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小C讲堂第29讲——iPSC 3D细胞球培养神器

 


人诱导多能干细胞(hiPSC)来源的类胚体(EBs)是三维的多细胞球体,在hiPSC分化效率和类器官建立方面具有显著优势。当hiPSC悬浮培养于特定培养基中,细胞会自发聚集且分化形成类胚体(EBs),类胚体包含三胚层,即内胚层,中胚层和外胚层。相比于将hiPSC2D培养,悬浮培养条件下的多细胞结构更好地再现了体内细胞与细胞之间的相互作用,从而增强细胞间交流和物质交换。iPSC来源的类器官可为药物预测筛选提供可靠的渠道,以帮助个体化治疗。已有文献报道,EBs的质量会影响iPSC来源类器官的稳定性和可行性。因此,为了进一步推进类器官其为药物筛选功能,需要生产出形状和大小均一的高通量类胚体(EBs)。

 

多种方法可以伴随特定特定培养基将iPSC生成EBs。传统的方法比如在培养皿中静态悬浮培养或者使用悬滴法生成EB,但是通常球体大小不均一,且可能存在不稳定的分化。新的平台也已被开发,将hiPSC单细胞接种于尺寸确定的微孔(也叫微腔或者微空间),可以形成大小和形态均一的EBs。本期,小C将与大家分享一款基于此原理的微腔板,即康宁Elplasia板,其每个孔中带有大量尺寸均一的微腔,具有康宁超低吸附(ULA)专利表面,可以批量生产尺寸均一的3D球体。


康宁Elplasia培养板提供6孔、24孔、96孔和384孔四种规格,每一个孔中含有大量微腔,根据规格不同每孔可产生79到15000+个球,重现性好,通过简单的“即插即用”方法可以用来批量生产3D培养物。本文验证了在康宁Elplasia板中从hiPSC自发形成球状体,随后产生分化均匀且大小均一的类胚体(EBs),方法如图1。

图1:利用康宁Elplasia24孔板生产iPSC球体和类胚体(EBs)的步骤示意图。

实验结果



2:图中显示的是微腔中形成的球体。选用DYR0100细胞系的四个接种密度,在康宁24Elplasia板中培养3天形成的iPSC球体。(明场:A=Day1B=Day2;荧光:C=Day3Scale bar is 200 μm.

图3:四个接种密度下,Elplasia板微腔中的iPSC球体(第1至3天)和类胚体(EBs)(第4至6天)显示出一致的球体直径。(数据显示了20个独立微腔的平均标准误差。)
接种密度在每微腔100-1000个细胞的范围中,第3天达到的球体直径约160-275 µm。可以通过调节接种密度来控制球体大小。

图4:iPSC球体(培养第三天)显示出多能性标志基因的强表达。A:Oct4转录因子表达于整个球体;B:流式分析iPSC球体中SSEA+阳性的细胞数量高达96%以上。

图5:iPSC来源的EBs(培养第六天)显示三个胚层标志基因的表达。A:明场;B:AFP甲胎蛋白(内胚层);C:平滑肌肌动蛋白(中胚层);D:β微管蛋白(外胚层)

图6:培养六天得到的类胚体EBs显示出大小形态均一性。图中显示的是Elplasia 24孔板中一个孔的放大图像,视野中可以看到每个微腔中的球体。(放大倍数:100X,比例尺:200 µm)

实验结论



  • 康宁Elplasia培养板可以支持iPSC自发聚集生成球体并进一步衍生形成类胚体EBs,且大小和形态均一,培养过程简单,只需要6天。

  • 通过调节初始接种密度可以控制iPSC球体和类胚体(EBs)的尺寸大小。

  • 培养中,iPSC球体强表达了干性标记基因;类胚体(EBs)表达出三个胚层的标记基因,表明了其特定细胞谱系的分化。

  • 本文使用的是康宁Elplasia 24孔板圆底板,每孔含有554个微腔,每块板生成的类胚体数量平均超过13000个。康宁Elplasia培养板可以用来批量可重复性生产高质量且均一的类胚体(EBs),后续可以作为药物发现和功能筛选的有利工具。

 

康宁Elplasia培养板订购信息:

 

文章来源于康宁生命科学

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