يقدم هذا البروتوكول تقنية تروية كبد كولاجيناز محسنة من خطوتين في نموذج الفئران ويظهر استخدام خلايا الكبد المعزولة للثقافة طويلة الأجل في المختبر من عضويات 3D.
مقالة منهجية
يقدم هذا البروتوكول تقنية تروية كبد كولاجيناز محسنة من خطوتين في نموذج الفئران ويظهر استخدام خلايا الكبد المعزولة للثقافة طويلة الأجل في المختبر من عضويات 3D.
خلايا الكبد الأولية هي أداة شائعة الاستخدام للدراسات المتعلقة بالكبد في المختبر . ومع ذلك ، فإن صيانة هذه الخلايا كانت دائما تحديا بسبب الفقدان السريع للمورفولوجيا والجدوى والوظائف في الثقافة. النهج الحديث للثقافة طويلة الأجل هو توليد عضويات ثلاثية الأبعاد (3D) ، وهي أداة في المختبر يمكنها تلخيص الأنسجة في طبق يعتمد على القدرة الرائعة للكبد على تجديد نفسه. تم تصميم البروتوكولات المنشورة للحصول على عضويات 3D وظيفية طويلة الأجل من خلايا الكبد الأولية للبالغين (Hep-Orgs). تتطلب أداة 3D العضوية المتطورة القدرة على عزل الخلايا عن الأنسجة البالغة ، وهذه الخطوة الأولية ضرورية للحصول على نتيجة نهائية عالية الجودة. لا يزال نضح كولاجيناز المكون من خطوتين ، والذي تم تقديمه في سبعينيات القرن العشرين ، إجراء صالحا للحصول على خلايا كبدية مفردة. تهدف هذه المقالة إلى وصف جميع الخطوات الحاسمة للإجراء الجراحي ، وبالتالي تحسين إجراء عزل خلايا الكبد الأولية في نموذج الفئران. علاوة على ذلك ، يتم إيلاء اهتمام خاص لإرشادات PREPARE لزيادة احتمالية نجاح الإجراءات وضمان نتائج عالية الجودة. يسمح بروتوكول مفصل للباحثين بتسريع وتحسين العمل النهائي لإنشاء عضويات 3D من خلايا الكبد الأولية للفئران البالغة. بالمقارنة مع خلايا الكبد 2D ، كانت Hep-Orgs لا تزال قابلة للحياة وفي انتشار نشط في اليوم 15 ، مما يدل على إمكانات طويلة الأجل.
خلايا الكبد الأولية هي أداة مهمة ومستخدمة على نطاق واسع للدراسات المتعلقة بالكبد في المختبر . ومع ذلك ، كان توسعها وصيانتها يمثل تحديا تاريخيا ، حيث تفقد التشكل والوظائف بعد بضعة أيام في الثقافة1. ثقافة 2D هي حالة مقيدة ، على وجه الخصوص ، لخلايا الكبد التي لها شكل متعدد الأضلاع وبنية مستقطبة مع أغشية قمية وقاعدية متباينة. في الواقع ، يتداخل التصاق خلايا الكبد بالصفيحة مع نشاطها الطبيعي لأنه يؤدي إلى هيكل خلوي مسطح مع تفاعل محدود بين الخلايا وبين الخلايا والمصفوفة خارج الخلية (ECM) ، مما يقلل من الاستقطاب ومسارات الإشارات المعنية2.
لتجاوز قيود هذه الطريقة ، استخدم دن وزملاؤه3 أولا طبقة الكولاجين المزدوجة. تعتمد طريقة الاستزراع هذه ، المعروفة باسم "طريقة زراعة الساندويتش" ، على بذر خلايا الكبد الأولية بين طبقتي المصفوفة. هذه الطريقة لها العديد من المزايا ، بما في ذلك الثقافة طويلة الأجل ، والحفاظ على التشكل متعدد الأضلاع ، وأنشطة النسخ المماثلة لتلك الموجودة في خلايا الكبد المعزولة حديثا4. أثبتت طريقة مماثلة ، تستند إلى نفس المبدأ ، حيث تتكون الطبقة السفلية من Matrigel بينما يكون تراكب الكولاجين ، وجود شبكة قناة راسخة5.
على الرغم من موثوقية طريقة زراعة الساندويتش لنمو خلايا الكبد ، فإن العمل الحالي يتطلع إلى إنشاء ثقافة 3D-organoid ، وهي أداة في المختبر تستخدم لتلخيص الأنسجة في طبق وتشكيل جسر محتمل نحو الطب الشخصي ، مما يسمح بتوليد رؤى بيولوجية خاصة بالمرض ، وتحديد الأهداف الجزيئية ، واختبار الأدوية ، وإنشاء البنوك الحيوية ، وفتح آفاق جديدة للتقنيات المبتكرة مثل العضو على الرقاقة6. تم تضمين خلايا الكبد الأولية في قطرات مصفوفة نصف كروية تعرف باسم "القباب" للسماح بنمو قوي للعضويات داخل القباب ولضمان تدفق العوامل القابلة للذوبان ، بما في ذلك عامل نمو خلايا الكبد (HGF) وعامل نمو البشرة (EGF) ، من وسط الاستزراع. تعمل عوامل النمو هذه على تنشيط مسارات الإشارات بشكل مباشر لضمان بقاء خلايا الكبد7. عادة ما يتم الحصول على عضويات الكبد من الخلايا الجذعية / السلفية المعزولة من المراحل الجنينية أو الجرذان البالغة والفئران والكبد البشري (وكذلك والقطط)8. حتى لو كان التشكل 3D يحسن تمايز الخلايا الجذعية إلى خلايا الكبد البالغة ، فإن هذه الأداة لا تزال تفتقر إلى نضج الأنسجة الأوليةالأصلية 9. للتغلب على هذه المشكلة ، في عام 2018 ، نشرت مجموعتان مختلفتان 9,10 في وقت واحد بروتوكولا للحصول على ثقافة طويلة الأجل من عضويات الكبد ثلاثية الأبعاد بدءا من خلايا الكبد الأولية للفأر البالغة (يشار إليها باسم Hep-Orgs). تلخص بروتوكولاتهم استجابة الضرر التكاثري لتجديد الكبد ، وتنمو خلايا الكبد بمستوى عال من السيتوكينات الالتهابية كما يحدث بعد استئصال الكبد الجزئي. في الواقع ، تظهر الدراسات المذكورة أعلاه أن خلايا الكبد يمكن أن تتحول إلى حالة الأقنية بعد الإصابة12 أو عندما يتم قمع تكاثر الخلايا الصفراوية13. تسمح قدرتها ثنائية القدرة باللدونة الخلوية ، وهو أمر مهم للهياكل المعقدة مثل المواد العضوية. لذلك ، تتغلب هذه البروتوكولات على مشكلة عدم القدرة على توسيع خلايا الكبد الأولية في المختبر.
تتطلب أداة 3D العضوية المتطورة القدرة على عزل الخلايا عن الأنسجة البالغة ، وهذه الخطوة الأولية ضرورية للحصول على نتيجة نهائية عالية الجودة. في حين أن إعداد 3D organoid يمكن اعتباره تقنية حديثة ومتطورة (لأن تعريف organoid صاغه Lancaster14 و Huch15 قبل عشر سنوات فقط) ، فإن نضح كولاجيناز المكون من خطوتين هو إجراء قديم قدمه Seglen في سبعينيات القرن العشرين16. مع التركيز على أحدث المنشورات في هذا المجال ، يمكن اعتبار بروتوكولات Ng17 و Shen18 المعيار الذهبي لأداء الإجراء في الفئران ، في حين أن بروتوكولات Cabral19 و Charni-Natan20 للفئران. ليس من غير المعتاد أن يركز الباحثون على اختيار أفضل مصفوفة خارج الخلية (ECM) وعوامل النمو لتطوير عضويات 3D حتى الآن تصطدم بالفشل مثل الإجراء الجراحي غير السليم ، أو انخفاض صلاحية خلايا الكبد والمحصول ، أو مستويات عالية من التلوث البكتيري. هذه المشاكل تطيل التجارب النهائية وتزيد من عدد اللازمة للتجارب التالية. على العكس من ذلك ، إذا تم إعداد الإجراءات الجراحية والعزلة بشكل جيد ، فإن العدد الكبير من خلايا الكبد القابلة للحياة التي تم الحصول عليها يسمح بإعداد عدد كبير من المواد العضوية ، مما يحد من استخدام. يعالج البروتوكول الحالي هذه القضايا بشكل أساسي باستخدام الحلول التجارية ومن خلال تحسين قنية الوريد البابي الدقيقة التي تضمن خطوات التروية والهضم المثلى مع الكبد في الموقع.
من أجل تحسين جودة أبحاثنا على وقابليتها للتكرار وإمكانية ترجمتها ، نظرنا بعناية في إرشادات PREPARE: تخطيط البحوث والإجراءات التجريبية على: توصيات للتميز21. تحاول إرشادات إعداد التقارير هذه زيادة احتمالية النجاح من خلال التخطيط وتمثل خطوة مهمة في تنفيذ 3Rs of Russel and Burch (الاستبدال والتخفيض والصقل). تغطي إرشادات PREPARE 15 موضوعا رئيسيا يجب معالجتها وفقا لكل مشروع بحثي فردي. سنصف الموضوعات التي ركزنا عليها أثناء التخطيط والإعداد للمشروع.
يهدف العمل الحالي إلى وصف ، في بروتوكول شامل ومفصل وتبعي ، الخطوات الحاسمة للجراحة في نموذج الفئران للسماح للباحثين بتسريع وتحسين العمل النهائي. عندما اقتربنا من هذه البروتوكولات في البداية ، واجهنا مشاكل التلوث البكتيري ، وانخفاض كفاءة هضم الكبد ، وانخفاض إنتاجية خلايا الكبد الأولية ، وانخفاض صلاحية خلايا الكبد التي يمكن أن تؤثر بسهولة على نجاح التقنية. يوضح هذا البروتوكول كيفية معالجة الميزات الهامة وحلها ، وقد حسن إجراء عزل خلايا الكبد الأولية للفئران. يعد نضح كبد الفئران وعزل خلايا الكبد الأولية اللاحقة للبالغين الخطوات الأولية الرئيسية للتطبيقات المختلفة. على وجه الخصوص ، هذا البروتوكول مناسب لجميع الإجراءات التي تتطلب عائدا جيدا من خلايا الكبد البالغة عالية الجودة وعالية البقاء. نتائج البروتوكول مناسبة لإنشاء نماذج في المختبر لدراسة فسيولوجيا الكبد وأمراضه.
تم إجراء جميع الإجراءات وإسكان وفقا للمبادئ التوجيهية للقانون الإيطالي وتوجيه الجماعة الأوروبية. تمت الموافقة على البروتوكول التجريبي من قبل لجنة رعاية المحلية ووزارة الصحة الإيطالية (تصريح رقم 321/2022-PR) وفقا للمادة 31 من المرسوم 26/2014.
1. التحضير لإجراء
ملاحظة: يرجى الرجوع إلى الجدول 1 لمعرفة التركيب المتوسط والمخزن المؤقت وجدول المواد للحصول على التفاصيل التجارية.
2. التحضير لعزل خلايا الكبد
3. الإجراء الحيواني الأولي والتخدير
4. القنية والتروية الكبدية
5. هضم الكبد
6. تنقية خلايا الكبد
7. ثقافة خلايا الكبد وجمع الحمض النووي الريبي
في نهاية إجراءات الإعداد (الخطوة 6.13) ، حصلنا على إنتاجية خلية تصل إلى 1 × 108 خلايا لكل عزل من الكبد يبلغ حوالي 300 غرام من الفئران. تم إثبات صلاحية الخلية بين 78٪ و 97٪ من خلال عد تريبان الأزرق.
كما هو موضح بالفعل في الدراسات السابقة1،18،19 ، تفقد خلايا الكبد الأولية في الثقافة مورفولوجيتها ، ووظائفها الخاصة بالكبد ، وتموت في غضون أيام قليلة.
من المعروف في الأدبيات23,24 أن خلايا الكبد الأولية البالغة تفقد بسرعة التشكل السداسي المكعب ، وتتحول إلى شكل "يشبه الخلايا الليفية" في غضون أيام قليلة ، وتموت. يصور الشكل 1 المراحل المختلفة: عند 4 ساعات بعد الطلاء على صفيحة مغلفة بالكولاجين ، تلتصق خلايا الكبد بالسطح ، وتنتشر في طبقة أحادية نموذجية تظهر مورفولوجيا مكعبة ، ويتم تحديد حواف الخلايا ، وتكون التقاطعات بين الخلايا خطية ويبدو سطح الخلايا أملسا (الشكل 1 أ). في اليوم الأول ، تكتسب خلايا الكبد الأولية شكلها السداسي النموذجي وتصبح قطرات الدهون مرئية (الشكل 1 ب). في الأيام 2-3 ، تزداد قطرات الدهون (الشكل 1C-1D) ، بينما في الأيام 4-5 ، تتراكم الخلايا ألياف إجهاد الأكتين (الشكل 1E-F). قمنا أيضا بتقييم النسبة المئوية للخلايا القابلة للحياة في الثقافة ثنائية الأبعاد الأولية من اليوم 1 إلى اليوم 5 وقارنناها بقابلية البقاء قبل الطلاء في اليوم 0 (الشكل 2). من الممكن ملاحظة انخفاض كبير في الجدوى بالفعل في الأيام الأولى من الثقافة ، حيث وصل إلى 49.5٪ (SD 12.7) في اليوم الأول ، والذي انخفض إلى 45.2٪ (SD 18.2) في اليوم الثاني و 33.5٪ (SD 0.77) في اليوم 3. النسبة المئوية للخلايا القابلة للحياة في اليوم الرابع هي بالفعل 16.9٪ (SD 5.4) ، بينما تصل النسبة المئوية لليوم الخامس إلى 9.1٪ (SD 0.38). لذلك ، من الواضح أن فقدان التشكل يصاحب موت الخلايا التدريجي السريع لخلايا الكبد البالغة في ثقافة 2D.
أظهرت خلايا الكبد المعزولة ، قبل الطلاء (اليوم 0) ، تعبيرا عاليا عن mRNA لجينات العلامات الكبدية (ABCD3 ، ALB ، KRT18 ، PCK1 ، SERPIN ، TDO2) التي تم تقييمها بواسطة RT-qPCR (الشكل 3). تظهر جميع الجينات التي تم تحليلها انخفاضا يعتمد على وقت التعبير في الثقافة بالفعل في اليوم 1 في الثقافة. تسلط مستويات تعبير mRNA الضوء على فقدان الوظائف والحيوية لخلايا الكبد الأولية خلال الوقت.
تم طلاء خلايا الكبد المعزولة في قطرات مصفوفة ثلاثية الأبعاد وهياكل الخلايا العضوية ثلاثية الأبعاد مع مرور الوقت. في اليوم 1 من الثقافة ، يتم تعليق خلايا الكبد المفردة في قطرات المصفوفة (الشكل 4 أ). يتم الاحتفاظ بتركيز الخلايا منخفضا عن قصد لتزويد خلايا الكبد بمساحة واسعة للنمو. أيضا ، هذا يسمح لنا بمتابعة النمو العضوي بصريا. أظهرت خلايا الكبد الأولية انقساما خلويا في الأيام القليلة الأولى من المزرعة (الشكل 4C). علاوة على ذلك ، بينما في اليوم 0 ، تم قياس Hep-Orgs 30 ميكرومتر ، في اليوم 2 ، ضاعفت Hep-Orgs أبعادها تقريبا ، مما يؤكد نمو الحجم الذي تم الحفاظ عليه حتى اليوم 15 (33.08 ميكرومتر في اليوم 1 ؛ 64.86 ميكرومتر في اليوم 2 ؛ 45.06 ميكرومتر في اليوم 5 ؛ 55.19 ميكرومتر في اليوم 7 ؛ 51.93 ميكرومتر في اليوم 10 ؛ 62.90 ميكرومتر في فاي 15). فيما يتعلق بشكل Hep-Orgs ، بينما في اليوم 1 كانوا على شكل دائري ، وصلوا إلى "مجموعة من شكل العنب" (نموذجي للعضويات الكبدية) في الأيام التالية.
تبقى خلايا الكبد المطلية في مصفوفة ثلاثية الأبعاد حية في الثقافة لأسابيع تظهر صلاحية 23٪ ±10٪ بعد 15 يوما باستخدام مقايسة تريبان الزرقاء (الشكل 4 ب ، الصف الأول). للتحقق من انتشار Hep-Orgs الفئران ، تم إجراء اختبار EdU في اليوم 15 (الشكل 4D). ومع ذلك ، أظهر تلطيخ Hoechst عددا كبيرا من الخلايا المفردة بدلا من Hep-Orgs ، وكان هناك نشاط تكاثري لخلايا الكبد (الخلايا الخضراء) ، حتى لو كان دمج EdU منخفضا (9٪ ± 7٪) (الشكل 4B ، الصف الثاني).

الشكل 1: زراعة خلايا الكبد الأولية 2D على صفائح مغلفة بالكولاجين بمرور الوقت. تم التقاط الصور عند تكبير 20x باستخدام (A) مجهر تباين الطور عند 4 ساعات بعد الطلاء ، (B) اليوم 1 ، (C) اليوم 2 ، (D) اليوم 3 ، (E) اليوم 4 ، (F) اليوم 5. يتم الإبلاغ عن مقياس يتوافق مع 50 ميكرومتر في كل صورة. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 2: الخلايا الأولية القابلة للحياة في مزرعة ثنائية الأبعاد على ألواح مغلفة بالكولاجين. يوضح الرسم البياني النسبة المئوية للخلايا القابلة للحياة من اليوم 1 إلى اليوم 5 ، مقارنة بالخلايا القابلة للحياة المطلية في اليوم 0 ، والتي تعتبر 100٪. يتم الإبلاغ عن النتائج كنسخ متماثلة مفردة ومتوسط و SD ل 3 تجارب مختلفة (* قيمة p ≤ 0.05 ؛ ** قيمة p ≤ 0.005). يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 3: تعبير mRNA للعلامات الكبدية المقاسة بواسطة RT-qPCR في الخلايا الكبدية الأولية. تم تطبيع النتائج على β-Actin و / أو GAPDH (جينات التدبير المنزلي) ويتم التعبير عنها على أنها نسبة إلى خلايا الكبد الأولية التي تم جمعها قبل الطلاء في اليوم 0 ، والتي تعتبر 1. يتم الإبلاغ عن النتائج كمتوسط ± SD ، على الأقل ، 3 تجارب مختلفة (**+ قيمة p ≤ 0.001). يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 4: زراعة خلايا الكبد ثلاثية الأبعاد في قطرات مصفوفة بمرور الوقت. (أ) خلايا الكبد المعزولة المطلية بقطرات مصفوفة ل Hep-Orgs طويلة الأجل: في الصورة ، تظهر قطرات المصفوفة على سطح البئر (الدائرة الحمراء = قطرة واحدة). (ب) النسبة المئوية للخلايا القابلة للحياة بواسطة Trypan blue والخلايا التكاثرية بواسطة EdU في اليوم 15 قبل المرور. تم إجراء القياس الكمي للخلايا الموجبة EdU بواسطة برنامج ImageJ2. يتم الإبلاغ عن النتائج بالنسبة المئوية كمتوسط ± SD ، على الأقل ، 3 تجارب مختلفة. (ج) صور تباين الطور لثقافة الفئران Hep-Orgs ثلاثية الأبعاد في أيام مختلفة من النمو في الثقافة ثلاثية الأبعاد: اليوم 1 ، 2 ، 5 ، 7 ، 10 ، 15. تكبير الصورة 20X. يتم الإبلاغ عن مقياس يتوافق مع 50 ميكرومتر في كل صورة. (د) مقايسة دمج EdU لمنظمات Hep-Orgs للفئران في اليوم 15. تكبير الصورة 20X. الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.
الجدول 1: المخازن المؤقتة وتكوين الوسائط. يورد الجدول الاسم والمكونات (مع تركيزها النهائي) لجميع المخازن المؤقتة ووسائط الخلية المستخدمة في البروتوكول. الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الجدول.
الجدول 2: قائمة الاشعال الفئران. يوضح الجدول قائمة البادئات المستخدمة في تجارب RT-qPCR. الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الجدول.
3D-organoids هي حدود للطب الشخصي وتسمح بثقافة خلايا الكبد على المدى الطويل. تتطلب جودة هذه التقنية المبتكرة عائدا جيدا من خلايا الكبد الأولية القابلة للحياة ونضح الكبد وعزل خلايا الكبد بشكل جيد. لا يزال هذا الإجراء القديم يستخدم على نطاق واسع. ومع ذلك ، فإنه يشتمل على خطوات مختلفة يمكن أن تكون صعبة. عند الاقتراب من الإجراء ، واجهنا مشكلات حرجة مثل التلوث البكتيري ، وانخفاض كفاءة هضم الكبد ، وانخفاض إنتاجية خلايا الكبد الأولية ، وانخفاض صلاحية خلايا الكبد ، وكلها يمكن أن تؤثر بسهولة على نجاح التقنية. بدءا من البروتوكولات القياسية الذهبية17،18 ، نسلط الضوء هنا على كيفية التغلب على المشكلات الشائعة ، وتوضيح الخطوات الأكثر أهمية في عزل خلايا الكبد الأولية للفئران وتلخيص النصائح المتناثرة التي يمكن أن تؤثر بسهولة على نجاح التقنية في نموذج الفئران. على الرغم من أن إجراء نضح الكبد يمثل تحديا كبيرا ويتطلب خبرة دقيقة من المشغل ، إلا أنه يضمن نتائج عالية الجودة من حيث العائد والنزاهة والجدوى والوظائف لخلايا الكبد الأولية. هذه الميزات ضرورية للمراحل اللاحقة.
أثناء التخطيط للمشروع ، أخذنا في الاعتبار بعناية قائمة مراجعة إرشادات PREPARE21. تم إيلاء اهتمام خاص للأدبيات السابقة ، ومقارنة الأعمال السابقة المختلفة والدخول في اتصال مع بعض المؤلفين (قائمة مراجعة إرشادات PREPARE _topic A1). تعد الأداة العضوية نفسها طريقة مهمة لتقليل عدد حيث يمكن نشر الخلايا في الثقافة لمدة تصل إلى 7 أشهر (قائمة مراجعة إرشادات PREPARE _topic A3). من خلال الحوار مع موظفي منشأة ، اخترنا فنيا متمرسا قدم المساعدة في الإجراء وساهم في تجنب استخدام التجارب الفائضة (قائمة مراجعة إرشادات PREPARE _topic B5). تم الحصول على مضخة تمعجية مناسبة ضرورية لإجراء نضح الكبد (قائمة مراجعة إرشادات PREPARE _topic B6).
منشورات Ng17 و Shen18 هي الأحدث التي تصف الإجراء في الفئران. وتتعلق المسائل الرئيسية التي يتناولها البروتوكول الحالي، والتي لم يتناولها البروتوكول السابق، باستخدام الحلول التجارية والاستخدام الأمثل لقنية الوريد البابي الدقيقة التي تضمن خطوات التروية والهضم المثلى للحفاظ على الكبد في الموقع. بينما استخدمت بروتوكولات Shen18 و Ng17 حلولا محلية الصنع ، يعتمد بروتوكولنا على حلول التروية والهضم التجارية لتقليل التباين في إعداد المخزن المؤقت. يمكن أن يكون التركيز الزائد لإنزيم الهضم عدوانيا تجاه خلايا الكبد ويؤثر على جودة الخلايا وصلاحيتها25. يعد استخدام الحلول التجارية أمرا بالغ الأهمية لتحسين قابلية استنساخ البروتوكول ، مما يضمن التوحيد القياسي. علاوة على ذلك ، قد يكون البروتوكول الذي يقوم به Ng17 صعبا بسبب ضرورة إزالة الكبد قبل مرحلة الهضم. يعتمد بروتوكولنا على تروية الكبد وهضمه دون إزالته حتى يتم إجراء كلتا المرحلتين ، وهذا يبسط الإجراء. من حيث إنتاجية الخلية وصلاحية الخلية ، فإن نتائج بروتوكولنا قابلة للمقارنة مع الأعمال السابقة.
تنظيف وتطهير أنابيب التروية ، قبل وبعد العملية ، جنبا إلى جنب مع تطهير الجلد قبل بدء الجراحة ، مهمة جدا للحد من التلوث البكتيري. علاوة على ذلك ، فإن التجفيف الكامل للأنبوب بعد تنظيف الإيثانول والغسيل اللاحق بالوسط أمر بالغ الأهمية لزيادة صلاحية الخلية. في الواقع ، حتى حقنة واحدة من الإيثانول المحقون في الكبد ستسبب موت الخلايا أثناء العملية.
درجة حرارة المحلول المحقون مهمة ، ولكن يجب أيضا مراعاة حساسية إنزيم الكولاجيناز لدرجة الحرارة. لهذا السبب ، قمنا بتسخين مخزن التروية مسبقا عند 42 درجة مئوية قبل البدء في العملية الجراحية ، بينما وضعنا مخزن الهضم المؤقت في حمام التسخين فقط أثناء خطوة التروية. إن إضافة مصيدة فقاعات إلى الأنبوب في أعلى القسطرة يمنع الفقاعات الهاربة من الوصول إلى القسطرة وكذلك الهواء من دخول الكبد عند نفاد محلول التروية17.
يجب أن يكون تكوين المخزن المؤقت وضغط التروية ومعدل التدفق ضمن النطاق المناسب17. لقد اختبرنا أن الضغط المنخفض ومعدل التدفق المنخفض يسببان عائدا منخفضا ويؤثران سلبا على صلاحية الخلية لأن المخزن المؤقت لا يمكنه الوصول إلى الأوعية الصغيرة. من ناحية أخرى ، يجب ألا يكون معدل التدفق مرتفعا جدا للحفاظ على كبسولة Glisson سليمة. نظرا لأن سلامة التصاق الخلايا تتطلب Ca2 + 18 ، فإن محلول التروية هو محلول خال من الكالسيوم2 + يحتوي على EDTA لمهاجمة الجسور المحتوية على الكالسيوم بين الخلايا ، لذلك فهو ضروري لإزالة الكالسيوم وغسل الدم من الكبد. يعد وقت التروية من 8 إلى 15 دقيقة بمعدل تدفق 10 مل / دقيقة أمرا بالغ الأهمية للسماح بالوصول إلى جميع الخلايا بواسطة محلول EDTA ، Ca2 + الخالي من الحل. يمكن أن يؤدي التروية دون المستوى الأمثل إلى انخفاض الهضم.
يحتوي مخزن الهضم على Ca2+ ، لأن الكولاجين الذي يهضم مصفوفة الكولاجين يعتمد على Ca2+ . يجب الحفاظ على معدل تدفق المخزن المؤقت للهضم عند 20 مل / دقيقة على الأقل ويعتمد الوقت على سعة الكولاجيناز. في حالة المخزن المؤقت المحدد للهضم الذي نستخدمه ، نحتاج إلى استخدام 15 دقيقة للحصول على حجم نهائي يبلغ 300 مل من المحلول. إذا كان الهضم غير مكتمل ، يتم الحفاظ على تقاطعات الخلايا الخلوية ، وسيؤدي الضغط الميكانيكي المتتالي إلى إتلاف الخلايا ، مما يقلل من قابلية الحياة. تساهم زيادة معدل التدفق ببطء في تقليل التأثير المجهد للتروية على الخلايا. أثناء الجراحة ، ركزنا على لقط الوريد الأجوف السفلي العابر وتورم الكبد اللاحق: هذا المقطع حسن بشكل كبير كل من كفاءة الهضم واستعادة الخلايا. في نهاية عملية الهضم ، يجب أن يبدو الكبد بني فاتح وناعم. عند اكتمال استئصال الكبد ، فإن غسل الكبد المعزول في PBS + 3٪ P / S يقلل من العنوان البكتيري ويساعد على تجنب التلوث في الجزء التالي من الإجراء.
بالنسبة لخطوات عزل خلايا الكبد تحت الغطاء البيولوجي ، فإن استخدام الماصات المصلية سعة 25 مل يتجنب تقليل صلاحية خلايا الكبد بواسطة ماصات أصغر تجويف. أضفنا خطوة اختيارية لزيادة إنتاج خلايا الكبد الأولية ، وهي سكب وسط ويليام الكامل على الكبد المحطم لتكرار خطوة الكشط تحت الغطاء. تتم هذه الخطوة بعد تصفية الوسط الذي تطلقه الخلية من الكبد المعزول ، وتساعد على تنظيف بتري واستعادة المزيد من الخلايا من كبسولة الكبد. إذا كان من الضروري تطبيق ضغط مرتفع لتحريك خلايا الكبد من خلال المرشحات ، فإن صلاحية الخلية ستكون منخفضة19.
أدى عدم قدرة خلايا الكبد على الاستزراع على شكل 2D لأكثر من يومين إلى إيجاد نموذج مزرعة بديل طويل الأجل. نموذج مناسب لثقافة خلايا الكبد لفترة أطول هو Hep-Org للبالغين. بالمقارنة مع خلايا الكبد 2D ، أدت Hep-Orgs إلى أن تظل قابلة للحياة وفي انتشار نشط في اليوم 15 ، مما يدل على إمكانات طويلة الأجل.
يعد نضح كبد الفئران وعزل خلايا الكبد الأولية اللاحقة للبالغين الخطوات الأولية الرئيسية للتطبيقات المختلفة. على الرغم من أن قابلية التكرار يمكن أن تكون قيدا على التقنية نظرا لأن الإجراء يتضمن العديد من الخطوات والمتغيرات ، إلا أن الانتباه إلى الوصف المرئي للإجراء يساعد على تكرار الطريقة بمعدل نجاح مرتفع. بالإشارة إلى المراحل الحرجة وإظهار كيفية معالجتها ، يعمل هذا البروتوكول على تحسين إجراء عزل خلايا الكبد الأولية للفئران والنتائج المناسبة لإنشاء نماذج في المختبر ، مثل جيل Hep-Orgs ، من أجل دراسة فسيولوجيا الكبد وأمراضه.
كشف جميع المؤلفين عن أي وجميع تضارب المصالح.
نشكر الدكتور دافيدي سيلفستريل والبروفيسور جيوفاني سورينتينو من SorrentinoLab في جامعة تريست لمساعدتنا في إجراء اختبار انتشار EdU. تم دعم العمل من خلال منحة Banca d'Italia المخصصة ومنح FIF الداخلية.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| A83-01- مثبط ALK5 IV | Twin Helix | T3031 | |
| B27 | Thermofisher Scientific | 0080085SA | |
| CFX Connect نظام الكشف عن تفاعل البوليميراز المتسلسل في الوقت الحقيقي | Bio-Rad | ||
| CHIR99021 | Twin Helix | T2310 | |
| Click EdU Alexa 488 Imaging | Kit Thermofisher Scientific | C10499 | |
| كولاجين ، النوع الأول ، محلول من ذيل الفئران | Merck | C3867-1VL | |
| ديكساميثازون ؛ | Merck | D4902 | |
| EGF | Merck | E9644 | |
| مصل الأبقار الجنينية (FBS) | Euroclone | ECS0180L | |
| GELTREX LDEV FREE RGF BME | ثيرموفيشر | A1413202 | |
| الهيبارين الصوديوم 25000 وحدة دولية / 5 مل | B. Braun Melsungen AG | B01AB01 | |
| HGF | Peprotech | 100-39H | |
| محلول الأنسولين - ترانسفيرين - السيلينيوم 100x & nbsp ؛ | Thermofisher Scientific | 41400045 | |
| L-Glutamine solution | Euroclone | ECB3000D | |
| Liver Digest Medium | ثيرموفيشر العلمية | 17703-034 | |
| تروية الكبد المتوسطة | Thermofisher Scientific | 17701038 | |
| N2 مكمل | غذائي Thermofisher Scientific | 17502048 | |
| N-acetylcysteine | Merck | A9165 | |
| Nicotinamide | Merck | & nbsp ؛ N-0636 | |
| الأحماض الأمينية غير الأساسية | Merck | M7145 | |
| Normocin | Aurogene | ant-nr-1 | |
| PBS buffer 1X | PanReac AppliChem | A0964،9050 | |
| محلول البنسلين الستربتومايسين 100x | Euroclone | ECB3001D | |
| Percoll | Santa Cruz | sc-296039A | |
| مضخة التمعج | Ismatec & trade; | MS-4/12 Reglo Digital Pump | |
| TNFa | Peprotech | 300-01A | |
| TRI كاشف | Merck | T9424 | |
| الأنابيب | Ismatec & trade; | ID.2،79mm | |
| ويليامز E متوسط ، بدون جلوتامين | ثيرموفيشر Scientific | 31415029 | |
| Y27632 | Twin Helix | T1725 |