sonra da) insan IPSC bakım Orta (bkz: malzemeler tablo içinde hücre/iyi bir yoğunluk itibariyle ( Tablo malzemelerigörmek) 6-şey plakaları kaplı ) 5 µM ROCK inhibitörü (Y27632) ile desteklenmiştir. Bir % 5 CO₂ oksijen kuluçka 37 ° C'de hücreler kültür. Normalde, bir 6-şey plaka iHeps 5 fare engraft için yeterli.
   2. 24 saat sonra (gün -2) ve 48 saat sonra (gün -1), taze insan IPSC bakım orta ROCK engelleyici olmadan orta değiştirmek.
      Not: yüksek düzeyde OCT4 ve kantitatif RT-PCR, ayirt veya akış sitometresi tarafından incelenebilir MİCRORNAS iPSCs farklılaşma önce hızlı.
   3. Gün 0 farklılaşma, RPMI 1640 hücrelerle bir kez yıkama ve RPMI 100 ng/mL aktivin A ve 25 ng/mL WNT3a ile 1640 ekleyin.
   4. 1. gün ve gün 2 farklılaşma, orta RPMI 100 ng/mL ile aktivin a takıma 1640 için değiştirin
      Not: Bu aşamada çok fazla hücre ölümü olup olmadığını (gün 0-3), en çok % 0.5 fetal Sığır serum (FBS)-ebilmek var olmak mülhak hücre canlılık geliştirmek için orta. Ancak, biz aşırı FBS de farklılaşma etkileyebilir gibi FBS her belirli IPSC satırı için eklenecek en az miktarda test öneririz.
   5. Gün 3, DMEM hücrelerle bir kez yıkamak ve 2^nd sahne Orta (% 20 serum değiştirme, 1 x esansiyel olmayan amino asitler, 2 M L-glutamine, 0.1 M beta-mercaptoethanol ve % 1 dimetil sülfoksit DMEM orta) geçin. Orta gün 10 kadar her gün değiştirin.
      Not: 7 günde hücreleri izdiham ve ekran açık kenarları ulaşmış olmanız gerekir. Bu aşamada görünen farklılaşmamış bazı alanlarda olabilir; Bu alanların yüzde küçük ise görmezden gel. Yüzdesi yüksekse, iPSCs izdiham gün 0 saat ve farklılaşma ilk aşamasında kullanılan FBS miktarını azaltabilir.
   6. Gün 10, hepatosit bazal orta hücrelerle bir kez yıkamak ve hepatosit kültür 20 ng/mL insan karaciğer büyüme faktörü ve iHep olgunlaşma tanıtmak için 20 ng/mL oncostatin M ile desteklenmiş orta geçin. Orta her gün değiştirin.
      Not: Bu aşamada, > hücreleri yüzde 90'ını ayirt boyama veya akış sitometresi göre HNF4A için pozitif olmalıdır.
   7. Gün 15-17, engraftment için hazır hücrelerdir. İsteğe bağlı olarak, hücre kültürü süpernatant geçirilebilir ve iHeps tarafından salgılanan albumin (ALB) miktarının için-80 ° C'de depolanan.
      Not: Bu aşamada, > % 80 iHeps HNF4A, ALB ve α1-ayirt boyama göre antitripsin (AAT) için pozitif olmalıdır. Etrafında akış sitometresi tarafından gösterildiği gibi gün 17 iHeps % 60-70'i ASGPR için pozitif olmalıdır. Elimizde, bu dönemde iHeps fare karaciğer yeniden doldurmanız için en uygun kapasitesine sahip; iHeps ALB tüp bebek daha yüksek seviyelere salgılar ama aynı zamanda engraftment gecikirse senescent haline.
2. Ayrılma ve iHeps yükleme bir insülin şırınga içine
   1. Gerekli reaktifler ve malzemeleri hazırlayın:
      1. 24 saat önce engraftment, çözülme gerekli miktar (V 40 µL = * fareler numarası) hücre dışı matriks bir buz, soğuk bir odada kutu ve insülin şırınga ve bir kutu 200 µL ipuçları 4 ° C buzdolabı içine koymak.
      2. Bir saat önce engraftment, sıcak hücre ayrılma enzim takıma 50 µg/mL ile DNaz ben oda sıcaklığına ve % 20 serum yerine buz üzerinde ile takıma RPMI 1640 ortamın.
   2. Faz kontrast görüntüler (100 X ve 200 X) durumlarını hücre morfolojisi, büyüme ve hücre yoğunluğu gibi kaydetmek için iHeps al.
   3. İHeps 2 mL/iyi, oda sıcaklığında Ca^{2 +} ve Mg^{2 +}yıkama-PBS iki kez ücretsiz ve hücre ayrılma enzim 1 mL takıma 50 µg/mL ile DNaz ben her şey için ekleyin. Hücreleri kuluçka makinesi 8 – 10 dakika içine koy.
      Not: hücre ayrılma enzim hücre ayrılma artırmak için hücreleri Ca^{2 +} ve Mg^{2 +}yıkama-PBS ücretsiz. Hücre canlılığı en üst düzeye çıkarmak için toplu iş başına 6 kuyu teker teker dissociating öneririz. Ayrıca, hücre ayrılma enzim tedavisi için 10 dakikadan daha az kısıtlama öneririz.
   4. Mikroskop altında hücre morfolojisi izlemek. Hücrelerin çoğu yuvarlak olduğunda, soğuk RPMI 1640 ile her şey için % 20 serum yedek takıma eşit bir birim eklemek, yavaşça plaka ayırmak için hücreleri pipette ve hücre süspansiyon için yeni bir 15 mL tüp nakletmek.
      Not: Bu hasat hücrelerin canlılık için kritik bir adımdır. Hücreleri plaka ayırmak zor ise, bazı hücreleri bırakılırsa farketmez. Hücreleri monolayer büyük kareler olarak ayırırsanız, sonra yavaşça Santrifüjü sonra bir tek hücre süspansiyon elde etmek için pipet.
   5. Neredeyse tüm bağlantılı hücreleri de toplanan kadar 2.2.4 her için tekrarlayın. 4 ° C'de 3 min için 200 x g , santrifüj
   6. Süpernatant kaldırmak ve bir 15 mL tüp soğuk PBS 2 mL içeren hücreleri resuspend. Yavaşça bir tek hücre süspansiyon edinmek ve sonra soğuk PBS son hacmi 1 mL için eklemek için hücre pipette * Disosiye kuyu sayısı. Son olarak, hücreleri toplamları kaldırmak için bir 40 µm hücre süzgeç aracılığıyla geçmek.
      Not: Normalde 1-2 x 10⁶ hücreler/iyi süzme sonra hasat edilebilir.
   7. Aliquot 20 µL hücre süspansiyon ve 20 µL % 0,4 trypan mavi çözüm ekleyin, sonra bir otomatik hücre sayaç kullanarak hücreleri saymak ve hücre süspansiyon konsantrasyon "C" olarak kaydedin. Gerekli hacim hesaplamak (V1 = [10⁶ * (n + 1)] / C, burada n engrafted için fare sayısı) hücre süspansiyon (1 milyon/fare) intrasplenic enjeksiyon için.
   8. Aliquot hücre süspansiyon 15 mL tüpler ve 200 x g , santrifüj 4 ° C'de 3 min için gerekli hacmi
   9. Süpernatant kaldırmak için hücre süspansiyon (n + 1) birimi açmak için soğuk PBS uygun cilt hücrelerinde resuspend * 55/2 µL (n = fare sayısı) ve hücre dışı matriks hücre süspansiyon (n + 1) son hacim yapmak için eşit bir hacmi ekleyin * 55 µL.
   10. Soğuk insülin şırınga buza koyun, pistonu çıkarın, hücre süspansiyon, 55 µL şırınga aktarmak ve pistonu geri koy. Kabarcıklar dikkatli bir şekilde deşarj ve şırıngayı geri buza koy.
   11. Tüm şırınga içeren hücreleri yüklemiş olduğunuz kadar 2.3.10 yineleyin. Şırıngaları enjeksiyon için hazırsınız.
       Not: hücre canlılığı en üst düzeye çıkarmak için ayrılma sonra hücreler buz üzerinde tutulması tavsiye. Yukarıdaki adımları 2.2.4–2.2.11 için tüm reaktifler kullanılmadan önce 2-8 ° C'de tutulur emin olun.

3. intrasplenic enjeksiyon iHeps

1. Ketamin (100 mg/kg) ve intraperitoneally enjekte xylazine (10 mg/kg) ile fareler anestezi. Fareler gözleri kuruluk anestezi işlemi sırasında önlemek için veteriner merhem koymak ve gözlemleyebilirsiniz anestezi ve ağrı değerlendirmek için onların kas refleksleri izlemek.
2. Fareler kas refleks uyarılması için kaybetmiş sonra sağ yanal dekübitus getirin koyun. 5-8 dakika sol kanat kesik alanına depilatory Krem kalın bir tabaka uygulayın. Sonra depilatory kremi ve saç alan su ıslatılmış gazlı bez pad ile silerek kaldırın.
3. Sol kanat povidone-iyot ile ya da alternatif olarak, bir son povidone-iyot dezenfeksiyonunda ile ıslatarak 3 kez takip % 70 etanol ile fırçalayın.
4. Bir düzey 2 Biyogüvenlik kabini içinde sol kanat saydam olarak görüntülenmeyecektir ve cilt ve karın duvarı deşmek dalak, konumunu bulun için 0,5-1 cm. Exteriorize dalak yağ dokusu kullanarak yakınındaki yavaşça dışarı sivri çekerek forseps. Yavaşça bir bez kullanarak dalak stabilize.
5. İnsülin enjektörü 3-4 mm iğne dalak parankimi yerleştirin ve yaklaşık 50 µL hücre süspansiyon, yavaşça enjekte. İğne geri çekmek ve kanama önlemek için 1 dakika ve dökülme malzeme için enjeksiyon sitesi üzerinden bir pamuklu çubukla yerleştirin.
6. Dalak için Karın zarını dönmek ve 5-0 naylon dikiş yarayla kapatın. Daha sonra fareler bir sıcak odası/kuluçka 3-16 h onları onların normal vücut ısısı dönmek için ve onları canlandırmak için tutmak. Cerrahi undergone fareler tamamen iyileşti kadar diğer hayvanlar şirkete iade edilmez.
7. Meloksikam (26 μg/mL) içme suyu ekleyin ve buprenorfin (50 μg/kg) intramüsküler anti-inflamatuar ilaç ve ağrı kesici, sırasıyla enjekte. Monitör cerrahi herhangi bir inflamasyon önlemek için günlük yaralar.
   Not: 4-7 adımda kullanılan malzeme ve aletleri steril olduğundan emin olun.

4. test plazma LDL-C düzeyi

1. 0, 7, 14, 21 ve 28 gün sonrası engraftment, sıkı bir şekilde yan yana hareket iki elle dizginlemek yöntemini kullanarak başın en aza indirmek için LRG fareler dizginlemek, daha sonra lancet kullanarak yüz ven ponksiyon. Kan lancet çıkarıldıktan sonra akmaya başlayacak. Yaklaşık 50 µL kan EDTA 1 µL içeren 1,5 mL tüpler içine toplamak.
   Not: kavrama çok sıkı ise, toplanan kan hacmi azalabilir ve fareler zorluk nefes yüzünden ölebilir.
2. Kan karışımı yavaşça tüpler birkaç kez ters çevirme tarafından ve daha sonra 15 dakika süreyle santrifüj-950 x g , supernatants toplamak ve onları hemen-80 ° C'de depolayın.
3. Bir kez tüm örnekleri toplanır, plazma oda sıcaklığında erimek ve üretici kılavuzuna göre LDL-C algılama seti kullanarak LDL-C seviyesini test.

5. Vivo içinde uyuşturucu testi fareler Chimeric Engrafted LDLR +/-ve FH iHeps içinde

1. Hiperkolesterolemi ikna etmek için fareyi beslemek HFHC yiyecek engraftment önce 7 gün.
2. 7 gün sonrası engraftment araç (PBS, subkutan enjekte), 10 mg/kg ile fareler her grup tedavi/hafta PCSK9 antikorlar (PCSK9 monoklonal antikorlar, subkutan çok enjekte bir klinik-grade formülasyon), 10 mg/kg/gün simvastatin (40 mg/L mg / içme suyundaki mL), veya PCSK9 antikorlar ve simvastatin kombine.
3. Fare plazma, 0 (engraftment günü), 14, 21 ve 28 gün sonrası engraftment toplamak. Hemen örnekleri-80 ° C'de depolayın.
4. Tüm örnekleri mevcuttur kez bir LDL-C algılama kit kullanarak plazma LDL düzeyi üreticisinin göre sınayın.

6. endotel fonksiyon testi

Endotel işlevin erken FH etkilenir ve bizim fare modelinde önem hastalık veya farklı tedaviler ile iyileşme değerlendirmek için bir göstergesi olarak test edilebilir. Bir stereomicrocope, diseksiyon pens, makas, bir tel myograph, edinme donanım (bkz. Tablo reçetesi) ve bir bilgisayar bunun için ihtiyaç vardır.

1. Fareler 100 mg/kg phenobarbital mayi enjeksiyonu ile kurban. Böylece inen aorta için omurga paralel görünür ve dışarı makas ile birlikte bitişik doku ve kalp tarafından disseke iç organları kaldırın. İyi makas kullanarak aortae teşrih ve soğuk oksijenli Krebs çözümde koyun (mM: 119 NaCl, 4.7 KCl, 2.5 CaCl₂, 1 MgCl₂, 25 NaHCO₃, 1.2 KH₂PO₄ve 11 D-glikoz).
2. Aortae Krebs çözüm için silikon kaplı petri kabına aktarın. PIN olmadan uzanan aort pozisyonu düzeltmek için bağ dokusu. Bir stereomicroscope, makas bahar ve çevresindeki yağ ve adventitial dokudan ücretsiz aort damar duvar zarar vermeden incelemek için iyi forseps kullanım altında sonra 1,5-2 mm uzunluğu kesimleri kes.
3. Kesilmiş bir yaklaşık 2 cm uzun ve 40 mikron kalınlığında Paslanmaz tel ve aortun Lümen ile kırmadan. Segment tel tutarak oksijenli Krebs çözüm ile dolu tel myograph odasına aktar.
4. Contractility okurken aortae kesimleri uzunluğunu ölçmek için her kesimi dik jaws ve kayıt okuma (D₁) arasında mikrometre üzerinde yerleştirin. Segment kaldırmak ve çene birlikte hareket ve okuma (D₀) kaydedin. Kesimin uzunluğu L olurdu = D₁-D₀.
5. Tel kelepçe ve çene arasında segment yerleştirerek iken tornavida ile güvenli kullanım kılavuzu izleyin ama uzatılmamış bırakın.
6. Deneme önce normalleştirme için myograph uzatılmamış konumda sıfır olarak ayarlayın. Daha sonra yavaş yavaş ayrı çene hareket ve 3 mN erişene dek değiştirmek aort gerginlik gözlemlemek. 15 dakika sonra myograph odası çözümden drenaj ve taze Krebs çözüm yerine, için 15 dakika bekleyin ve tekrar gerilim 3 mN için ayarlayın.
7. Standart Krebs çözüm 60 mM Krebs KCl içeren çözüm bir kasılma için en az 15 dk. durulama taze Krebs çözüm ile 3 kez ikna etmek için değiştirin.
8. Phenylephrine (Phe; artan konsantrasyonları Ekle Örneğin, 10 nM için 100 mikron). Standart Krebs çözüm ile yıkayın ve ~ %70--dan önceki daralma maksimal daralma Phe tek bir konsantrasyon ekleyin. Daralma stabil, asetilkolin (ACh; artan konsantrasyonları ekleyin Örneğin, üzerinden 10 veya 30 µM için 1 veya 3 nM) vazodilatasyon ikna etmek için. ACh yaklaşık 2 dk aralıklarla eklenir.
   Not: küçük Phe kaynaklı kasılması ile aort bazı kesimlerinde örneği KCl için % 30 daha küçük indüklenen kasılma, U46619 (başka bir vasoconstrictor) adlı bir konsantrasyon 1 nM 30 nM-ebilmek var olmak kullanılmış-70 %'den büyüktür istikrarlı bir daralma ikna etmek için Kasılma kCl kaynaklı.
9. Üretici kılavuzuna göre myograph temiz.
10. Veri analiz yazılımı kullanarak (bakınız Tablo malzemeler), kayıt sonra uyuşturucu her ek kuvvet (F). İşaretçiyi için bazal gerginlik çizmek (F_bazal) göreli ölçüm için oku en yüksek noktaya Phe sonra F_Phetaşıyın ve sonra her ek olarak F_AChACH sonra en düşük noktasına taşıyın. ACh kaynaklı endotel bağımlı vazodilatasyon (EDV) tarafından % gevşeme hesaplamak = (F_ACh-F_bazal) / (F_Phe-F_bazal) y ekseni üzerinde. İstatistiksel yazılım log10 konsantrasyon M x ekseni üzerinde kullanarak bir konsantrasyon yanıt eğri hazırlayın.
11. İstatistiksel fark çözümlemek her segmentin bir fareden eğri altındaki alan kullanın ve tek yönlü ANOVA kullanarak grupları arasında eğri altındaki alan fark analiz. Bireysel puan da gerekirse analiz edilebilir.

7. iHep fare karaciğer Repopulation kanıtı

1. Uç noktada fareler intraperitoneally 100 mg/kg phenobarbital enjekte edilerek kurban.
2. Plazma tarafından kalp ponksiyon toplamak. Oftalmik makas kullanarak karaciğer lobları teşrih sonra karaciğerleri bir 10 cm peri yemek koymak ve iki kez salin ile yıkayın. Emici kağıt ile karaciğer yüzeyinden salin kaldırın ve sonra içine loblar etrafında 0,6 cm uzunluğunda parçalar kesin. Karaciğer lobları % 10 formalin içinde düzeltmek.
3. Parafin ve bölümünde sırasıyla, üreticinin talimatlarına göre işleme sistemi ve sürgülü bir microtome, bir mendil kullanarak sabit karaciğerleri gömün.
4. Slaytlar balmumu eritmek 1 h için 60 ° c ısı. Sonra iki kez 5 min için ksilen içindeki slaytları bırakın ve % 100, % 90 ve % 70 etanol ile doku gittikçe rehydrate.
5. Slaytları Slayt-odası yaklaşık 50 mL antijen alma çözeltisi içeren ve sonra içine düdüklü tencere, 120 ° C için hafifçe boru ile slaytlar için 5 dakika su 1,5 dk. yıkama odası koymak içine bırakın.
6. Birincil antikorlar (yaklaşık 100 µL/bölüm) insan ALB (hALB) ve insan çekirdeği antijen (hNA) hedefleme bölümlerle leke. O zaman, bir floresan etiket ya da (ki DAB algılama kiti ile reaksiyona girer) horseradish peroksidaz ile Birleşik ikincil antikorlar ile leke.
7. HALB + alanları ve hNA + hücre yüzdesini hesaplamak için anti-hALB ve anti-hNA ile lekeli ve bölüm görüntüler elde etmek için sistem tarama otomatik bir slayt kullanarak DAB ile tepki slaytlar inceden inceye gözden geçirmek.
   Not: Bütün bölüm taranan görüntüleri tarafsız bir şekilde hALB + alanları veya hNA + immünhistokimya lekeli karaciğer hücrelerinde dayalı verimlilik yeniden hesaplamak yararlıdır. İHep repopulation etkinliğini izlemek için alternatif bir yöntem plazma insan albümin düzeyi bir insan belirli ALB ELISA kiti kullanarak test edilebilir.
8. 5 X görünümü altında yazılım ile ilgilenen ilişkili dijital slayt kullanarak tüm slayt kapak için anlık görüntü fotoğraf çekmek. HALB + yüzdesi ölçmek için alanları, her anlık görüntü görüntü görüntü için düşsel bilgisayar yazılımı mikroskop pozitif alan (P) ve görüntünün toplam alanı (T) hak kazanmak için kullanın ve boş alan (B) hak kazanmak için görüntü J kullanın. HALB + alanları yüzdesi P/(T-B) ifade edilir * % 100. Her grup için en az 3 fare seçilmesi gerekir. Ve her fare karaciğer farklı konumlardan en az 4 bölüm seçilmelidir.
9. HNA + yüzdesi ölçmek için hücreler, her anlık görüntü görüntü görüntü için rastgele bir görüntü işleme yazılımı ile 1/16 alan seçin ve sonra el ile toplam çekirdek (T) ve hNA + çekirdeği (N) saymak. HNA + yüzdesi N/T ifade edilir * % 100. Her grup için en az 3 fare seçilmesi gerekir. Her fare karaciğer farklı konumlardan en az 4 bölüm seçilmelidir.

Yönlendirilmiş farklılaşma insan iPSCs iHeps içine
% 70 izdiham ulaşmak zaman, iHeps bir 3-adım Protokolü¹⁶ (Şekil 1 üst paneli) ile içine insan iPSCs farklı. Endoderm farklılaşma 3 gün sonra IPSC kolonileri gevşetti ve tam izdiham (Şekil 1 alt paneli) yayıldı. Sonra 2^nd sahne orta, hepatoblasts görünür ve çoğalırlar. Bu hücreler kalabalık ama açık kenarları bu aşamada (gün 7, Şekil 1 alt paneli) gösterir. Farklılaşma 17 gün sonra tipik altıgen görünümdeki polarize iHeps (Şekil 1 alt paneli) görünür. Bu iHeps pHH işaretleri AAT ve ALB (Şekil 2A) dahil olmak üzere, hızlı. Ayrıca, akış sitometresi (Şekil 2B)¹⁵tarafından ölçülen ASGPR + iHeps oranı nispeten yüksek olmalıdır.

FH In Vivo hastalık modeli kullanarak FH iHeps nesil
LRG fareler hiperkolesterolemi geliştirmek yardımcı olmak için onları bir HFHC diyet ile engraftment (gün -7) önce 7 gün besleyin. Engraftment (0 gün) günde LRG fareler yaklaşık 3 kat plazma LDL-C düzeyi (yaklaşık 600 mg/dL, Şekil 3B) görüntüler. 15-17 iHeps intrasplenic enjeksiyon yoluyla LRG fareler içine engrafted gün; Bu iHeps yakında karaciğer parankimi bulunur ve orada çoğalırlar (Şekil 3A). Son nokta bu chimeric farelerin karaciğer toplanan ve sabit, daha sonra hALB ve ikisi de iHep-aracılı karaciğer repopulation LRG fare karaciğer hALB ve hNA (Şekil 4A-E) için boyama dayalı açık kanıtı göstermelidir hNA, lekeli. Bizim ellerde LDLR +/-ve FH iHeps plazma LDL-C düzeyi önemli ölçüde 21 gün sonrası engraftment (4F rakam) azaltmak olabilir. Bu noktada, FH insan karaciğer chimeric fareler terapiler FH için test etmek için kullanılabilir.

FH insan karaciğer Chimeric fare modeli mevcut uyuşturucu kullanarak doğrulama
Bizim model doğrulamak için 2 iyi bilinen LDL-C düşürücü ilaçlar, simvastatin ve PCSK9 antikor (Şekil 5A) kullanılır. Bizim veri 21 gün sonra tedavi, PCSK9 antikorlar daha güçlü bir yetenek LDL düşürücü ve EDV için simvastatin FH chimeric farelerde (Şekil 5B-D) daha olduğunu göstermektedir. Özellikle, plazma LDL-C FH chimeric farelerde PCSK9 antikorlar ile gözlenen yüzde azalma klinik⁴' te bildirilen benzer. Bu sonuçlar LRG chimeric fareler preklinik roman ilaçların FH için sınama FH iHeps ile engrafted potansiyel yarar gösterilmektedir.

Şekil 1: farklılaşma insan iPSCs iHeps.Top paneline yönetmen, zaman çizelgesi için IPSC farklılaşma içine iHeps; anahtar sitokinler ve medya her aşamasında. gösterilir (Alt paneli) Farklı zaman puan iHep farklılaşma temsilcisi faz kontrast görüntüler. KSR: nakavt serumu değiştirme; HCM: hepatositlerin kültür orta; HGF: Hepatosit büyüme faktörü; OSM: oncostatin M. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Resim 2: iHeps üretim değiştiren farklılaşma protokolü ile karakterizasyonu. (A)ayirt iHeps farklılaşma çeşitli aşamalarında. Çekirdeklerin birleştirilmiş kompozisyonlarda mavi lekeli. (B) çubuk grafik türetilmiş ASGPR + iHeps yüzdesini gösterir gün 17, akış sitometresi tarafından ölçülen elde. Örnekleri 3 bağımsız deneylerde ölçüldü; Ortalama değerler gösterilir ve hata çubukları standart sapma (SD) gösterir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Şekil 3: Üretimi FH In Vivo hastalık modeli ile iHeps. (A)zaman FH iHeps intrasplenic enjeksiyon içine LRG fareler tarafından insan karaciğer chimeric fareler üretimi için satır. (B) çubuk grafik gösterir LRG fareler HFHC diyet ile beslenme önemli ölçüde yol açar ki artan LDL-C düzeyi (n = 10). P değerleri şekil üzerinde gösterilir ve bir unpaired t-testi kullanılarak elde edilmiştir; Ortalama değerler gösterilir ve hata çubukları (SEM) ortalama standart hatasını gösterir. Panel B Şekil 3I --dan bizim önceki rapor¹⁵. modifiye Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Şekil 4: iHep Mediated Repopulation LRG fare karaciğer. (A)temsilcisi bütün bölüm taranan görüntüsü iHeps + / LDLR ile yeniden bir fare karaciğer boyama hALB. Oklar fare karaciğer engrafted insan iHeps kümeleri gösterir; yakınlaştırılmış bölümleri sağ bölmede gösterilir. (B) dağılım çizim grafik yüzdesini gösterir yeniden hALB + iHep içeren alanlarda bir fare karaciğer (farklı donör iPSCs) karşılık gelen, hesaplama tüm bölüm taranan görüntülerde dayanıyordu (n = 19). Ortalama değerler gösterilir ve hata çubukları hNA engrafted FH iHeps ile bir fare karaciğer için boyama immunohistokimyasal SD (C) temsilcisi görüntüleri gösterir. (D) çubuk grafik fare karaciğer LRG içinde yeniden hNA + iHeps (dan farklı donör iPSCs) yüzdesini gösterir (n = 3). Ortalama değerler gösterilir ve hata çubukları SD (E) hALB ve vahşi türü iHeps ile yeniden bir fare karaciğer iki ardışık bölümlerde boyama hNA gösterir. (F) çubuk grafik gösterir plazma LDL-C azaltma taban çizgisinden yüzdesi gün 21 sonrası engraftment; n = 5 LDLR için iHeps ve n + /-FH iHeps ve araç için 6 =. P değerleri şekil üzerinde gösterilir ve bir unpaired t-testi kullanılarak elde edilmiştir; değerleri hata Çubuklarõn SEM panelleri B, D ve E Şekil 3 gdeğişiklik gösterilir demek-3I bizim önceki¹⁵. raporu Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Şekil 5 : PCSK9 antikorlar göstermek daha güçlü LDL yetenek Simvastatin insan karaciğer Chimeric LRG farelerde daha düşürücü. (A)şematik vivo içinde uyuşturucu testi FH insan karaciğer chimeric fare kullanarak yaklaşım. (B ve C) gün 14, 21 ve 28 HFHC diyetle beslenen ve belirtilen ilaçlar ile; tedavi FH chimeric farelerde plazma LDL-C taban çizgisinden yüzde değişikliğinde n fareler sayısını gösterir. P değerleri Kruskal-Wallis testi kullanılarak elde edilmiştir; Ortalama değerler gösterilir ve hata çubukları SEM (D) EDV ACh konsantrasyonları artan tepki gösterir. P değerleri belirtilen konsantrasyon için şekil üzerinde gösterilir. P değerleri çift yönlü ANOVA ile Dunnett'ın çoklu karşılaştırma ayarlanabilir kullanarak elde edilmiştir; hata Çubuklarõn SEM Şekil 5 Şekil 4A-4 C ve Şekil 5A bizim önceki rapor¹⁵. modifiye Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Önceki çalışmalarda iHeps kemirgen kullanarak onlar devralınan karaciğer hastalıkları¹⁷eğitim için etkili bir yoldur doğruladı. Bu teknolojinin kullanımı daha da genişletmek ve geçerli FH hayvan modelleri suboptimal olduğu için biz LRG fareler FH iHeps engrafted ve engrafted LDLR +/-veya Heterozigoz LDLRgösterdi-mutasyona uğramış FH iHeps fareler plazma LDL-C düzeyini azaltabilir ve vivo içindeyanıt lipid düşürücü ilaçlar.

İnsan FH karaciğer chimeric fareler iHeps kullanarak üretmek için bizim Protokolü 3 kritik adım vardır:
1) yüksek kaliteli iHeps yönlendirilmiş farklılaşma yoluyla üretim. IPSC hatları¹⁸arasındaki klonal değişkenliği göz önüne alındığında, isogenic iPSCs için uygun karşılaştırmalar kullanmak ve mühendislik ve engraftment gerçekleştirmeden önce anne hücre iHep farklılaşma etkinliğini test etmek için önemlidir.

2) doğru iHep upload belgili tanımlık tenkıye içine. Farklı diğer protokoller üzerinden % 50 hücre dışı matriks (son konsantrasyonu, v/v) iHeps resuspend için kullanın ve sonra insülin şırınga yükleyin. Biz hücre dışı matriks hücreleri korur ve karaciğer dalak üzerinden iHep geçişi kolaylaştıran bir microenvironment sağlar inanıyoruz. Kabarcıklar ameliyat için öldürücü bir faktördür ve şırıngada tamamen kaçınılmalıdır.

3) engrafted hücre doğru sayısı. Hücrelerinin aşırı yüksek ölümcül oranı için de neden olabilir. 1-1.5 milyon iHeps başına 25-30 gr fare engrafting tavsiye ediyoruz.

Bizim iletişim kuralı da bazı sınırlamalar vardır: Orta ve tek doz ışınlama tarafından indüklenen karaciğer hasarı ve bizim iHeps olgunlaşma durumunu pHH için karşılaştırılabilir değildir karşılaştırılabilir. İçin her iki konuları ile ilgili, chimerism bizim model derecesi son raporlar NOD/Lt-SCID/IL-2Rγ^−/− fareler veya Gunn fareler IPSC kaynaklı iHeps^17,19 ile engrafted açıklayan benzer , ama önemli ölçüde FRG fareler veya uPA transgenik fareler pHH ile engrafted daha düşük. Bir yandan, bu ihtar üstesinden gelmek için bir daha da hepatik farklılaşma iletişim kuralı iHeps olgunlaşma geliştirmek için en iyi duruma getirmek. Öte yandan, LRG fareler Ldlr^{- / -}/Fah^{- / -}/Rag2^{- / -}/Il2rg^{- / -} fareler oluşturmak için FRG fareler ile çarpı işareti.

Özetle, burada ayrıntılı bir protokol FH iHeps karaciğer chimeric hayvanlarla insan üretmek için ve engrafted iHeps işlevselliğini sınamak için anlatmıştık. Önemlisi, bu chimeric fareler vivo içinde uyuşturucu testi için kullanılabilir. Modelimiz büyük olasılıkla iHeps işlevselliğini geliştirmek veya ek genlerin knocking tarafından optimize edilebilir (Örn., Fah) fareler ve alıcı LRG hastalığın patolojik mekanizmaları araştırmak ve preklinik gerçekleştirmek faydalı olacaktır çalışmalar.

H.-F.T. Ulusal Koordinatörü ve araştırmacı Sanofi ve Regeneron ilaç sponsorluğunda ODYSSEY sonuçlar çalışmanın olduğunu.

Bu eser Shenzhen bilim ve teknoloji Konseyi temel araştırma programı (JCYJ20150331142757383), Çin Academy of Sciences (XDA16030502), Hong Kong araştırma hibe Konseyi Tema araştırma dayalı stratejik öncelik araştırma programı tarafından desteklenmiştir Düzeni (T12-705/11), Hong Kong özel idari bölge araştırma hibe Kurumu ve Çin (N-HKU730/12 ve 81261160506), araştırma takım projesinin Guangdong doğal bilim Ulusal Doğal Bilim Vakfı işbirliği programı Vakfı (2014A030312001), Guangzhou bilim ve teknoloji programı (201607010086) ve Guangdong Eyaleti bilim ve teknoloji programı (2016B030229007 ve 2017B050506007).