Stem Cells and Development  Optimizing Human Induced Pluripotent Stem Cell Expansion in Stirred Suspension Culture (DOI: 10.1089/scd.2017.0090)  This paper has been peer‐reviewed and accepted for publication, but has yet to undergo copyediting and proof correction. The final published version may differ from this proof. 

Stem Cells and Development Optimizing Human Induced Pluripotent Stem Cell Expansion in Stirred Suspension Culture (doi: 10.1089/scd.2017.0090) This article has been peer-reviewed and accepted for publication, but has yet to undergo copyediting and proof correction. The final published version may differ from this proof. Downloaded by Gothenburg University Library from online.liebertpub.com at 10/12/17. For personal use only. Page 1 of 40 Stem Cells and Development

 

 

© Mary Ann Liebert, Inc. 

DOI: 10.1089/scd.2017.0090 

1

Optimizing Human Induced Pluripotent Stem Cell Expansion in  Stirred Suspension Culture   

Guoliang Meng, Shiying Liu, Anna Poon, Derrick Rancourt  Department of Biochemistry and Molecular Biology 

University of Calgary, Calgary, AB, Canada, T2N 4N1   

Running title: Suspension Culture of hiPSCs 

Corresponding author: Derrick E. Rancourt, Department of Biochemistry & Molecular 

biology, 

Faculty of Medicine, University of Calgary, 3330 Hospital Dr. NW, Calgary, Alberta, T2N 

4N1. 

[email protected] 

 

2  Human  induced  pluripotent  stem  cells  (hiPSCs)  hold  great  hopes  for  application  in  regenerative medicine due to their inherent capacity to self‐renew and differentiate into  Stem Cells and Development  Optimizing Human Induced Pluripotent Stem Cell Expansion in Stirred Suspension Culture (DOI: 10.1089/scd.2017.0090)  This paper has been peer‐reviewed and accepted for publication, but has yet to undergo copyediting and proof correction. The final published version may differ from this proof. 

Stem Cells and Development Optimizing Human Induced Pluripotent Stem Cell Expansion in Stirred Suspension Culture (doi: 10.1089/scd.2017.0090) This article has been peer-reviewed and accepted for publication, but has yet to undergo copyediting and proof correction. The final published version may differ from this proof. Downloaded by Gothenburg University Library from online.liebertpub.com at 10/12/17. For personal use only.

Page 2 of 40

     

cells  from  the  three  embryonic  germ  layers.  For  clinical  applications,  a  large  quantity  of  hiPSCs produced in standardized and scalable culture processes is required. Several groups  including  ours  have  developed  methodologies  for  scaled‐up  hiPSC  production  in  stirred  bioreactors  in  chemically  defined  medium.  Here,  we  optimized  the  critical  steps  and  factors  that  affect  hiPSC  expansion  and  yield  in  stirred  suspension  cultures  including  inoculation  conditions,  seeding  density,  aggregate  size,  agitation  rate,  and  cell  passaging  method.  After  multiple  passages  in  stirred  suspension  bioreactors,  hiPSCs  remained  pluripotent, karyotypically normal, and capable of differentiating into all three germ layers.    Key words: stirred suspension bioreactor, human induced pluripotent stem cells (hiPSCs),  cell aggregate, agitation rate, seeding density   

 

     

3  Introduction  Human  induced  pluripotent  stem  cells  (hiPSCs)  hold  great  promise  for  regenerative  Stem Cells and Development  Optimizing Human Induced Pluripotent Stem Cell Expansion in Stirred Suspension Culture (DOI: 10.1089/scd.2017.0090)  This paper has been peer‐reviewed and accepted for publication, but has yet to undergo copyediting and proof correction. The final published version may differ from this proof. 

Stem Cells and Development Optimizing Human Induced Pluripotent Stem Cell Expansion in Stirred Suspension Culture (doi: 10.1089/scd.2017.0090) This article has been peer-reviewed and accepted for publication, but has yet to undergo copyediting and proof correction. The final published version may differ from this proof. Downloaded by Gothenburg University Library from online.liebertpub.com at 10/12/17. For personal use only.

Page 3 of 40

medicine as the pluripotent nature of these cells allow them to differentiate into virtually  any  cell  type  in  the  body  [1‐3].  Therapeutic  applications  of  hiPSCs  and  their  derivatives  require  large  quantities  of  cells  that  would  be  difficult  to  achieve  using  traditional  two‐ dimensional  culture.  Currently,  hiPSCs  are  derived  and  expanded  in  static  feeder‐ dependent  or  feeder‐free  culture  systems  which  have  several  disadvantages  such  as  limited cell yields and process control. In recent years, several groups have reported the  different culture systems for the scale‐up production of hiPSCs. Oh et al. first developed a  method for expanding human embryonic stem cells in suspension culture on microcarriers,  and this approach was later applied to the expansion of hiPSCs [4‐10].  Microcarriers provide a high surface‐to‐volume ratio for hiPSC attachment and expansion  [5].  Stirring  motion  in  the  microcarrier‐based  system  further  minimizes  the  heterogeneity  of  the culture environment and distribution of oxygen. There are currently different types of  microcarriers with variable cell attachment properties as well as bead‐to‐bead variability in  cell  confluency  [11].  To  further  minimize  variability  in  the  culture  system,  other  groups  have explored microcarrier‐free systems with different vessel types [12‐24].  Table 1 provides a summary of suspension‐based bioprocessing for hESC and hiPSC  expansion  including  the  current  study.  The  culture  vessels  mainly  fall  into  5  categories:  spinner  flask  with  a  magnetic  stir  bar  (NDS),  spinner  flask  with  a  glass  stirrer  pendulum  (Integra Biosciences), spinner flask with a suspended impeller (Corning), Erlenmeyer flask  on  an  orbital  shaker  (Corning),  and  bioreactor  systems  (DASGIP,  BioLevitator™).  Specific  operational protocols have been developed for these culture vessels with different hiPSC  expansion  rates.  Key  parameters  that  affect  cell  yield  are  cell  inoculation  condition,  cell  inoculation  density,  stirring  speed,  and  culture  period.  In  this  study,  we  systematically  assessed and optimized these parameters for our microcarrier‐free bioreactor system (Fig.  1)  with  chemically‐defined  medium,  mTeSR1.  A  strong  emphasis  was  placed  on  the  inoculation  condition  as  this  is  a  critical  initial  step  for  microcarrier‐free  systems  where  hiPSCs are grown and expanded as aggregates. 

4  Currently, two methods, single cell inoculation and aggregate inoculation, are used  for  the  initiation  of  microcarrier‐free  suspension  culture.  For  single  cell  inoculation,  Stem Cells and Development  Optimizing Human Induced Pluripotent Stem Cell Expansion in Stirred Suspension Culture (DOI: 10.1089/scd.2017.0090)  This paper has been peer‐reviewed and accepted for publication, but has yet to undergo copyediting and proof correction. The final published version may differ from this proof. 

Stem Cells and Development Optimizing Human Induced Pluripotent Stem Cell Expansion in Stirred Suspension Culture (doi: 10.1089/scd.2017.0090) This article has been peer-reviewed and accepted for publication, but has yet to undergo copyediting and proof correction. The final published version may differ from this proof. Downloaded by Gothenburg University Library from online.liebertpub.com at 10/12/17. For personal use only.

Page 4 of 40

     

dissociated  single  cells  are  transferred  directly  into  stirred  culture  vessel  and  then  aggregates  form  from  the  union  of  individual  cells  from  the  stirring/agitation.  The  aggregate inoculation method  employs pre‐formed aggregates  from static  culture,  which  are then transferred to the culture vessel for stirred suspension culture.  Variable  cell  yields  have  been  reported  using  the  two  inoculation  methods  with  some even lower than that from the static culture. Here, we compared the two methods  and developed a highly efficient method for aggregate formation in static suspension prior  to  cell  inoculation.  By  using  this  method,  majority  of  the  single  cells  participated  in  aggregate formation. We further examined the combinatorial effects of expansion period,  aggregation  size,  agitation  rate,  and  pH  on  the  number  of  viable  hiPSCs  in  stirred  suspension  culture.  Our  optimized  protocol  consistently  yielded  a  12‐fold  expansion  of  viable hiPSCs per culture run. The hiPSCs maintained their pluripotent state, differentiation  potential,  and  normal  karyotype  after  multiple  expansions  and  passages  in  suspension  culture.  Our  efforts  contribute  the  translation  of  scalable,  chemically‐defined  suspension  culture  systems  towards  good  manufacturing  practice  (GMP)  conditions  for  clinical  applications.      Materials and Methods  In  this  study,  the  suspension  culture  system  we  employed  includes  125mL  spinner  flasks  with a magnetic stir bar (NDS) (Fig. 1). Every experiment related to bioreactor culture was  performed in triplicate.    Static culture and maintenance of hiPSCs  We  cultured  hiPSC  lines,  4YA  and  4YF,  that  were  derived  from  infant  fibroblasts  (BJ  cell  lines) and reprogrammed using retrovirus 4 factors (OSKM) with EOS reporter. Both hiPSC  lines  have  normal  karyotypes  (46,  XY)  and  the  cells  were  obtained  from  Dr.  James  Ellis’  laboratory  at  the  University  of  Toronto  (Canada).  Cells  were  cultured  and  maintained  in  chemical defined, feeder free Matrigel/mTeSR1 system under standard culture conditions 

     

5  (37°C, 5% CO2, 95% relative humidity). We coated 35mm and 60mm  culture dishes with  hESC‐qualified  BD  Matrigel  (BD  Biosciences)  prior  to  cell  culture  for  at  least  2  hours  at  Stem Cells and Development  Optimizing Human Induced Pluripotent Stem Cell Expansion in Stirred Suspension Culture (DOI: 10.1089/scd.2017.0090)  This paper has been peer‐reviewed and accepted for publication, but has yet to undergo copyediting and proof correction. The final published version may differ from this proof. 

Stem Cells and Development Optimizing Human Induced Pluripotent Stem Cell Expansion in Stirred Suspension Culture (doi: 10.1089/scd.2017.0090) This article has been peer-reviewed and accepted for publication, but has yet to undergo copyediting and proof correction. The final published version may differ from this proof. Downloaded by Gothenburg University Library from online.liebertpub.com at 10/12/17. For personal use only.

Page 5 of 40

room temperature. Cells were grown on these Matrigel‐coated dishes containing complete  mTeSR1 medium (StemCell Technologies).  Cells  were  passaged  every  4  days  as  small  cell  clumps  via  enzymatic  and  mechanical  treatment.  Briefly, cultures were washed once with DMEM/F12 (Invitrogen) and then treated  with Dispase (1 mg/mL, StemCell Technologies). After incubating the culture dishes for 7‐9  minutes at 37°C, the hiPSC colonies started to curl‐up around the edges and Dispase was  removed  followed  by  two  washes  with  DMEM/F12.  Colonies  were  scraped  from  the  bottom of the culture dishes and broken into smaller cell clumps by trituration using a 1mL  pipette  tip.  Cell  clumps  were  then  replated  onto  Matrigel‐coated  dishes  in  mTeSR1  medium at a 1:6 split ratio.    hiPSC inoculation in the bioreactor  Inoculation conditions were previously reported to have a significant effect on cell survival  and growth characteristics during the initial stages of suspension culture in bioreactors. In  this study, we explored three types of hiPSC inoculum: (1) single cells, (2) cell clumps, and  (3) sphere‐like hiPSC aggregates.    hiPSC aggregate formation  We  developed  three  different  methods  of  generating  hiPSC  aggregates  for  suspension  culture in bioreactors:   Method  1:  Aggregates  were  formed  on  Poly‐D‐Lysine  (PDL)‐coated  dishes  in  mTeSR1  medium  supplemented  with  1‐3μM  Y‐27632.  For  the  preparation  of  PDL‐coated  dishes,  35mm or 60mm culture dishes were treated with PDL (1‐3μg/mL, Millipore) for 2‐3 hours  at room temperature followed by three washes with DMEM/F12. Cells maintained in the  Matrigel/mTeSR1  culture  system  were  enzymatically  dissociated  into  single  cells  using  Accutase (1mg/mL, StemCell Technologies) supplemented with 5μM Y‐27632. Single cells  were transferred to the PDL‐coated dishes in mTeSR1 medium supplemented with 1‐3μM  Y‐27632.  Small  hiPSC  aggregates  were  formed  overnight  and  these  aggregates  were 

6  loosely  attached  to  the  PDL‐coated  surface.  Detachment  of  the  cell  aggregates  from  the  culture dishes was achieved by introducing a stream of medium across the culture surface  Stem Cells and Development  Optimizing Human Induced Pluripotent Stem Cell Expansion in Stirred Suspension Culture (DOI: 10.1089/scd.2017.0090)  This paper has been peer‐reviewed and accepted for publication, but has yet to undergo copyediting and proof correction. The final published version may differ from this proof. 

Stem Cells and Development Optimizing Human Induced Pluripotent Stem Cell Expansion in Stirred Suspension Culture (doi: 10.1089/scd.2017.0090) This article has been peer-reviewed and accepted for publication, but has yet to undergo copyediting and proof correction. The final published version may differ from this proof. Downloaded by Gothenburg University Library from online.liebertpub.com at 10/12/17. For personal use only.

Page 6 of 40

     

with a 1mL pipette. Cell aggregates were then transferred into bioreactors with a working  volume  of  100  mL.  Culture  medium  in  the  bioreactors  was  supplemented  with  10μM  Y‐ 27632.  Method 2: Dissociated single cells were grown in static suspension culture condition where  cells are cultured in non‐coated 35mm or 60mm petri dishes containing complete mTeSR1  medium supplemented with 10μM Y‐27632. After 3‐4 hours of static suspension cultures,  hiPSC aggregates were observed, and these aggregates were pipetted up and down several  times  to  generate  smaller  aggregates  (25‐50μm)  before  inoculating  them  in  100  mL  bioreactors.   Method  3:  Dissociated  single  cells  were  cultured  in  15ml  centrifuge  tube  containing  complete  mTeSR1  medium  supplemented  with  10μM  Y‐27632.  After  3‐4  hours,  hiPSC  aggregates were observed, and these aggregates were inoculated in 100 mL bioreactors.  Several steps were taken to achieve the optimized size of aggregates. First, the single cell  density we employed for aggregate formation in static condition was around 106 cells/cm2  in  mTeSR1  medium  supplemented  10µM  Y‐27632.  Second,  we  incubate  the  suspension  cultures in a standard cell culture incubator for 3‐4 hours, depending on different cell lines.  Third, after incubation, we gently pipetted the aggregates about 10 times and break them  into  smaller  ones.  Then  randomly  measure  30‐60  aggregates  under  microscope  using  measuring software.    Aggregate‐forming efficiency  To  determine  the  effectiveness  of  the  three  methods  in  forming  hiPSC  aggregates,  we  estimated  the  percentage  of  viable  hiPSCs  that  participated  in  aggregate  formation  by  using this following equation:  (Starting Cell Number –Number of Dead Cells after Seeding)/Starting Cell Number × 100%.  Dead cells were stained positive for Trypan Blue and counted with a hemocytometer.  For  Method  1,  dead  cells  were  observed  floating  in  the  culture  medium  and  some  were  also attached to the culture surface. Both viable aggregates and dead cells attached to the 

     

7  culture surface were detached by introducing streams of culture media across the surface  with a pipette.  Stem Cells and Development  Optimizing Human Induced Pluripotent Stem Cell Expansion in Stirred Suspension Culture (DOI: 10.1089/scd.2017.0090)  This paper has been peer‐reviewed and accepted for publication, but has yet to undergo copyediting and proof correction. The final published version may differ from this proof. 

Stem Cells and Development Optimizing Human Induced Pluripotent Stem Cell Expansion in Stirred Suspension Culture (doi: 10.1089/scd.2017.0090) This article has been peer-reviewed and accepted for publication, but has yet to undergo copyediting and proof correction. The final published version may differ from this proof. Downloaded by Gothenburg University Library from online.liebertpub.com at 10/12/17. For personal use only.

Page 7 of 40

Cell  suspension  was  collected  and  then  filtered  through  a  40μm  cell  strainer.  The  flow‐ through contained dead cells that were calculated after centrifugation and re‐suspension.  For  Method  2  and  3,  the  dead  cells  were  observed  floating  in  the  culture  medium.  Cell  suspension was collected and then filtered through 40μm cell strainer. The flow‐through  contained dead cells that were calculated after centrifugation and re‐suspension.    Removal of dead cells prior to inoculation  Cell suspension containing hiPSC aggregates and dead cells were collected into a 15mL  centrifuge tube and centrifuged at 300rpm for 3 minutes. The supernatant that contained  the dead cells were aspirated, leaving the hiPSC aggregates at the bottom of the tube for  downstream inoculation in bioreactors.    Suspension culture in stirred bioreactors  For single cell inoculation, single hiPSCs were seeded in stirred suspension bioreactors at  low  (1×105cells/mL),  medium  (2.5×105cells/mL),  and  high  (5×105cells/mL)  cell  densities,  which were calculated from the starting cell number minus the number of dead cells. For  other  inoculation  conditions,  either  cell  clumps  or  cell  aggregates  were  seeded  in  the  bioreactors  at  low  (~  2×104cells/mL),  medium  (~  4×104cells/mL),  and  high  (~  8×104cells/mL)  densities,  which  were  estimated  from  the  starting  cell  number  minus  the  number  of  single  cells  remaining  in  the  culture  dish  after  cell  aggregation.  First,  we  estimated  the  percentage  of  viable  hiPSCs  that  participated  in  aggregate  formation  by  using this following equation:   (Starting Cell Number –Number of Dead Cells after Seeding)/Starting Cell Number × 100%.  Dead cells were stained positive for Trypan Blue and counted with a hemocytometer.  Second, we estimated live cell density in the form of cell aggregates by using this following  equation:   

8  (Starting Cell Number × Percentage of Viable Cells (%)/Cell Suspension Volume (mL)  Stem Cells and Development  Optimizing Human Induced Pluripotent Stem Cell Expansion in Stirred Suspension Culture (DOI: 10.1089/scd.2017.0090)  This paper has been peer‐reviewed and accepted for publication, but has yet to undergo copyediting and proof correction. The final published version may differ from this proof. 

Stem Cells and Development Optimizing Human Induced Pluripotent Stem Cell Expansion in Stirred Suspension Culture (doi: 10.1089/scd.2017.0090) This article has been peer-reviewed and accepted for publication, but has yet to undergo copyediting and proof correction. The final published version may differ from this proof. Downloaded by Gothenburg University Library from online.liebertpub.com at 10/12/17. For personal use only.

Page 8 of 40

     

Suspension  cultures  were  passaged  every  five  days  via  enzymatic  dissociation  with  Accutase  and  the  hiPSC  inoculation  processes  were  repeated  new  cultures  initiated  through the same single cells and aggregation process, respectively as described above for  each  passage.  Agitation  speeds  were  set  at  80,  100,  and  120rpm  for  low,  medium,  and  high, respectively.    Determination of hiPSC number and viability from bioreactor suspension cultures  Bioreactors  were  removed  from  the  incubator  and  briefly  swirled  to  even  out  the  distribution  of  aggregates  before  withdrawing  2.0  mL  of  cell  suspension  for  downstream  cell count and viability assessment. Each collected sample was placed in a 35mm culture  dish  for  observation  and  photomicrographs.  Then,  the  cell  aggregates  in  the  dish  were  treated with 0.25% Trypsin‐EDTA (Invitrogen) for 5‐7 minutes at 37°C for dissociation into  single  cells.  Subsequently,  two  100μL  samples  were  used  for  cell  counting  with  a  hemocytometer  and  cell  viability  was  determined  using  the  Trypan  blue  exclusion  assay.  The  fold  expansion  at  each  passage  was  determined  by  the  cell  number  at  the  time  of  harvest divided by the starting cell number.    pH value measurements  It has been well documented that pH in the culture environment affects cell metabolism  and  growth.  In  general,  an  alkalescent  environment  supports  cell  growth  whereas  acidic  environment  induces  apoptosis.  For  each  culture  period,  we  monitored  the  pH  of  the  culture  media  and  used  it  as  an  indicator  of  medium  replacement.  Beginning  from  the  third  day  (low  and  medium  densities)  or  the  second  day  (high  density)  after  cell  inoculation,  a  5‐mL  sample  was  taken  from  each  bioreactor  each  day.  When  collecting  medium sample, transferred the bioreactor into the cell culture hood, let it stand still for  several minutes, gently aspirated a 5‐mL sample from the supernatant medium and then  transferred it into a 50 mL tube. A digital pH meter with a probe (VWR SympHony B10P pH  Meter) was used for the pH measurement of the culture media.   

     

9  In vitro and in vivo hiPSC differentiation  For in vitro differentiation, aggregates grown in suspension culture were dissociated into  Stem Cells and Development  Optimizing Human Induced Pluripotent Stem Cell Expansion in Stirred Suspension Culture (DOI: 10.1089/scd.2017.0090)  This paper has been peer‐reviewed and accepted for publication, but has yet to undergo copyediting and proof correction. The final published version may differ from this proof. 

Stem Cells and Development Optimizing Human Induced Pluripotent Stem Cell Expansion in Stirred Suspension Culture (doi: 10.1089/scd.2017.0090) This article has been peer-reviewed and accepted for publication, but has yet to undergo copyediting and proof correction. The final published version may differ from this proof. Downloaded by Gothenburg University Library from online.liebertpub.com at 10/12/17. For personal use only.

Page 9 of 40

single  cells  and  re‐plated  on  35mm  agar‐coated  dishes  in  a  differentiation  medium  consisted  of  Dulbecco’s  modified  Eagle’s  medium  (DMEM)  supplemented  with  20%  fetal  bovine  serum  (FBS),  10μM  Y‐27632,1  mM  L‐GlutaMax,  0.1  mM  β  ‐mercaptoethanol,  and  1mM nonessential amino acids (all reagents were from Life Technologies). After 8‐10 days,  the cells aggregated and formed cystic embryoid bodies (EBs), which were then collected  and replated in the same medium without Y‐27632 onto gelatin‐treated four‐well plates.  After  6  days,  the  EBs  were  fixed  and  stained  for  immunocytochemical  analysis  of  early  differentiation markers of the three germ layers.  For in vivo  differentiation, hiPSC aggregates were harvested and  injected into the  rear  leg  muscles  of  6‐  to  8‐week‐old  SCID‐beige  mice  (1‐2×106  cells  per  injection).  Teratomas  consisting  of  all  three  germ  layers  were  removed  from  injection  sites  after  10~12  weeks,  fixed  overnight  in  4%  paraformaldehyde  (PFA),  embedded  in  paraffin,  sectioned, and examined histologically after staining with eosin and haematoxylin.    Immunocytochemistry  Cells were fixed in 4% PFA for 15 minutes at room temperature, washed three times with  1X phosphate buffered saline (PBS), permeabilized with 0.1% Triton‐x 100 (Sigma Aldrich)  for 15 minutes at room temperature, and then washed three more times with PBS before  blocking with 10% normal serum or 3% bovine serum albumin (BSA) in PBS for 30 minutes  at  room  temperature  to  minimize  non‐specific  binding  of  antibodies.  Fixed  hiPSCs  were  incubated with primary antibodies (Millipore) against pluripotency markers: Nanog, Oct4,  SSEA‐4, TRA‐1‐60, and TRA‐ 1‐81 at 1:100 dilution, 4°C overnight. Differentiated EBs were  incubated with primary antibodies (Sigma Aldrich) against β‐tubulin III (ectoderm marker),  smooth muscle actin (mesoderm marker), and α‐fetoprotein (endoderm marker) at 1:400  dilution, 4°C overnight. The next day, cells were incubated with the appropriate secondary  antibodies, Alexa Fluor 546 goat anti‐mouse and Alexa Fluor 594 donkey anti‐rabbit (1:200;  Invitrogen)  for  at  least  two  hours  at  room  temperature  and  then  washed  3  times  with  1XPBS before imaging with confocal microscope.   

Page 10 of 40

10  Flow cytometry  The  expression  of  pluripotency  markers,  Oct4,  Nanog,  and  SSEA‐4  of  hiPSCs  grown  in  Stem Cells and Development  Optimizing Human Induced Pluripotent Stem Cell Expansion in Stirred Suspension Culture (DOI: 10.1089/scd.2017.0090)  This paper has been peer‐reviewed and accepted for publication, but has yet to undergo copyediting and proof correction. The final published version may differ from this proof. 

Stem Cells and Development Optimizing Human Induced Pluripotent Stem Cell Expansion in Stirred Suspension Culture (doi: 10.1089/scd.2017.0090) This article has been peer-reviewed and accepted for publication, but has yet to undergo copyediting and proof correction. The final published version may differ from this proof. Downloaded by Gothenburg University Library from online.liebertpub.com at 10/12/17. For personal use only.

     

stirred  bioreactors  was  analyzed  by  fluorescence‐activated  cell  sorting  (FACS).  Cell  aggregates were dissociated into single cells via trypsinization, fixed with 4% PFA, washed  three times with PBS, permeabilized with 0.75% Saponin (Sigma Aldrich). After two washes  with PBS, cells were then resuspended in PBS containing 3% BSA for 30 minutes at 37°C.  Re‐suspended cells were incubated with the following antibodies (Millipore) for at least 1  hour  at  37°C:  anti‐Oct4  (Alexa  Fluor  488  conjugate;  1:50),  anti‐Nanog  (FITC  conjugate;  1:50), anti‐SSEA‐4 (PE conjugate, 1:50 dilution).  Mouse IgG Alexa Fluor 488, mouse IgG1  FITC,  mouse  IgG3PE  were  used  as  isotope  controls  for  the  primary  antibodies.  Flow  cytometric analysis was performed using BD FACSAria III.     Karyotype analysis  Karyotype analysis of hiPSCs was carried out using G‐banding method. Briefly, hiPSCs were  incubated with culture medium containing 0.1 mg/mL of colcemid (Sigma Aldrich) at 37°C  for an hour, trypsinized into single cells, resuspended, and incubated in 68 mM KCl for 20  minutes  at  room  temperature,  and  then  fixed  with  fixative  (3:1  methanol:  glacial  acetic  acid),  and  dropped  to  make  the  spread  of  chromosomes  on  the  slides.  The  slides  were  dried  at  37°C  on  slide  warmer  overnight,  baked  at  80°C  for  90  min,  treated  with  0.05%  trypsin (Life Technologies) for 45 seconds to 1 minutes, and then stained with the Giemsa  and Leishman’s solution (Sigma Aldrich). At least 10 metaphase spreads were analyzed for  each of hiPSC lines grown in stirred bioreactors.    Statistical analysis  Statistical  analysis  on  data  was  carried  out  using  unpaired  Student’s  t‐test  for  the  comparison of two groups with a minimal significance of p 

Optimizing Human Induced Pluripotent Stem Cell Expansion in Stirred Suspension Culture.

Human induced pluripotent stem cells (hiPSCs) hold great hopes for application in regenerative medicine due to their inherent capacity to self-renew a...
3MB Sizes 0 Downloads 9 Views