Creation of Embryoid Bodies from iPSCs using Complete KnockOut™ Serum Replacement Feeder-Free Medium

介绍

2006年人们发现人和小鼠的成纤维细胞能够经过重编程而生成 iPS 细胞 (1-3),其特性与胚胎干细胞十分相似,从而成为用于药物发现、细胞治疗和基础研究的多能细胞的宝贵新来源。

GIBCO® 培养基及试剂多年来一直处于多能干细胞研究的前沿。添加 KnockOut™ 血清替代物的 KnockOut™ DMEM 是用于胚胎干细胞及 iPS 细胞培养的首选培养基 (3-9)。

拟胚体是漂浮的 iPSC 球形集落。可使用拟胚体测试细胞的多能性。因此,若使集落以 EB 形式生长,可检测细胞的分化潜能。EB 可通过正常传代形成,但不是将细胞铺于新鲜的 Geltrex 包被培养皿中,而是将其铺于未经组织培养处理的培养皿中以防止贴壁。EB 培养基中不添加 bFGF。

目的

以下实验方案提供了使用 KnockOut™ 血清替代物 EB 完全培养基分化诱导多能干细胞 (iPS) 的说明。

材料

  • 无菌组织培养通风橱
  • 设置为 37°C 的培养箱
  • 移液辅助器
  • 设置为 37°C 的水浴
  • 无菌血清移液器(5 mL、10 mL)
  • 15 mL 离心管
  • 60 mm 经组织培养处理的培养皿
  • 60 mm 或 100 mm 未经组织培养处理的培养皿

实验方案

注:为保持无菌培养条件,本实验方案中的所有步骤均采用无菌实验室规范在层流罩下进行。

在开始之前,确保任何培养基均已平衡至 37°C,并进行适当的气体平衡。

制备 KSR EB 完全培养基

  1. 要制备 100 mL KnockOut™ 血清替代物 EB 完全培养基,请在无菌条件下混合下表中列出的组分。

    组分
    储备液浓度
    最终浓度
    用量
    Knockout™ DMEM/F12(货号 12660-012)
    -
    1X
    78 mL
    GlutaMAX™ -I(货号 35050-061)
    200 mM
    2 mM
    1 mL
    KnockOut™ SR(货号 10828-028)
    -
    20%
    20 mL
    非必需氨基酸(货号 11140-076)
    10 mM
    0.1 mM
    1

    注:KSR EB 培养基可在 2-8°C 下制备并储存最长2周。

  2. 在对完全培养基预先进行温度和气体平衡之前,先在无菌条件下加入所需用量的 2-巯基乙醇(55 mM 储备液浓度),使最终浓度为 0.1 mM。例如,要制备 100 mL KSR-FF 培养基,加入 182 μL 55 mM 2-巯基乙醇(1:550 稀释);或者,可将 2-巯基乙醇加入 1X 完全培养基中,并在 2–8°C 下储存最长1周。
  3. 将当天所需的适量(见表1)KSR EB 培养基分装至预热至 37°C 的离心管中。

在无饲养层条件下传代 iPS 细胞


  1. 在显微镜下观察在无 KSR 饲养层完全培养基中生长的人 iPSC,确认细胞达 70-80% 融合度,可进行传代培养。

    注:如果集落过密或过大,则分化增强。

  2. 在传代培养物之前,切下并去除任何分化的 iPSC 或 hESC 集落。
  3. 在 37 °C 水浴中预热所需用量的分散酶。有关所需用量的详细信息,请参见下表1。
  4. 在 37°C 水浴中预平衡所需用量的 KSR-EB 培养基15分钟。有关所需用量的详细信息,请参见下表1。
  5. 用移液器从培养皿中吸出用过的培养基,并用 D-PBS 冲洗细胞两次。
  6. 向培养皿中轻轻加入预热的分散酶溶液(例如,每 60 mm 培养皿加入 1 mL 分散酶溶液)。涡旋培养皿以包被整个细胞表面。
  7. 将培养皿在 37°C 下孵育3分钟。
  8. 从培养箱中取出培养皿,吸出分散酶溶液,并用 D-PBS 轻轻洗涤细胞。
  9. 使用细胞刮刀将细胞从培养皿表面轻轻刮下,并将细胞转移至 15 mL 无菌离心管中。
  10. 用 DPBS 冲洗培养皿两次,轻轻“冲下”任何未解离的细胞。将冲洗液与细胞合并至 15 mL 试管中。
  11. 在室温下以 200 × g 离心试管5分钟,使细胞沉淀。
  12. 在不扰动细胞沉淀的情况下小心吸出上清液并弃去。
  13. 轻弹试管,使细胞沉淀完全脱离试管底部。
  14. 使用 5 mL 血清移液器将细胞轻轻重悬于预平衡的 KSR-EB 完全培养基中。切勿捣碎。注:本步骤的关键是轻轻重悬细胞,切勿用力,以免损伤细胞。
  15. 可将一个 60 mm 培养皿的细胞转移至一个 60 mm EB 培养皿或一个 100 mm EB 培养皿中。将细胞接种于 60 mm 或 100 mm 未经组织培养处理的培养皿上。
  16. 将培养皿置于 37°C、含 4-6% CO2 潮湿空气的培养箱中。
  17. 每隔一天更换一次 EB 培养基,方法是吸出培养皿中的全部培养基,并将其转移到离心管中。将该离心管放在通风橱中,让细胞沉降至管底(约5分钟)。然后,使用移液器吸出离心管中的上清液,将其替换为新鲜平衡的 KSR EB 培养基。将细胞放回同一培养皿中。
  18. 继续每隔一天更换一次培养基。EB 将随时间不断生长。
  19. 或者,4天后,将细胞等分转移至 2 x 100 mm 经组织培养处理的培养皿中进行贴壁。EB 贴壁可进一步将细胞分化为各种细胞类型。
  20. 随着时间的推移,以相同的时间表进行换液,但是随着细胞的扩增,每皿的培养基量可能需要增加 50% 或 100%。
  21. 让细胞增殖14天和21天,或更长时间。可以收获整个 EB 培养皿进行分析。

表1 - 推荐用量

组分
35 mm 培养皿
60 mm 培养皿
100 mm 培养皿
KSR EB 完全培养基
-
5 mL
10 mL
分散酶
0.5 mL
1 mL
3 - 4 mL
用于冲洗的 DPBS
2 mL
4 mL
10 mL


预期结果

图1:不同时间点(第3天、第7天、第9天和第16天)的拟胚体(放大倍数均为40倍)。球体逐渐变成细胞团,转移到经组织培养处理的培养皿后将最终贴壁和分化。

参考文献

  • Takahashi, K. et al.(2006) Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors.Cell 126:663–676.
  • Takahashi, K. et al.(2007) Induction of pluripotent stem cells from adult human fibroblasts by defined factors.Cell 131:861–872.
  • Yu, J. et al.(2007) Induced pluripotent stem cell lines derived from human somatic cells.Science 318 :1917–1920.
  • Maherali, N. et al.(2008) Guidelines and techniques for the generation of induced pluripotent stem cells.Cell Stem Cell 3:595–605.
  • Li, W. et al.(2009) Generation of rat and human induced pluripotent stem cells by combining genetic reprogramming and chemical inhibitors.Cell Stem Cell 4:16–19.
  • Liao, J. et al.(2009) Generation of induced pluripotent stem cell lines from adult rat cells.Cell Stem Cell 4:11–15.
  • Dimos, J.T. et al.(2008) Induced pluripotent stem cells generated from patients with ALS can be differentiated into motor neurons.Science 321:1218–1221.
  • Aasen, T. et al.(2008) Efficient and rapid generation of induced pluripotent stem cells from human keratinocytes.Nat Biotechnol 26:1276–1284.
  • Park, I.H. et al.(2008) Generation of human-induced pluripotent stem cells.Nat Protoc 3:1180–1186.

附录

KnockOut DMEM/F12 和 GlutaMAX™ 可替换为以下替代物:

1. 含 GlutaMAX™-I 的 DMEM/F-12(货号 10565-018)

要使用含 GlutaMAX™-I 的 DMEM/F-12(货号 10565-018)制备 100 mL KnockOut™ 血清替代物 EB 完全培养基,请在无菌条件下混合下表中列出的组分。

组分
储备液浓度
最终浓度用量
含 GlutaMAX™-I 的 DMEM/F12(货号
10565-018)
-
1X
79 mL
KnockOut™ SR(货号 10828-028)
-
20%
20 mL
非必需氨基酸(货号 11140-076)
10 mM
0.1 mM
1 mL

2. KnockOut™ DMEM(货号 10829-018)和 GlutaMAX™-I(货号 35050-061)

要使用 KnockOut™ DMEM (货号 10829-018)制备 100 mL KnockOut™ 血清替代物 EB 完全培养基,请在无菌条件下将下表中列出的组分混合在一起。

组分
储备液浓度
最终浓度
用量
KnockOut™ DMEM(货号 10829-018)
-
1X
78 mL
GlutaMAX™ -I(货号 35050-061)
200 mM
2 mM
1 mL
KnockOut™ SR(货号 10828-028)-
20%
20 mL
非必需氨基酸(货号 11140-076)10 mM
0.1 mM
1 mL

用于收获 hESC/iPSC 的解离酶/工具

解离酶/工具
应用
建议浓度
StemPro® EZPassage™ 工具(货号 23181-010)
手动传代
一次性无菌工具
StemPro® Accutase®(货号 A11105-01)
传代后形成单层细胞、解离成单细胞
1X 即用型(37°C 下孵育 1-2 分钟)
分散酶(货号 17105-041)
传代后形成集落样形态
2 mg/mL,37°C 下孵育 2-3 分钟
TrypLE™ Express(货号 12604-021)
解离成单细胞
1X 即用型
LT122

仅供科研使用,不可用于诊断目的。