The 3D Culturing of Organoids from Murine Intestinal Crypts and a Single Stem Cell for Organoid Research

Yuta Takase; Kazuto Fujishima; Toshio Takahashi

doi:10.3791/65219

زراعة 3D من المواد العضوية من خبايا الفئران المعوية وخلية جذعية واحدة للبحوث العضوية

JoVE Journal
Biology

This content is Free Access.

JoVE Journal Biology

The 3D Culturing of Organoids from Murine Intestinal Crypts and a Single Stem Cell for Organoid Research

زراعة 3D من المواد العضوية من خبايا الفئران المعوية وخلية جذعية واحدة للبحوث العضوية

Full Text

10,490 Views

10:39 min

April 7, 2023

DOI: 10.3791/65219-v

Yuta Takase¹, Kazuto Fujishima^2,3, Toshio Takahashi¹

¹Suntory Foundation for Life Sciences,Bioorganic Research Institute, ²Institute for Integrated Cell-Material Sciences (KUIAS-iCeMS),Kyoto University, ³Faculty of Medicine,Osaka Medical and Pharmaceutical University

Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.

Overview

This study investigates the maintenance of homeostasis by intestinal stem cells at the base of murine small intestinal crypts. The authors present a detailed protocol for isolating these crypts and culturing 3D organoids, enhancing our understanding of stem cell behavior in the gastrointestinal tract.

Key Study Components

Research Area

Intestinal stem cell biology
Organoid culture technology
Homeostasis in gastrointestinal systems

Background

Intestinal stem cells are critical for maintaining epithelial integrity.
3D organoids are effective for studying stem cell properties.
Understanding signaling pathways is crucial for tissue homeostasis.

Methods Used

Mechanical and enzymatic methods for crypt isolation
Murine small intestine as a biological system
Live imaging and microscopy for organoid observation

Main Results

The use of EDTA and mechanical dissociation improves crypt yield.
Identified signaling pathways that contribute to stem cell homeostasis.
Establishment of a reliable method for intestinal organoid culture.

Conclusions

This study provides a robust methodology for intestinal organoid culture from isolated crypts.
The findings enhance the understanding of intestinal stem cell dynamics and their role in epithelial maintenance.

Frequently Asked Questions

What are intestinal organoids used for?

Intestinal organoids are utilized for studying stem cell behavior, disease modeling, and drug testing.

How does the isolation protocol improve cell yield?

The protocol combines enzymatic treatment with mechanical dissociation to enhance the recovery of viable crypts.

Why is understanding intestinal stem cells important?

Understanding these cells is vital for addressing issues related to gut health and diseases, including cancer.

What role do signaling pathways play in stem cell biology?

Signaling pathways regulate stem cell proliferation, differentiation, and maintenance, impacting tissue homeostasis.

Can these methods be applied to other tissues?

While this protocol is specific to intestinal crypts, similar techniques may be adaptable for other epithelial tissues.

What is the importance of 3D culture systems?

3D culture systems provide a more physiologically relevant environment to study cell behaviors compared to 2D cultures.

What imaging techniques are used in this research?

Live imaging techniques, including time-lapse microscopy, are used to observe organoid development and behavior.

وصفنا بروتوكولا لعزل خبايا الفئران المعوية الصغيرة والثقافة العضوية المعوية 3D من الخبايا. بالإضافة إلى ذلك ، وصفنا طريقة لتوليد المواد العضوية من خلية جذعية معوية واحدة في حالة عدم وجود مكانة خلوية شبه ظهارية.

يركز بحثنا على بيولوجيا الخلايا الجذعية ، وخاصة الخلايا الجذعية المعوية ، الموجودة في الجزء السفلي من سرداب الأمعاء. الهدف هو الإجابة عن كيفية الحفاظ على الاتزان الداخلي بواسطة الخلية الجذعية في الأمعاء. توفر ثقافة الجهاز 3D المستمدة من الخلايا الجذعية المعوية أداة قوية لدراسة انتشار الخلايا الجذعية وتمايزها وصيانتها.

تساعد تكنولوجيا الأعضاء في زراعة الخلايا الجذعية المعوية لفترة طويلة من خلال الاحتفاظ بإمكانية التجديد الذاتي والتمايز. تم استخدام العضو العضوي على نطاق واسع للدراسات البحثية الأساسية والانتقالية حول هشاشة الأمعاء وهشاشة الماضي. التحدي الحالي الذي يواجهنا هو فهم الجهاز التاجي المتضمن في الخلايا الظهارية المعوية والخلايا الجذعية.

ويكتسي فهم العمليات البيولوجية الناجمة عن الاستنساخ الموضوعي أهمية رئيسية. إحدى النتائج المهمة التي توصلنا إليها هي أن الإشارة من خلال الاستنساخ تحافظ على الاتزان الداخلي للنمو الطلائي المعوي والتمايز. يصف بروتوكولنا طريقة لعزل الخبايا المعوية الدقيقة باستمرار ، والثقافة اللاحقة لعضويات 3D لتحسين معدل إطلاق التشفير.

نقوم بإنشاء طريقة عزل ميكانيكية تتضمن اهتزازا قويا ، بعد العلاج باستخدام EDTA. يمكن الجمع بين EDTA والتفكك الميكانيكي لتحسين الغلة المشفرة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن للمهارة المناسبة تقليل تلوث الفيروسات إلى الحد الأدنى ، مما يزيد من عدد الخبايا.

تشير النتائج التي توصلنا إليها إلى أن الإشارات من خلال مستقبلات العضلات والكائنات الحية يبدو أنها تعمل معا للحفاظ على التوازن في النمو الظهاري المعوي والتمايز. هذا يشجعنا على افتراض أن الجهاز الشرياني غير العصبي لعب دورا مهما في اعتدال مكانة الخلايا الجذعية المعوية.