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Dieses Protokoll skizziert die Differenzierung von HiPSCs in iHOs und deren Nutzen als Modell zur Simulation von Entericinfektionen. Im Folgenden erläutern wir die kritischen Schritte im Protokoll und alle Änderungen oder Verbesserungen, die wir vorgenommen haben.
Dieses Protokoll rationalisiert den Differenzierungsprozess von hiPSCsimVergleich zu zuvor veröffentlichten Arbeiten 25. Bisher angewandte Methoden erforderten die Übertragung von HiPSCs von anderen hiPSC-Kultursystemen (z.B. feeder-abhängige HiPSC-Kultur) auf chemisch definierte Medium – Polyvinylalkohol (CDM-PVA). Diese Übertragung auf CDM-PVA dauert in der Regel 2 – 3 Wochen und erfordert eine tägliche Fütterung der HiPSCs. Dieses Protokoll war auch nicht durchgängig wirksam, und einige Differenzierungen scheiterten; Deshalb haben wir die Differenzierung mit den gleichen Wachstumsfaktoren ausgespielt, angefangen bei den HiPSCs, die im Stammzellkulturmedium (statt CDM-PVA) angebaut werden, und dem Austausch von CDM-PVA durch Stammzellkulturmedium während der Differenzierungstage 0 – 3. Dies ist bisher gelungen für die fünf unabhängigen HiPSC-Linien, die den Differenzierungsprozess deutlich schneller und effizienter machen. Dies ermöglicht auch eine wochenlosferische Kultivierung von HiPSCs vor der Differenzierung, was mehr Flexibilität in der hiPSC-Kultur ermöglicht. iHO-Linien, die mit dieser Methode hergestellt werden, wurden für Marker von Darmepithel phänomant, wie wir sie zuvor für die hiPSC-Linien Kolf2, Yemz1 und Lise116 beschrieben haben und erscheinen phänotypisch indistatorisch von iHOs, die mit den vorherigen produziert werden Protokoll.
Nach der Aussaat benötigen iHOs mindestens einen Monat routinemäßige Passagen, wobei alle 4 – 7 Tage geteilt werden, um die Reifung zu erleichtern. Beachten Sie, dass es je nach verwendetem iPSC-Linie und der Dichte der ursprünglichen Kultur einige Abweichungen in der iHO-Entwicklung geben wird. In den ersten Passagen wird es sichtbar kontaminierende Zellen geben, die keine iHOs sind. Diese werden schließlich sterben, so dass eine saubere Kultur der sphärischen und nach etwa 4 Wochen budded iOs. Darüber hinaus kann ein Bildgebungssystem in der Haube verwendet werden, um nur iOs mit der gewünschten Morphologie auszuwählen und zu durchlaufen. Je nach Wachstumsrate und Dichte müssen die iHOs alle 6 – 7 Tage geteilt werden. Wenn eines der folgenden Ereignisse auftritt, sollten die iHOs vor diesem Punkt gespalten werden: Die leuchtenden Hohlräume der iHOs beginnen sich mit toten Zellen zu füllen, die Kellermembranmatrix beginnt sich zu zerfallen, die iHOs beginnen aus der Kellermembranmatrix zu wachsen, oder auch die Kultur ist Dicht und die Medien beginnen sehr schnell gelb zu werden.
Sobald die iHO-Kultur etabliert ist, wenn sich das Erscheinungsbild der iOs zu irgendeinem Zeitpunkt ändert oder anders ist als erwartet (zum Beispiel bleiben die Kulturen sphärisch, statt zu buddeln), sollte die Phenotypisierung über Immunhistochemie und QPCR für Zellmarker sein. Wiederholte, um sicherzustellen, dass die Differenzierung der Zelltypen innerhalb der iHOs (z.B. Bewaffenzellen, Panitenzellen) intakt bleibt. Wenn die iHOs nicht mehr differenziert sind, dann sollten sie weggeworfen und neu differenziert werden oder eine frühere Passage der iHOs aufgetaut und neu konstituiert werden. Wenn die iOs aufhören, zu unterscheiden, sind die möglichen Ursachen das Alter der Kultur (wenn es über 6 Monate alt ist), die Aktivität der Wachstumsfaktoren (stellen Sie sicher, dass diese nach den Anweisungen des Herstellers wieder hergestellt und in kleinen Aliquossen eingefroren werden, um zu vermeiden, In der Regel sollte es nur einmal pro Woche zu Durchgangssperren kommen, und wenn die iOs regelmäßig manuell zu stark voneinander getrennt werden, werden sie nicht mehr vollständig zu unterscheiden).
Wir stellten über RNA-Sequenzierung fest, dass IL-22-Stimulation 18 h vor der Infektion antimikrobielle Gene und diejenigen, die in der Barriereverteidigung Phenotyp beteiligt sind. Vor der Verwendung von neuen iHsO für Assays mit Vorläufigkeit mit rhIL-22 (oder einem alternativen Zytokin, wenn das System dafür verwendet wird), ist es ratsam, die Aktivität von Genen zu überprüfen, die bekannt sind, dass sie von der Zytokin (im Fall von IL-22) , haben wir DUOX2 und LCN2) über qPCR nach der Stimulation der iHOs verwendet, um den Ausdruck des Rezeptors und die intakte Signalgebung zu gewährleisten. Vor der ersten Verwendung von IL-22 haben wir auch Immunhistochemie durchgeführt, um den IL-22-Rezeptor auf iHOs zu lokalisieren, um festzustellen, dass der Ausdruck des IL-22-Rezeptors basal war, was bedeutet, dass die Prätimulation einfach durch Zugabe von rhIL-22 zur iHO-Kultur erreicht werden konnte. das Mittel. Wenn jedoch ein Rezeptor apisch ausgedrückt wird, muss dieses Protokoll eventuell angepasst werden, um Liganden apisch zu liefern.
Die Fallstricke bezüglich des Mikroinjektionssystems stehen in der Regel im Zusammenhang mit der Feinheit der für die Injektion benötigten Nadeln. Hier verwenden wir handelsübliche Bohrtipps mit 6 μm Lumen. Es ist möglich, die Injektionsnadeln aus Glaskapillaren zu ziehen 26, obwohl dies weniger gleichmäßig sein kann, was zu Leckagen von der Nadelspitze oder inkonsistenten Volumina führt, die in die iHOs injiziert werden. Es ist wichtig, sicher zu sein, dass die Injektion in das iHO-Lumen erfolgt ist, was ein Grund für die Verwendung von Phenolrot als Farbstoff ist; Die iOs werden sich sichtbar ausdehnen und das rote Inoculum halten, was die Gewissheit darüber ermöglicht, welche IHOs injiziert wurden. Gelegentlich verstopfen Nadeln mit Schutt aus der iHO-Wand; Wenn dies der Fall ist, entfernen Sie die Nadelspitze aus dem Inneren des iHO und drücken Sie den sauberen Knopf auf dem Mikroinjektionssystem. Dadurch entsteht eine kurze Phase höheren Luftdrucks, die die Blockade beseitigen sollte. Es wird auch zu einer Leckage des bakteriellen Inokulums auf die Platte führen; Wenn dies geschieht, sollte daher die saubere Wirkung auf allen Platten wiederholt werden, um die Gleichheit der bakteriellen inoculum pro Platte zu gewährleisten. Ein großer Vorteil der hiPSC-abgeleiteten iHOs ist ihre Größe. Darminorganisoide von Mäusen und primären menschlichen Organoiden sind viel kleiner (bis zu ~ 100 μm und 100 – 300 μm, bzw. 27, gegenüber 250 – 1500 μm für hiPSC-abgeleitete iHOs), was bedeutet, dass die Injektionen großer Mengen von Organoiden langsamer werden. Auf diese Weise können größere Injektionsversuche in den hiPSC-abgeleiteten iHOs getestet werden. Es ist auch möglich, die Leuchtinhalte der iHOs zu untersuchen, indem man sie postinfektion erntet und die iHOs manuell in DPBS zerlegt, wodurch ihre Leuchtinhalte freigesetzt werden. Für die Mikroinjektion empfehlen wir eine hohe Bakterienkonzentration. Wir haben festgestellt, dass niedrigere Konzentrationen nicht ausreichten, um eine Antwort der IEC zu generieren, die die iHOs umfassten. Darüber hinaus war es schwierig, internalisierte Bakterien mit Hilfe der Mikroskopie nachträglich zu lokalisieren. Die Inoculum müssen möglicherweise für verschiedene Bakterienstämme optimiert werden.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass hiPSC-abgeleitete iHOs ein vielversprechendes Modell für die direkte Trennung der epithelialen Reaktion auf Entzündungen darstellen, sei es durch die Untersuchung von intrazellulären Invasionszahlen, die Bildgebung, die Messung des Zytokinspiegels bei den iHO-Supernatanten oder die Ernte der RNA, um Studie Transkriptionsänderungen nach der Exposition gegenüber Krankheitserregern. Ihr Nutzen wird in Zukunft noch deutlicher werden, um Infektionsmodelle für menschenbeschränkte Krankheitserreger zu etablieren und die Möglichkeiten zu nutzen, diese Technologie zu nutzen, um die Forschung durch die Untersuchung spezifischer krankheitsbedingter genetischer Mutationen zu personalisieren. Und die Reaktionen der Drogen.