本文的总体目标是规范心脏干细胞 (csc) 与成年小鼠心脏分离、表征和分化的协议。在这里, 我们描述了一种密度梯度离心方法, 以分离小鼠 csc 和详细的方法, csc 培养, 增殖, 并分化为心肌细胞。
心肌梗塞 (mi) 是全球发病率和死亡率的主要原因。再生医学的一个主要目标是补充心肌梗死后的死亡心肌。虽然有几种策略已被用于再生心肌, 干细胞治疗仍然是补充心肌梗死心脏的死亡心肌的主要方法。越来越多的证据表明, 成人心脏中存在常驻心脏干细胞 (csc), 其内分泌和 (或旁分泌) 对心脏再生有影响。然而, csc 分离及其对心肌细胞, 特别是心肌细胞的表征和分化, 仍然是一个技术挑战。在本研究中, 我们提供了一个简单的方法, 分离, 表征和分化 csc 从成年小鼠心脏。在这里, 我们描述了一种密度梯度方法隔离 csc, 其中心脏被消化0.2% 胶原酶 ii 溶液。为了表征分离的 csc, 我们评估了 cscs1、nkx2-5 和 gat4 和多能/干细胞的表达。我们还通过在培养培养培养皿和评估扩散标记 ki-67 的表达来确定孤立的 csc 的增殖潜力。为了评估 csc 的分化潜力, 我们选择了七到十天培养的 csc。我们把它们转移到一个有心肌细胞分化培养基的新盘子里。它们在细胞培养孵化器中孵育 12天, 而分化培养基每三天改变一次。分化的 csc 表达心肌细胞特异性标记: 放线素和肌钙蛋白 i。因此, 使用该协议分离的 csc 具有干细胞和心脏标记物, 它们有向心肌细胞谱系增殖和分化的潜力。
缺血性心脏病, 包括心肌梗死 (mi), 是全世界死亡的主要原因1。干细胞治疗再生死亡心肌仍然是改善心肌梗死心脏 2,3,4, 5 的主要途径。不同类型的干细胞被用来补充死亡心肌和改善心肌梗死的心功能。它们大致可分为胚胎干细胞6和成人干细胞.在成人干细胞中, 使用了各种类型的干细胞, 如骨髓源的单个核细胞7,8, 骨髓间充质干细胞 9,10, 脂肪组织11、12和脐带13和 csc14、15。干细胞可以通过内分泌和/或辅助作用促进心脏再生16,17,18, 19,20.然而, 干细胞治疗的一个主要局限性是获得足够数量的干细胞, 这些干细胞能够增殖和/或分化到特定的心脏谱系21,22。干细胞自体同种异体移植是干细胞治疗中的一个重要挑战。csc 可能是心脏再生的更好方法, 因为它们来自心脏, 它们比非心脏干细胞更容易分化为心脏谱系。因此, 它降低了畸胎瘤的风险。此外, csc 的内分泌和副分泌效应, 如来自 csc 的外显子和 mirna, 可能比其他类型的干细胞更有效。因此, csc 仍然是心脏再生23,24 的更好选择。
尽管 csc 由于其心脏源, 是心肌心脏再生的较好候选, 但 csc 的一个主要限制是由于缺乏有效的隔离方法而导致的产量较低。另一个限制因素可能是 csc 向心肌细胞谱系 2、25、26、27 的分化受损。为了避免这些限制, 重要的是要为 csc 的分离、表征和向心脏谱系的分化制定一个有效的协议。csc 没有单一的可接受标记, 基于细胞表面标记的 csc 隔离可产生较少的 csc。在这里, 我们标准化了一种简单的梯度离心方法, 将 csc 从鼠标心脏中分离出来, 该方法具有成本效益, 并提高了 csc 的产量。这些孤立的 csc 可以选择特定的细胞表面标记通过荧光激活细胞短路。除了 csc 分离外, 我们还提供了 csc 培养、表征和向心肌细胞谱系分化的协议。因此, 我们提出了一种很好的方法来隔离、表征、培养和区分 csc 和成人鼠标心脏 (图 5)。
此 csc 隔离协议的关键步骤如下所示。1) 从小鼠身上提取心脏时, 必须保持灭菌状态。心脏提取过程中的任何污染都可能损害 csc 的质量. 2) 在切碎心脏之前, 必须完全切除血液, 这是通过用 hbss 溶液对整个心脏和心脏碎片进行几次清洗来完成的。3) 心脏碎片必须完全裂解成单细胞悬浮液与胶原酶溶液。4) 用于分离细胞的多蔗糖和二甲酸钠梯度溶液必须预热。5) csc 培养的介质必须预热。6) 在培养皿中…
The authors have nothing to disclose.
这项工作得到了国家卫生研究院向 paras kumar mishra 提供的 hl-113281 和 hl116205 赠款的部分支持。
Mice | The Jackson laboratory, USA | Stock no. 000664 | |
Antibodies: | |||
OCT4- | Abcam | ab18976 (rabbit polyclonal) | OCT4-Primary antibody- 1:100 dilution, Secondar antibody- 1:200 dilution, in blocking solution |
SOX2 | Abcam | ab97959 (rabbit polyclonal) | SOX2-Primary antibody- 1:100 dilution, Secondar antibody- 1:200 dilution, in blocking solution |
Nanog | Abcam | ab80892 (rabbit polyclonal) | Nanog-Primary antibody- 1:100 dilution, Secondar antibody- 1:200 dilution, in blocking solution |
Ki67 | Abcam | ab16667 (rabbit polyclonal) | Ki67-Primary antibody- 1:100 dilution, Secondar antibody- 1:200 dilution, in blocking solution |
Sca I | Millipore | AB4336 (rabbit polyclonal) | Sca I Primary antibody- 1:100 dilution, Secondar antibody- 1:200 dilution, in blocking solution |
NKX2-5 | Santa Cruz | sc-8697 (goat polyclonal) | NKX2-5-Primary antibody- 1:50 dilution, Secondar antibody- 1:200 dilution, in blocking solution |
GATA4 | Abcam | ab84593 (rabbit polyclonal) | GATA4-Primary antibody- 1:100 dilution, Secondar antibody- 1:200 dilution, in blocking solution |
MEF2C | Santa Cruz | sc-13268 (goat polyclonal) | MEF2C-Primary antibody- 1:50 dilution, Secondar antibody- 1:200 dilution, in blocking solution |
Troponin I | Millipore | MAB1691 (mouse monoclonal) | Troponin I-Primary antibody- 1:100 dilution, Secondar antibody- 1:200 dilution, in blocking solution |
Actinin | Millipore | MAB1682 (mouse monoclonal) | Actinin-Primary antibody- 1:100 dilution, Secondar antibody- 1:200 dilution, in blocking solution |
ANP | Millipore | AB5490 (mouse polyclonal) | ANP-Primary antibody- 1:100 dilution, Secondar antibody- 1:200 dilution, in blocking solution |
Alex Fluor-488 checken anti-rabbit | Life technology | Ref no. A21441 | |
Alex Fluor-594 goat anti-rabbit | Life technology | Ref no. A11012 | |
Alex Fluor-594 rabbit anti-goat | Life technology | Ref no. A11078 | |
Alex Fluor-488 checken anti-mouse | Life technology | Ref no. A21200 | |
Alex Fluor-594 checken anti-goat | Life technology | Ref no. A21468 | |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Culture medium: | |||
CSC maintenance medium | Millipore | SCM101 | Note: For CSC culture, PBS or incomplete DMEM medium was used for washing the cells |
cardiomyocytes differentiation medium | Millipore | SCM102 | |
DMEM | Sigma-Aldrich | D5546 | |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Cell Isolation buffer: | |||
polysucrose and sodium diatrizoate solution (Histopaque1077) | Sigma | 10771 | |
HBSS | Gibco | 2018-03 | |
Collagenase I | Sigma | C0130 | |
Dispase solution | STEMCELL Technologies | 7913 | |
PBS | LONZA | S1226 | |
StemPro Accutase Cell Dissociation Reagent | Thermoscientific | A1110501 | |
Other reagents: | |||
BSA | Sigma | A7030 | |
Normal checken serum | Vector laboratory | S3000 | |
DAPI solution | Applichem | A100,0010 | Dapi, working concentration-1 µg/mL |
Trypan blue | Biorad | 145-0013 | |
Trypsin | Sigma | T4049 | |
StemPro Accutase Cell Dissociation Reagent | Thermo Fisher Scientific | A1110501 | |
Formaldehyde | Sigma | 158127 | |
Triton X-100 | ACROS | Cas No. 900-293-1 | |
Tween 20 | Fisher Sceintific | Lot No. 160170 | |
Ethanol | Thermo Scientific | ||
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Tissue culture materials: | |||
100 mm petri dish | Thermo Scientific | ||
6-well plate | Thermo Scientific | ||
24-well plate | Thermo Scientific | ||
T-25 flask | Thermo Scientific | ||
T-75 flask | Thermo Scientific | ||
15 ml conical tube | Thermo Scientific | ||
50 mL conical tube | Thermo Scientific | ||
40 µm cell stainer | Fisher Scientific | 22363547 | |
100 µm cell stainer | Fisher Scientific | 22363549 | |
0.22 µm filter | Fisher Scientific | 09-719C | |
10 mL syring | BD | Ref no. 309604 | |
10 µL, 200 µL, 1000 µL pipette tips | Fisher Scientific | ||
5 mL, 10mL, 25 mL disposible plastic pipette | Thermo Scientific | ||
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Instruments | |||
Centrufuge machine | Thermo Scientific | LEGEND X1R centrifuge | |
EVOS microscope | Life technology | ||
Automated cell counter | Biorad | ||
Cell counting slide | Biorad | 145-0011 | |
Pippte aid | Thermo Scientific | S1 pipet filler | |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Surgical Instruments: | |||
Surgical scissors | Fine Scientific Tool | ||
Fine surgical scissors | Fine Scientific Tool | ||
Curve shank forceps | Fine Scientific Tool | ||
Surgical blade | Fine Scientific Tool |