Seguimiento de la diferenciación de células madre en el contexto de estimulación optogenética automatizada.
Año de publicación:
2011
Identificación de PubMed:
21280159
Subvenciones de financiación:
Resumen público:
Se ha demostrado que la despolarización de la membrana desempeña un papel importante en la diferenciación neuronal de las células madre y en la supervivencia y función de las neuronas maduras. Aquí, introducimos una opsina microbiana en las ESC y desarrollamos tecnología optogenética para aplicaciones de ingeniería de células madre, con un sistema automatizado para la modulación no invasiva de la diferenciación de las ESC que emplea un control optogenético rápido del flujo de iones. Las ESC de ratón se transdujeron de forma estable con proteína fluorescente amarilla canalrodopsina-2 (ChR2) y se purificaron mediante clasificación de células activadas por fluorescencia (FACS). La iluminación de los ChR2-ESC resultantes con pulsos de luz azul desencadenó corrientes internas. Estas ESC marcadas conservaron la capacidad de diferenciarse en neuronas maduras funcionales, evaluadas por la presencia de corrientes de sodio dependientes de voltaje, potenciales de acción, transmisión sináptica excitadora rápida y expresión de proteínas neuronales maduras y morfología neuronal. Diseñamos y probamos un aparato para estimular ópticamente ChR2-ESC durante la diferenciación neuronal crónica, con conmutación óptica de alta velocidad en un escenario robótico personalizado con cámara ambiental para estimulación e imágenes automatizadas durante días, con seguimiento para una mayor expresión de marcadores neuronales y neuronales. Estos datos apuntan a usos potenciales de la tecnología ChR2 para el control óptico no invasivo crónico y temporalmente preciso de las ESC tanto in vitro como in vivo, que van desde el control no invasivo de la diferenciación de células madre hasta la evaluación causal de la contribución específica de las células trasplantadas a la función de los tejidos y las redes.
Resumen científico:
Se ha demostrado que la despolarización de la membrana desempeña un papel importante en la diferenciación neuronal de las células madre y en la supervivencia y función de las neuronas maduras. Aquí, introducimos una opsina microbiana en las ESC y desarrollamos tecnología optogenética para aplicaciones de ingeniería de células madre, con un sistema automatizado para la modulación no invasiva de la diferenciación de las ESC que emplea un control optogenético rápido del flujo de iones. Las ESC de ratón se transdujeron de forma estable con proteína fluorescente amarilla canalrodopsina-2 (ChR2) y se purificaron mediante clasificación de células activadas por fluorescencia (FACS). La iluminación de los ChR2-ESC resultantes con pulsos de luz azul desencadenó corrientes internas. Estas ESC marcadas conservaron la capacidad de diferenciarse en neuronas maduras funcionales, evaluadas por la presencia de corrientes de sodio dependientes de voltaje, potenciales de acción, transmisión sináptica excitadora rápida y expresión de proteínas neuronales maduras y morfología neuronal. Diseñamos y probamos un aparato para estimular ópticamente ChR2-ESC durante la diferenciación neuronal crónica, con conmutación óptica de alta velocidad en un escenario robótico personalizado con cámara ambiental para estimulación e imágenes automatizadas durante días, con seguimiento para una mayor expresión de marcadores neuronales y neuronales. Estos datos apuntan a usos potenciales de la tecnología ChR2 para el control óptico no invasivo crónico y temporalmente preciso de las ESC tanto in vitro como in vivo, que van desde el control no invasivo de la diferenciación de células madre hasta la evaluación causal de la contribución específica de las células trasplantadas a la función de los tejidos y las redes.