Characterization of Human Induced Pluripotent Stem Cells

Abstract

Induced pluripotent stem cells (iPSC) are cells reprogrammed from somatic cells with a set of defined factors. Induced pluripotent stem cells have promising applications in cell and tissue modeling, drug screening, and possibly also in future regenerative therapies. iPS cells exhibit characteristics and potency similar to embryonic stem cells and similar methods are employed to characterize and differentiate them. The objective of this study was to confirm the quality of the iPS cell lines for use in research. The purpose of the study was to characterize qualitatively six iPS cell lines with respect to pluripotency using immunocytochemistry, polymerase chain reaction, and microscopy.

The expression of viral transgenes, endogenous pluripotency markers, and germ layer related genes was studied with PCR after reverse transcription. The expression of pluripotency marker proteins was analyzed with indirect immunofluorescence staining. Cell colony morphology was assessed with visual microscopy.

Each of the six cell lines were successfully characterized. All lines exhibited all or nearly all of the pluripotency markers and at least one marker for each germ layer. No transgene activity was observed. Colony morphology was characteristic for human pluripotent stem cells.

The results indicated that all cell lines studied were pluripotent stem cell lines and may thus be applied in research protocols. The origin of problems encountered with individual samples in PCR remains unknown but may imply the need for additional examination. To further study the possible differences in the gene expression results with different concentrations, a high-yielding RNA extraction protocol must be devised.

Indusoidut pluripotentit kantasolut (iPS-solut) ovat uudelleenohjelmoituja soluja, jotka on tuotettu kuljettamalla tietyt transkriptiotekijät erilaistuneeseen soluun. iPS-soluilla on lukuisia lupaavia käyttökohteita, kuten solu- ja kudosmallinnus, lääkeainetutkimukset sekä tulevaisuudessa mahdollisesti myös kliiniset hoidot. Indusoidut pluripotentit kantasolut ja alkion kantasolut ovat piirteiltään samankaltaisia ja niiden karakterisoinnissa ja erilaistamisessa hyödynnetään samoja menetelmiä. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli varmistaa tutkimuksessa käytettävien iPS-solulinjojen laatu. Työn tarkoitus oli kvalitatiivisesti karakterisoida kuusi iPS-solulinjaa pluripotenssitekijöiden osalta käyttäen polymeraasiketjureaktiota, immunofluoresenssivärjäystä ja mikroskopointia.

Työssä tutkittiin virusperäisten siirtogeenien, solujen omien pluripotenssigeenien sekä alkiokerrosten geenien ilmentymistä PCR-tekniikalla. Pluripotenssitekijöiden ilmentymistä proteiinitasolla tutkittiin immunofluoresenssivärjäyksellä. Solukolonioiden muoto tutkittiin mikroskoopilla.

Kaikki karakterisoidut solulinjat ilmensivät lähes kaikkia tutkittuja pluripotenssitekijöitä. Virusperäiset siirtogeenit eivät olleet aktiivisia. Kolonioiden morfologia oli pluripotenteille kantasoluille tyypillinen.

Saatujen tulosten perusteella kaikki tutkitut solulinjat ovat pluripotentteja kantasolulinjoja ja niitä voidaan käyttää tutkimuksessa. PCR-analyyseihin liittyneiden ongelmien syitä ei tiedetä, mutta menetelmää voidaan tarvittaessa pyrkiä kehittämään. Geeniekspression erojen vertailemiseksi eri RNA-konsentraatioilla tulee kehittää paremman saannon tuottava eristysmenetelmä.