Summary

Selezione e isolamento di colonie di cellule pluripotenti indotte umane staminali riprogrammato da fibroblasti adulti

Published: February 20, 2012
doi:

Summary

Vi presentiamo un protocollo efficace per la riprogrammazione di cellule somatiche umane in cellule staminali pluripotenti indotte umane (hiPSC) che utilizzano vettori retrovirali codificanti Oct3 / 4, Sox2, Klf4 e c-myc (OSKM) e l'individuazione di hiPSC correttamente riprogrammata mediante colorazione dal vivo con Tra- 1-81 anticorpo.

Abstract

Qui presentiamo un protocollo di riprogrammazione fibroblasti umani adulti in cellule pluripotenti indotte umane staminali (hiPSC) utilizzando vettori retrovirali codificanti Oct3 / 4, Sox2, Klf4 e c-myc (OSKM) in presenza di sodio butirrato 1-3. Abbiamo usato questo metodo per riprogrammare il passaggio in ritardo (> p10) fibroblasti umani adulti ottenuti da paziente l'atassia di Friedreich (GM03665, Coriell Repository). L'approccio riprogrammazione comprende protocollo trasduzione altamente efficiente mediante centrifugazione ripetitivo di fibroblasti in presenza di virus contenenti supporti. Le colonie hiPSC riprogrammate sono stati identificati usando immunostaining dal vivo per Tra-1-81, un marcatore di superficie delle cellule pluripotenti, separato da fibroblasti non riprogrammate e manualmente diversi passaggi 4,5. Questi hiPSC state poi trasferite in piastre Matrigel e coltivate in condizioni prive di alimentazione, direttamente dalla piastra riprogrammazione. A partire dal primo passaggio, colonie hiPSC dimostrare caratteristica hES-lmorfologia ike. Usando questo protocollo più del 70% delle colonie selezionati può essere espansa con successo e stabilito in linee cellulari. Le linee stabilite hiPSC visualizzata caratteristici marcatori pluripotenziali tra cui marcatori di superficie TRA-1-60 e SSEA-4, così come marcatori nucleari Oct3 / 4, Sox2 e Nanog. Il protocollo qui presentato è stato stabilito e testato utilizzando fibroblasti ottenuti da pazienti adulti Friedreich atassia e individui di controllo 6, fibroblasti umani neonati, nonché cheratinociti umani.

Protocol

1. Virus produzione e trasduzione Plate Phoenix Ampho cellule ad una densità di ~ 7-8×10 6 per piastra 10 cm in 10 ml di terreno DMEM (DMEM elevato glucosio, 10% FBS inattivato al calore, 2 mM L-glutammina, senza antibiotici). Posto nell'incubatrice e coltura di una notte a 37 ° C, 5% CO 2. Il giorno seguente trasfezione delle cellule Phoenix con 12 mcg di un vettore codificante sia Oct3 / 4, Sox2, Klf4, c-myc, o gene GFP (Addgene plasmidi 17.217, 17.218, 17.219, 17.220) …

Discussion

Studiare le malattie umane, in particolare neurologiche e neurodegenerative, è stata particolarmente difficile a causa l'inaccessibilità di adeguati modelli cellulari umani. La capacità di riprogrammare facilmente ottenibili cellule somatiche in cellule staminali pluripotenti indotte e la possibilità di differenziarle in tipi di cellule diverse ha aperto la possibilità di creare modelli cellulari di malattie genetiche. Inoltre, iPSCs tenere una grande promessa per il futuro della medicina rigenerativa. Pertanto…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Questo lavoro è stato supportato da Alliance L'Atassia di Friedreich ricerca e una borsa di studio pilota da Arnold Family Foundation e il Centro per le cellule staminali e biologia dello sviluppo presso MD Anderson Cancer Center.

Materials

Reagent Company Catalog number
DMEM Invitrogen 11965
DMEM/F12 Invitrogen 11330
KSR Invitrogen 10828
Non-essential aminoacids Invitrogen 11140
Sodium butyrate Sigma B5887
Y27632 Stemgent 04-0012
bFGF Stemgent 03-0002
Tra-1-81 antibody Stemgent 09-0069
Oct3/4 antibody Santa Cruz sc-8628
Nanog antibody Cell Signaling Technology 4903S
Tra-1-60 antibody Millipore MAB4360
Sox2 antibody Cell Signaling Technology 3579S
SSEA4 Millipore MAB4304
CF1 MEFs Globalstem GSC-6201G
Objective marker Nikon MBW10010
Matrigel BD Biosciences 354277
mTeSR1 StemCell Technologies 05850
β-mercaptoethanol Sigma M7522
Fugene 6 Roche 11814443001
polybrene Sigma H9268
Object marker Nikon MBW10010

References

  1. Takahashi, K., Tanabe, K., Ohnuki, M., Narita, M., Ichisaka, T., Tomoda, K., Yamanaka, S. Induction of pluripotent stem cells from adult human fibroblasts by defined factors. Cell. 131, 861-872 (2007).
  2. Mali, P., Chou, B. K., Yen, J., Ye, Z., Zou, J., Dowey, S., Brodsky, R. A., Ohm, J. E., Yu, W., Baylin, S. B., Yusa, K., Bradley, A., Meyers, D. J., Mukherjee, C., Cole, P. A., Cheng, L. Butyrate greatly enhances derivation of human induced pluripotent stem cells by promoting epigenetic remodeling and the expression of pluripotency-associated genes. Stem Cells. 28, 713-720 (2011).
  3. Wernig, M., Meissner, A., Foreman, R., Brambrink, T., Ku, M., Hochedlinger, K., Bernstein, B. E., Jaenisch, R. In vitro reprogramming of fibroblasts into a pluripotent ES-cell-like state. Nature. 448, 318-324 (2007).
  4. Lowry, W. E., Richter, L., Yachechko, R., Pyle, A. D., Tchieu, J., Sridharan, R., Clark, A. T., Plath, K. Generation of human induced pluripotent stem cells from dermal fibroblasts. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 105, 2883-2888 (2008).
  5. Dick, E., Matsa, E., Bispham, J., Reza, M., Guglieri, M., Staniforth, A., Watson, S., Kumari, R., Lochmuller, H., Young, L., Darling, D., Denning, C. Two new protocols to enhance the production and isolation of human induced pluripotent stem cell lines. Stem Cell Res. 6, 158-167 (2011).
  6. Ku, S., Soragni, E., Campau, E., Thomas, E. A., Altun, G., Laurent, L. C., Loring, J. F., Napierala, M., Gottesfeld, J. M. Friedreich’s ataxia induced pluripotent stem cells model intergenerational GAATTC triplet repeat instability. Cell Stem Cell. 7, 631-637 (2010).
  7. Emre, N., Vidal, J. G., Elia, J., O’Connor, E. D., Paramban, R. I., Hefferan, M. P., Navarro, R., Goldberg, D. S., Varki, N. M., Marsala, M., Carson, C. T. The ROCK inhibitor Y-27632 improves recovery of human embryonic stem cells after fluorescence-activated cell sorting with multiple cell surface markers. PLoS One. 5, e12148-e12148 (2011).
  8. Watanabe, K., Ueno, M., Kamiya, D., Nishiyama, A., Matsumura, M., Wataya, T., Takahashi, J. B., Nishikawa, S., Muguruma, K., Sasai, Y. A ROCK inhibitor permits survival of dissociated human embryonic stem cells. Nat. Biotechnol. 25, 681-686 (2007).
  9. Maherali, N., Hochedlinger, K. Guidelines and techniques for the generation of induced pluripotent stem cells. Cell Stem Cell. 3, 595-605 (2008).
  10. Yu, J., Thomson, J. A., Lanza, R. Induced Pluripotent Stem Cell Derivation. Essentials of Stem Cell Biology. , 331-337 (2009).
  11. Yu, J., Hu, K., Smuga-Otto, K., Tian, S., Stewart, R., Slukvin, I. I., Thomson, J. A. Human induced pluripotent stem cells free of vector and transgene sequences. Science. 324, 797-801 (2009).
  12. Woltjen, K., Michael, I. P., Mohseni, P., Desai, R., Mileikovsky, M., Hamalainen, R., Cowling, R., Wang, W., Liu, P., Gertsenstein, M., Kaji, K., Sung, H. K., Nagy, A. piggyBac transposition reprograms fibroblasts to induced pluripotent stem cells. Nature. 458, 766-770 (2009).
  13. Zhou, W., Freed, C. R. Adenoviral gene delivery can reprogram human fibroblasts to induced pluripotent stem cells. Stem Cells. 27, 2667-2674 (2009).
  14. Warren, L., Manos, P. D., Ahfeldt, T., Loh, Y. H., Li, H., Lau, F., Ebina, W., Mandal, P. K., Smith, Z. D., Meissner, A., Daley, G. Q., Brack, A. S., Collins, J. J., Cowan, C., Schlaeger, T. M., Rossi, D. J. Highly efficient reprogramming to pluripotency and directed differentiation of human cells with synthetic modified mRNA. Cell Stem Cell. 7, 618-630 (2010).
  15. Kim, D., Kim, C. H., Moon, J. I., Chung, Y. G., Chang, M. Y., Han, B. S., Ko, S., Yang, E., Cha, K. Y., Lanza, R., Kim, K. S. Generation of human induced pluripotent stem cells by direct delivery of reprogramming proteins. Cell Stem Cell. 4, 472-476 (2009).
  16. Han, S. S., Williams, L. A., Eggan, K. C. Constructing and deconstructing stem cell models of neurological disease. Neuron. 70, 626-644 (2011).

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Cite This Article
Polak, U., Hirsch, C., Ku, S., Gottesfeld, J., Dent, S. Y., Napierala, M. Selecting and Isolating Colonies of Human Induced Pluripotent Stem Cells Reprogrammed from Adult Fibroblasts. J. Vis. Exp. (60), e3416, doi:10.3791/3416 (2012).

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