تم تقديم نظام زراعة جديد خال من المصل باستخدام مزيج الجزيئات الصغيرة 2C (Y27632 و SB431542) لتوسيع خلايا الغدة الدمعية الظهارية (LGECs) بكفاءة في كل من الثقافات ثنائية وثلاثية الأبعاد، مما يتيح التحكم الدقيق في تكاثرها وتمايزه.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
تم تقديم نظام زراعة جديد خال من المصل باستخدام مزيج الجزيئات الصغيرة 2C (Y27632 و SB431542) لتوسيع خلايا الغدة الدمعية الظهارية (LGECs) بكفاءة في كل من الثقافات ثنائية وثلاثية الأبعاد، مما يتيح التحكم الدقيق في تكاثرها وتمايزه.
يعد خلل الغدة الدموية (LG) سببا رئيسيا لمرض جفاف العين الناتج عن نقص الماء، وتظهر العلاجات القائمة على الخلايا وهندسة الأنسجة إمكانات كبيرة لهذه الحالة. ومع ذلك، فإن توفر عدد كاف من الخلايا البذرية المزروعة في ظروف خالية من المصل أعاق تطبيقها على نطاق واسع. في هذه الدراسة، طورنا نظام زراعة جديد خال من المصل باستخدام جزيئين صغيرين، Y27632 و SB431542 (2C)، لتوسيع خلايا LG الظهارية (LGECs) بكفاءة. بالنسبة للزراعة الأولية ثنائية الأبعاد للرذاذ المنخفض المحيط، تم عزل LGs من فئران عمرها 6-8 أسابيع وهضمها إنزيميا باستخدام Dispase II وCollagenase A. تم زرع تعليق الخلية الناتج في أطباق الزراعة بكثافة 7,500 خلية/سممربع وزراعة بحرارة 2C لمدة 12-14 يوما. عندما وصل التقاء الخلايا إلى 80-90٪، بدأ الزراعة الفرعية بنسبة 1:2. في الزراعة ثلاثية الأبعاد، تم إعادة تعليق 10,000 مادة P1 LGEC في 10 ميكرولتر من 2C و10 ميكرولتر من جل المصفوفة، ثم زرعت في مركز صفيحة مكونة من 24 بئرا. بعد فترة تصلب مدتها 30 دقيقة عند 37 درجة مئوية، أضيف 600 ميكرولتر من 2 درجة مئوية لمواصلة الزرعة. للتمييز، تم زراعة الكرويدات ثلاثية الأبعاد ب 2C لمدة 7 أيام، تلتها إزالة 2C واستمرار الزراعة لمدة 7 أيام إضافية. أظهرت المركبات المستقيمة التي تمت زراعتها ب 2C زيادة في الانتشار، مع تعبير مرتفع لعلامات الجذع والتكاثر (Ki67، K14، P63، K5، K15 [P = 0.0011، 0.0002، 0.0012، 0.0003، 0.0014 على التوالي])، وحافظت على الشكل والقدرة على التكاثر حتى بعد عشر مرات. علاوة على ذلك، في ظروف ثلاثية الأبعاد، تكونت المركبات المنخفضة الكروية ذات خصائص الجذع/السلف، والتي تمايزت أكثر إلى هياكل غدد دقيقة تحتوي على أنواع متعددة من خلايا LG (AQP5، K19، α-SMA إيجابية) ووظائف إفرازية ناضجة بعد إزالة 2C. من المتوقع أن يوفر هذا النهج مصدرا مستقرا لخلايا البذور في هندسة الأنسجة، ويقدم نموذجا جديدا في المختبر لدراسة فسيولوجيا LG.
الغدة الدمعية (LG) ضرورية لإنتاج الطبقة المائية من طبقة الدموع، وهي ضرورية للحفاظ على توازن سطح العين1. خلل في LG، الناتج عن الإصابة أو الالتهاب، يؤدي إلى مرض جفاف العين الناقص المائي (ADDE). يمكن أن تؤدي هذه الحالة إلى التهاب شديد في سطح العين، وأمراض قرنية مزمنة، وفي الحالات الشديدة، فقدان الرؤية الدائم2. العلاجات الحالية لاضطراب اضطراب الشخصية تدير الأعراض بشكل أساسي، دون معالجة الخلل الأساسي في الغدد، الذي يحد من فعاليتها على المدى الطويل. يطرح تطوير علاجات مستهدفة لخلل LG عدة تحديات، منها نقص نماذج مختبرية بسيطة طويلة الأمد، مما يحد من فهم الفيزيولوجيا المرضية للغسيل ويعيق تطوير علاجات فعالة. بينما أظهرت زراعة الخلايا إمكانات في تعزيز تجديد LG، فإن قدرة الخلايا المحدودة على التمدد في المختبر وتعقيد أنظمة الزراعة الحالية يشكلان عقبات كبيرة أمام التطبيق السريري 1,3. لذلك، فإن إنشاء نظام زراعة بسيط وطويل الأمد لجرث LG البالغة أمر ضروري لتعزيز فهم فسيولوجيا وأمراض LG، بالإضافة إلى توفير مصدر موثوق لخلايا LG الجذعية/السلف لإصلاح وتجديد إصابات LG.
حققت أنظمة الزراعة المختبرية الحالية لمتجر LG تقدما كبيرا، لكنها لا تزال تواجه قيودا ملحوظة. تعتمد العديد من هذه الطرق على وسائط مكملة بالمصل، مما يسبب عدة مشاكل مثل التغير من دفعة إلى أخرى، والمكونات غير المحددة، وخطر تلوث الخلايا الليفية أو الخلايا المتوسطة الحساسية 4,5,6,7,8. علاوة على ذلك، فإن الأنظمة المعتمدة على المصل غير مناسبة لدراسة الآليات الممرضة لأمراض LG وتشكل تحديات لعلاجات زراعة الخلايابسبب مخاطر رفض المناعة المحتملة. استجابة لهذه القيود، تم تطوير عدة طرق خالية من المصل لزراعة خلايا LG الظهارية (LGECs) من الفئران والبشر على حد سواء. على سبيل المثال، استخدم Ueda وآخرون بنجاح طريقة خالية من المصل لزراعة LGECs من فئران حديثة الولادة10. ومع ذلك، كانت هذه الطريقة محدودة بسبب عدم القدرة على تمرير الخلايا عبر الزراعة الفرعية والحاجة إلى عدد كبير من الغدد الوليدية للحصول على كمية كافية من الغدد المنخفضة المحيطة. وبالمثل، طور كوبايشي وآخرون نظام زراعة خال من المصل باستخدام سم الكوليرا، لكنهم واجهوا صعوبات في الحفاظ على شكل الخلية خلال الفقرة11. تشمل التطورات الحديثة تطوير تشانغ وآخرين لنظام زراعة ثلاثي الأبعاد لخلايا LG الجذعية للفئران ونظام زراعة العضوية LG الخاص ببانييه-هيلاويه وآخرين لكل من الفئران والبشر 12,13,14,15. ومع ذلك، تعتمد هذه الأنظمة على تركيبات وسائط معقدة تحتوي على عدة جزيئات صغيرة وعوامل نمو وإضافات، مما يعقد عملية الزراعة ويحد من قابلية التوسع. تسلط هذه التحديات الضوء على الحاجة إلى نظام زراعة مبسط وفعال خال من المصل يمكن أن يسهل التوسع الفعال للمواد الغازية الأرضية المحيطة، مع الحفاظ على خصائصها التكاثرية وخصائص الجذع/السلف لتطبيقات علاجية وأبحاث إضافية.
في السنوات الأخيرة، أدى التطور السريع لإعادة البرمجة الكيميائية بجزيئات صغيرة إلى إدخال استراتيجيات جديدة للحفاظ على الخلايا البالغة الأولية وتوسيعها في المختبر16. من خلال تنظيم مسارات الإشارات داخل الخلية، والتفاعلات بين الخلايا والمصفوفة، والتصاق الخلية، تعزز الجزيئات الصغيرة بشكل كبير تكاثر الخلايا والمرونة، مما يحسن كفاءة تمدد الخلايا والتحكم في المصير17. نظرا لإنتاجها القابل للتحكم به، وانخفاض القدرة المناعية، والتكامل غير الجيني، فإن الجزيئات الصغيرة مثالية لبناء أنظمة مختبرية لتوسيع الخلايا الظهارية البالغة16. لقد ثبت أن تركيبات من جزيئات صغيرة مختلفة تحافظ بفعالية على التوسع الصناعي لأنواع مختلفة من الخلايا الأولية، بما في ذلك الخلايا الجذعية الظهارية الجلدية والقرنية والملتحمة 18,19,20. لذلك، فإن تطوير استراتيجية جزيئية صغيرة لتوسيع LGECs يظهر إمكانيات لتطبيقات مستقبلية في كل من البحث والعلاج.
تم تطوير نظام زراعة بسيط وفعال خال من المصل في هذا البروتوكول باستخدام جزيئين صغيرين، Y27632 و SB431542 (2C)، لدعم توسع LGECs. من خلال دمج مزايا هذين الجزيئيين، تم إنشاء نظام خال من المصل لكل من الثقافات ثنائية الأبعاد وثلاثية الأبعاد. أظهرت الخلايا البارزة المحيطة بالرطوبة التي زرعت ب 2C قدرة تكاثرية عالية وخصائص خلايا جذعية/سلفية، محافظة على شكل الخلايا الظهارية النموذجي بعد ما لا يقل عن 10 مرات في المختبر. في الزراعة ثلاثية الأبعاد، لم تحتفظ الخلايا الجذعية فقط بخصائص الخلايا الجذعية/السلفية، بل أظهرت أيضا القدرة على التمايز إلى هياكل إفرازية بعد إزالة 2C، مكونة هياكل غددية دقيقة ذات وظيفة إفرازية. هذا النظام الخالي من المصل مناسب للنماذج المخبرية لفسيولوجيا وأمراض LG، كما يوفر مصدرا كبيرا للخلايا لهندسة أنسجة LG والتطبيقات التجديدية. ومع ذلك، فإن البروتوكول الحالي يقدم فقط استكشافا أوليا للثقافة ثلاثية الأبعاد. ثقافة ثلاثية الأبعاد طويلة الأمد تتجاوز نطاق هذا البحث في هذه المرحلة. من المهم ملاحظة أن هذه الطريقة مصممة خصيصا للفئران البالغة من LGEC وقد لا تكون قابلة للتطبيق على أنواع أخرى دون تحسين إضافي.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
أجريت جميع التجارب وفقا للوائح جمعية أبحاث الرؤية وطب العيون (ARVO) ولجنة أخلاقيات الحيوانات التجريبية في جامعة جيلين وجامعة شيامن.
ملاحظة: تم إجراء جميع إجراءات زراعة الخلايا في خزانة أمان حيوي معقمة بالأشعة فوق البنفسجية في غرفة عمليات الخلية.
1. الثقافة الأساسية للمناطق المحلية البالغة والخضراء
2. الزراعة الفرعية للمناطق المنخفضة المحيطة
ملاحظة: الزراعة الفرعية عندما يصل التقاء الخلايا إلى 80-90٪، والذي يحدث عادة بعد حوالي 14 يوما من الزراعة الأولية.
3. الثقافة ثلاثية الأبعاد (ثلاثية الأبعاد) للمناطق المنخفضة
ملاحظة: تجربة الزراعة ثلاثية الأبعاد تستخدم ال LGECs من P1. عندما تصل الترسام المنخفض P1 إلى 80-90٪ بعد 7 أيام من الزراعة مع 2C، تستخدم للزراعة ثلاثية الأبعاد.
4. تضمين وتقسيم الأجزاء المجمدة للكرويدات ثلاثية الأبعاد LGEC المتمايزة
ملاحظة: يتم تحفيز تمايز الكرويدات ثلاثية الأبعاد كما هو موضح في القسم 3.3. بعد 7 أيام من التمايز، اتبع الخطوات أدناه لتضمين درجة حرارة القطع المثلى (OCT) وتجميد الكرويدات ثلاثية الأبعاد المتمايزة.
5. كشف وظيفة الإفرازات للكرويدات ثلاثية الأبعاد LGEC المتمايزة
6. عزل الحمض النووي الريبي
7. RT-PCR الكمي (qRT-PCR)
8. التلوين بفلورة المناعة
ملاحظة: يتم إجراء التلوين بفلورية المناعة على اللواء الغازي المرتكب في صفائح 24 بئر بمعدلات التقاء 70-80٪ أو على المقاطع المجمدة من هياكل LGEC ثلاثية الأبعاد متمايزة.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
إنشاء نظام زراعة LGEC خال من المصل باستخدام 2C
كان الهدف في هذا البروتوكول هو إنشاء نظام زراعة أبسط وأكثر كفاءة لتوسيع ال LGECs الأولية للفئران. بعد فحص مكثف، تم تطوير تركيبة خالية من المصل 2C، تتكون فقط من Y27632 وY27632 و SB431542، بنجاح، مما مكن من التوسع طويل الأمد للمواد المنخفضة في المختبر. بعد هضم إنزيمات مختلطة، بدأت الخلايا المنخفضة المبكرة في الالتصاق وتكوين نسخ خلاية متعددة بعد 3 أيام من الزراعة مع 2C (البيانات غير موضحة). تعد الأيام الثلاثة الأولى...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
كما هو موضح في المقدمة، تم تطوير عدة أنظمة زراعة خالية من المصل لخلايا LG في السنوات الأخيرة 10,11,12,13. ومع ذلك، فإن العديد من هذه الطرق لها حدود، بما في ذلك ضعف تكاثر الخلايا وعدم القدرة على تحقيق توسع واسع النطاق في المختبرات10,11. علاوة على ذلك، اعتمدت أنظمة الزراعة الحديثة الخالية من المص...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يعلن المؤلفون عدم وجود مصالح متنافسة.
وقد دعمت هذه المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (82471048، 82271045)؛ برنامج شنتشن للعلوم والتكنولوجيا (JCYJ20240813145510014)؛ مشروع المواهب الصحية الخاص لأبحاث الصحة في مقاطعة جيلين (2023SCZ63، 2024SCZ53، 2025SCZ65)؛ ومشروع خطة تطوير العلوم والتكنولوجيا لمقاطعة جيلين (YDZJ202601ZYTS389).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| -20° ثلاجة C فائقة الحرارة منخفضة | هاير | ||
| -80° ثلاجة C فائقة الحرارة منخفضة | هاير | ||
| 0.25٪ تريبسين-إيدتا | جيبكو | 25200056 | |
| أنبوب طرد مركزي دقيق بسعة 1.5 مل | كيرغن | KG2211 | خالي من الرناز |
| طبق زراعة الخلايا بحجم 35 مم | LABSELECT | 12111 | |
| 4 & deg; ثلاجة C | هاير | ||
| 4٪ بارافورمالديهايد (PFA) | سيرفيسبيو | G1101 | |
| 4',6-دياميدينو-2-فينيليندويل (DAPI) | ييسن | 708939ES03 | المتجر عند -20 ودرجة مئوية؛ C، المخزون عند 1 ملغ/مل، 500x، تخفيف إلى 1x مع 1x PBS |
| أنبوب طرد مركزي بسعة 5 مل | ACMEC | AC17457 | |
| أنبوب طرد مركزي 50 مل | LABSELECT | CT-002-50-SS | |
| الأجسام المضادة المضادة للعضلات الملساء المضادة لألفا الأرنب | أبكام | AB5694 | تخفيفه باستخدام مخزن تخفيف الأجسام المضادة عند 1:100 دقيقة |
| الأجسام المضادة للأرنب المضادة AQP5 | ABclonal | A9927 | تخفيفه باستخدام مخزن تخفيف الأجسام المضادة عند 1:100 دقيقة |
| الأجسام المضادة للأرنب مضاد السيتوكيراتين 14 | أبكام | ab181595 | تخفيفه باستخدام مخزن تخفيف الأجسام المضادة عند 1:200 دقيقة؛ |
| مضاد السيتوكيراتين 19 الأجسام المضادة للأرنب | أبكام | AB52625 | قم بتخفيف الأجسام المضادة عند 1:400 وثانية؛ |
| الأجسام المضادة للأرنب Anti-Ki67 | أبكام | ab16667 | تخفيفه باستخدام مخزن تخفيف الأجسام المضادة عند 1:200 دقيقة؛ |
| خزانة السلامة الحيوية | ستيريل غارد | ||
| ألبومين مصل البقر (BSA) | ييسن | 36101ES60 | المتجر في 4° C |
| فئران C57BL/6J | مركز الحيوانات المختبرية في جامعة شيامن | ||
| لوحة زراعة الخلايا | LABSELECT | 11312 | 24-بئر |
| حاضنة الخلايا | إبندورف | ||
| الطرد المركزي | إبندورف | ||
| الكلوروفورم | هوشي | 10006818 | تحذير، إجراء عمليات في غطاء بخاري |
| CO2 حاضنة درجة حرارة ثابتة | إبندورف | ||
| كولاجناز أ | روش | 10103586001 | المتجر عند -20 ودرجة مئوية؛ C، المخزون عند 200 ملغ/مل، 100 مرة |
| محلول مثبط التربسين المحدد (DTI) | جيبكو | R007100 | |
| مجموعة DermaLife K Keratinocyte Medium Complete (وسط خال من المصل) | خط الحياة | LL-0007 | متجر في الساعة 4 & deg; C |
| دي-هانكس | بايوشارب | BL559A | يستخدم لتخفيف Dispase II |
| ثنائي ميثيل سلفوكسيد (DMSO) | سيغما | D4540 | يستخدم لتخفيف Y27632 و SB431542 |
| ديسباسي II | سيغما | D4693 | المتجر عند -20 ودرجة مئوية؛ C، المخزون عند 200 ملغ/مل، 100 مرة |
| DMEM الأساسي (1X) | جيبكو | C11995500BT | |
| الأجسام المضادة الثانوية شديدة الامتصاص المتقاطع من نوع Donkey Anti-Rabbit IgG (H+L)، أليكسا فلور 488 | إنفيتروجين | A-21206 | التخفيف باستخدام مخزن تخفيف الأجسام المضادة عند 1:300 |
| محلول ملحي مخزن بالفوسفات من دولبيكو (DPBS) | سيرفيسبيو | G4200 | |
| الإيثانول المطلق | هوشي | 10009218 | تحذير، استخدم لتحضير مخففات أخرى من الإيثانول |
| الميكروتوم المجمد | لايكا | ||
| مطحنة عالية السرعة منخفضة الحرارة | سيرفيسبيو | ||
| مجهر الفلورة المقلوب | لايكا | ||
| المجهر المقلوب | أوليمبوس | ||
| إيزوبروبانول | هوشي | 80109270 | |
| المجهر الكونفوكال بالليزر FV3000 | أوليمبوس | ||
| جهاز الطرد المركزي عالي السرعة منخفض الحرارة | إبندورف | ||
| مجموعة اختبار التوربنت المناعي المرتبط بالإنزيم LTF (ELISA) | علم اللاب | E-MSEL-M0047 | المتجر عند -20 ودرجة مئوية؛ C |
| جل المصفوفة (ماتريجيل) | 82703 | موجينجيل | أليكوت والمخزن عند -20 ° C |
| المايكربابتور | إبندورف | ||
| قارئ الميكروبليت | ثيرمو فيشر العلمي | ||
| مياه خالية من النوكلياز | بايوشارب | BL510B | |
| مركب OCT | سيجن | 4586 | |
| PBS، 1×؛ (pH7.4) | سيرفيسبيو | G4202 | |
| مضخم PCR | بيو-راد | ||
| البنسلين-ستريبتوميسين | بايوشارب | BL505A | |
| البنسلين-ستريبتومايسين-الأمفوتيرسين | بايوشارب | BL142A | |
| مجموعة PerfectStart Green لجهاز qPCR SuperMix | ترانس جين بيوتيك | AQ601-01-V2 | المتجر عند -20 ودرجة مئوية؛ C |
| جامعة PerfectStart RT& مجموعة qPCR | ترانس جين بيوتيك | AUQ-01 | المتجر عند -20 ودرجة مئوية؛ C |
| بيلوكاربين | علاء الدين | P424663 | المتجر عند -20 ودرجة مئوية؛ C، 2500x |
| Primer AQP5 التسلسل: الأمام CATGAACCCAGCCGATC TT الخلفية: CTTGCTCCCATCAT CC | سانغون بيوتيك | ||
| برايمر K14 التسلسل: الأمامي:CCCACCTTCATCTTCC CAATT الخلف: AAGCCTGAGCAGCATGTAGCAG | سانغون بيوتيك | ||
| برايمر K15 التسلسل: الأمام GAGGTGGCGTCTAACACA GA الخلفية:TCTGAGCCTCCATCTCAC AG | سانغون بيوتيك | ||
| مقدمة K19 التسلسل: الأمام: ATTACTGCCCTGAGGAGC CA الخلفية: TTCAGCTCCTCAATCCGA GC | سانغون بيوتيك | ||
| برايمر K5 التسلسل: الأمام: CTCAGAGCTGAGGAACAT GC الخلف: AGCTCCGCATCAAAGA AT | سانغون بيوتيك | ||
| Primer Ki67 التسلسل: الأمامي:ACCATCATTGACCGCTCC TT الخلف: TTGACCTTCCCATCAGG GT | سانغون بيوتيك | ||
| Primer LTF التسلسل: الأمامي:CAGGAGCCAACAAATGTG CC الخلفية:TTGTACTGGTCCCTCTCG GC | سانغون بيوتيك | ||
| برايمر P63 تسلسل: الأمامي:ATGTCACCGAGGTTGTG AAA الخلف: GAATTCAGTGCCAACCTGTG | سانغون بيوتيك | ||
| برايمر SOX10 التسلسل: الأمامي:ATCAGCCACGAGGTAATG TCCAAC الخلفية:ACTGCCCAGCCGTAGCC | سانغون بيوتيك | ||
| برايمر α-SMA التسلسل: الأمامي:CTCCCTGGAGAAGAGCTA CG الخلفية:CGCTGACTCCATCCCAAT GA | سانغون بيوتيك | ||
| جهاز PCR الكمي الفلوري في الوقت الحقيقي | روش | ||
| كاشف استخراج RNA الكلي لعزل RNA | فازيم | R401-01 | تحذير، إجراء عمليات في غطاء بخاري |
| SB431542 | أبيكسبيو | A8249 | المتجر عند -20 ودرجة مئوية؛ C، الأصل بطول 20 مللي موتر، 2000x |
| مقياس الطيف الفوتومتري نانو دروب 1000 | ثيرمو فيشر العلمي | قياس تركيز الحمض النووي الريبي | |
| سكروز | ماكلين | S818046 | أذابها بالماء المقطر |
| ترايتون X-100 | سولاربيولوجيا | T8200 | |
| نظام تنقية المياه فائق النقاء | ميليبور | ||
| مخزن تخفيف الأجسام المضادة العالمي | إبيزيم | PS119 | متجر في الساعة 4 & deg; C |
| Y27632 | أبيكسبيو | B1293 | المتجر عند -20 ودرجة مئوية؛ C، الأصل بطول 20 مللي موتر، 2000x |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
