Published May 11, 2018 | Version v1
Publication Open

High-efficiency derivation of human embryonic stem cell lines using a culture system with minimized trophoblast cell proliferation

Description

Due to their extensive self-renewal and multilineage differentiation capacity, human embryonic stem cells (hESCs) have great potential for studying developmental biology, disease modeling, and developing cell replacement therapy. The first hESC line was generated in 1998 by culturing inner cell mass (ICM) cells isolated from human blastocysts using an immunosurgery technique. Since then, many techniques including mechanical ICM isolation, laser dissection, and whole embryo culture have been used to derive hESC lines. However, the hESC derivation efficiency remains low, usually less than 50%, and it requires a large number of human embryos to derive a significant number of hESC lines. Due to a shortage of and restricted access to human embryos, a novel approach with better hESC derivation efficiency is badly needed to decrease the number of embryos used.We hypothesized that the low hESC derivation efficiency might be due to extensive proliferation of trophoblast (TE) cells which could interfere with ICM proliferation. We therefore developed a methodology to minimize TE cell proliferation by culturing ICM in a feeder-free system for 3 days before transferring them onto feeder cells.This minimized trophoblast cell proliferation (MTP) technique could be successfully used to derive hESCs from normal, abnormal, and frozen-thawed embryos with better derivation efficiency of more than 50% (range 50-100%; median 70%).We successfully developed a better hESC derivation methodology using the "MTP" culture system. This methodology can be effectively used to derive hESCs from both normal and abnormal embryos under feeder-free conditions with higher efficiency when compared with other methodologies. With this methodology, large-scale production of clinical-grade hESCs is feasible.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

نظرًا لقدرتها الواسعة على التجديد الذاتي والتمايز متعدد الطبقات، فإن الخلايا الجذعية الجنينية البشرية (hESCs) لديها إمكانات كبيرة لدراسة البيولوجيا التنموية، ونمذجة الأمراض، وتطوير العلاج ببدائل الخلايا. تم إنشاء أول خط hESC في عام 1998 من خلال زراعة خلايا كتلة الخلية الداخلية (ICM) المعزولة عن الكيسات الأريمية البشرية باستخدام تقنية الجراحة المناعية. منذ ذلك الحين، تم استخدام العديد من التقنيات بما في ذلك العزل الميكانيكي لـ ICM، والتشريح بالليزر، وزراعة الجنين بالكامل لاشتقاق خطوط hESC. ومع ذلك، لا تزال كفاءة اشتقاق hESC منخفضة، وعادة ما تكون أقل من 50 ٪، وتتطلب عددًا كبيرًا من الأجنة البشرية لاستخلاص عدد كبير من خطوط hESC. بسبب النقص في الأجنة البشرية وتقييد الوصول إليها، هناك حاجة ماسة إلى نهج جديد مع كفاءة اشتقاق أفضل لـ hESC لتقليل عدد الأجنة المستخدمة. افترضنا أن كفاءة اشتقاق hESC المنخفضة قد تكون بسبب الانتشار الواسع لخلايا الأرومة الغاذية (TE) التي يمكن أن تتداخل مع انتشار ICM. لذلك قمنا بتطوير منهجية لتقليل تكاثر خلايا TE عن طريق زراعة ICM في نظام خالٍ من المغذيات لمدة 3 أيام قبل نقلها إلى خلايا التغذية. يمكن استخدام تقنية تكاثر خلايا الأرومة الغاذية (MTP) المصغرة هذه بنجاح لاستخلاص الخلايا الجذعية المكونة للأرومة الغاذية من الأجنة العادية وغير الطبيعية والمجمدة مع كفاءة اشتقاق أفضل تزيد عن 50 ٪ (النطاق 50-100 ٪ ؛ متوسط 70 ٪). لقد نجحنا في تطوير منهجية اشتقاق أفضل للخلايا الجذعية المكونة للأرومة الغاذية باستخدام نظام استنبات "MTP". يمكن استخدام هذه المنهجية بفعالية لاستخلاص hESCs من كل من الأجنة الطبيعية وغير الطبيعية في ظل ظروف خالية من المغذيات بكفاءة أعلى عند مقارنتها بالمنهجيات الأخرى. باستخدام هذه المنهجية، يصبح الإنتاج واسع النطاق لـ hESCs من الدرجة السريرية ممكنًا.

Translated Description (French)

En raison de leur grande capacité d'auto-renouvellement et de différenciation multiligne, les cellules souches embryonnaires humaines (CSEh) ont un grand potentiel pour étudier la biologie du développement, la modélisation des maladies et le développement d'une thérapie de remplacement cellulaire. La première lignée hESC a été générée en 1998 par culture de cellules de masse cellulaire interne (ICM) isolées à partir de blastocystes humains à l'aide d'une technique d'immunochirurgie. Depuis lors, de nombreuses techniques, y compris l'isolation mécanique ICM, la dissection au laser et la culture d'embryons entiers, ont été utilisées pour dériver des lignées hESC. Cependant, l'efficacité de la dérivation des CSEh reste faible, généralement inférieure à 50 %, et il faut un grand nombre d'embryons humains pour dériver un nombre important de lignées de CSEh. En raison d'une pénurie et d'un accès restreint aux embryons humains, une nouvelle approche avec une meilleure efficacité de dérivation des CSEh est absolument nécessaire pour diminuer le nombre d'embryons utilisés. Nous avons émis l'hypothèse que la faible efficacité de dérivation des CSEh pourrait être due à une prolifération étendue des cellules trophoblastes (TE) qui pourraient interférer avec la prolifération de la MCI. Nous avons donc développé une méthodologie pour minimiser la prolifération des cellules TE en cultivant ICM dans un système sans nourricier pendant 3 jours avant de les transférer sur des cellules nourricières. Cette technique de prolifération des cellules trophoblastiques minimisée (MTP) pourrait être utilisée avec succès pour dériver les CSEh à partir d'embryons normaux, anormaux et congelés-dégelés avec une meilleure efficacité de dérivation de plus de 50% (plage 50-100% ; médiane 70%). Nous avons développé avec succès une meilleure méthodologie de dérivation des CSEh en utilisant le système de culture « MTP ». Cette méthodologie peut être utilisée efficacement pour dériver des CSEh à partir d'embryons normaux et anormaux dans des conditions sans mangeoire avec une plus grande efficacité par rapport à d'autres méthodologies. Avec cette méthodologie, la production à grande échelle de CSEh de qualité clinique est réalisable.

Translated Description (Spanish)

Debido a su amplia capacidad de autorrenovación y diferenciación multilinaje, las células madre embrionarias humanas (hESC) tienen un gran potencial para estudiar la biología del desarrollo, el modelado de enfermedades y el desarrollo de la terapia de reemplazo celular. La primera línea de hESC se generó en 1998 mediante el cultivo de células de masa celular interna (ICM) aisladas de blastocistos humanos utilizando una técnica de inmunocirugía. Desde entonces, se han utilizado muchas técnicas, incluido el aislamiento mecánico de ICM, la disección con láser y el cultivo de embriones completos, para obtener líneas de hESC. Sin embargo, la eficiencia de derivación de hESC sigue siendo baja, generalmente inferior al 50%, y requiere un gran número de embriones humanos para derivar un número significativo de líneas de hESC. Debido a la escasez y al acceso restringido a los embriones humanos, se necesita urgentemente un enfoque novedoso con una mejor eficiencia de derivación de hESC para disminuir el número de embriones utilizados. Presumimos que la baja eficiencia de derivación de hESC podría deberse a una amplia proliferación de células trofoblásticas (TE) que podrían interferir con la proliferación de ICM. Por lo tanto, desarrollamos una metodología para minimizar la proliferación de células TE cultivando ICM en un sistema sin alimentador durante 3 días antes de transferirlas a células alimentadoras. Esta técnica de proliferación celular de trofoblastos (MTP) minimizada podría usarse con éxito para derivar hESC de embriones normales, anormales y congelados-descongelados con una mejor eficiencia de derivación de más del 50% (rango 50-100%; mediana 70%). Desarrollamos con éxito una mejor metodología de derivación de hESC utilizando el sistema de cultivo "MTP". Esta metodología se puede utilizar de manera efectiva para derivar hESC de embriones normales y anormales en condiciones libres de alimentadores con mayor eficiencia en comparación con otras metodologías. Con esta metodología, es factible la producción a gran escala de hESC de grado clínico.

Files

s13287-018-0866-5.pdf

Files (5.7 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:8cda9c80dac2b64a0dcfee6fbb2e1ec5
5.7 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
اشتقاق عالي الكفاءة لخطوط الخلايا الجذعية الجنينية البشرية باستخدام نظام استزراع مع تقليل تكاثر الخلايا الجذعية المغذية
Translated title (French)
Dérivation à haut rendement de lignées de cellules souches embryonnaires humaines à l'aide d'un système de culture avec prolifération minimale des cellules trophoblastiques
Translated title (Spanish)
Derivación de alta eficiencia de líneas de células madre embrionarias humanas utilizando un sistema de cultivo con proliferación de trofoblastos minimizada

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2801424601
DOI
10.1186/s13287-018-0866-5

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Thailand

References

  • https://openalex.org/W1639816383
  • https://openalex.org/W1812829745
  • https://openalex.org/W1963813674
  • https://openalex.org/W1967546211
  • https://openalex.org/W1973776312
  • https://openalex.org/W1974321663
  • https://openalex.org/W1978590853
  • https://openalex.org/W1987774343
  • https://openalex.org/W1988865085
  • https://openalex.org/W1991696416
  • https://openalex.org/W1999951054
  • https://openalex.org/W2001499488
  • https://openalex.org/W2001822743
  • https://openalex.org/W2008751481
  • https://openalex.org/W2009826731
  • https://openalex.org/W2011825027
  • https://openalex.org/W2030138246
  • https://openalex.org/W2031536029
  • https://openalex.org/W2038154694
  • https://openalex.org/W2039181101
  • https://openalex.org/W2039578770
  • https://openalex.org/W2040170988
  • https://openalex.org/W2048722178
  • https://openalex.org/W2054174339
  • https://openalex.org/W2056795346
  • https://openalex.org/W2060245619
  • https://openalex.org/W2063052421
  • https://openalex.org/W2072990456
  • https://openalex.org/W2073124183
  • https://openalex.org/W2074645865
  • https://openalex.org/W2086943348
  • https://openalex.org/W2096759308
  • https://openalex.org/W2104027922
  • https://openalex.org/W2104455130
  • https://openalex.org/W2125751818
  • https://openalex.org/W2125987139
  • https://openalex.org/W2133381977
  • https://openalex.org/W2154510774
  • https://openalex.org/W2155734183
  • https://openalex.org/W2160077902
  • https://openalex.org/W2162610003
  • https://openalex.org/W2164899730
  • https://openalex.org/W2258066394
  • https://openalex.org/W2301732591
  • https://openalex.org/W2339107526
  • https://openalex.org/W2396086260
  • https://openalex.org/W2415398618
  • https://openalex.org/W2466711688
  • https://openalex.org/W2509029137
  • https://openalex.org/W2524056803
  • https://openalex.org/W2528146780
  • https://openalex.org/W2612309903