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El primer paso para generar monocapas derivadas de enteroides 2D es preparar la sección de tejido intestinal extraída (Figura 1A) para la disociación del tejido. Esto se hace eliminando la grasa adherida y el mesenterio del tejido (Figura 1B), seguido de un corte longitudinal del tejido para exponer la superficie del lumen de modo que la capa de moco del intestino pueda eliminarse raspando suavemente con un portaobjetos de vidrio. A continuación, la sección intestinal extraída se corta en secciones de tejido progresivamente más pequeñas (Figura 1C) para aumentar la facilidad de disociación. A continuación, las criptas se disocian del tejido submucoso subyacente mediante una serie de lavados que consisten en tampones de quelación (Figura 1D, E) y PBS. Las criptas intestinales aisladas (Figura 1F) se incrustan en cúpulas de matriz de membrana basal (Figura 2A) y se cultivan durante varios días para generar enteroides 3D. A partir de una sección de 10 pulgadas de íleon bovino, se pueden aislar aproximadamente 900.000 criptas y utilizarlas para la formación de enteroides. Después de unas pocas horas de cultivo, las criptas plateadas comienzan a alargarse y a convertirse en enterosferas (Figura 2B). Después de 2 días, se puede observar una luz bien definida (Figura 2C), con estructuras en gemación observadas ya en el día 4 en cultivo (Figura 2D). Para el día 7, los enteroides maduros se han desarrollado (Figura 2E). La tinción de inmunofluorescencia de enteroide 3D de 7 días de edad demuestra la presencia de diferentes linajes celulares. La microscopía confocal de enteroides demuestra la localización de la tinción nuclear DAPI, la proteína E-cadherina en la unión adherente, la tinción de cromogranina-A (Chr-A) que muestra la presencia de células enteroendocrinas, la lisozima (LYZ) que muestra células de Paneth y la citoqueratina-18 (CK-18) que representa las células de enterocitos en la Figura 3. Después de 7-10 días en cultivo, los enteroides deben pasar para permitir una mayor expansión y evitar el hacinamiento. Se determinó que el tiempo óptimo para el paso de los enteroides es de 7 a 10 días después del aislamiento inicial de la cripta primaria y, en última instancia, depende de la salud y la tasa de crecimiento de los enteroides en cultivo. La densidad óptima de siembra para lograr la morfología y viabilidad del enteroide deseada, como se muestra en la Figura 2E, es de 400 criptas por domo. Los enteroides pueden crioconservarse fácilmente, y los fragmentos de enteroides descongelados se recuperan completamente para su uso experimental después de dos pasadas después de la descongelación. En particular, se recomiendan al menos dos pasajes del cultivo primario de la cripta antes de la criopreservación.
Con el fin de producir una monocapa derivada de enteroides 2D, los enteroides 3D se cosechan y, en una serie de pasos, se trituran mecánicamente en presencia de una solución de disociación (Figura 4A) en células individuales. A continuación, estas células individuales se pueden sembrar en un inserto transpocillo que ha sido recubierto previamente con una solución de medio de cultivo de matriz de membrana basal. En promedio, se pueden sembrar cuatro transpozos a partir de cuatro domos enteroides 3D. Por lo tanto, el número de enteroides 3D procesados depende del número de transpocillos necesarios para el experimento. La siembra de células individuales a una densidad de siembra de 1 x 105 y el cultivo inicial en presencia de 20% de FBS (Figura 4B-D) puede generar una monocapa confluente en menos de 1 semana. La confluencia progresiva de la monocapa 2D en cultivo se puede monitorizar a lo largo del tiempo mediante microscopía óptica (Figura 4E,F). Las mediciones de la resistencia eléctrica transepitelial (TEER) pueden confirmar la confluencia y caracterizar la integridad de la barrera epitelial a lo largo del tiempo y en respuesta a la estimulación experimental (Figura 5A). En promedio, después de siete días en cultivo, una monocapa aproximadamente 100% confluente tendrá un valor de TEER correspondiente de ~1500 Ω·cm2. Una evaluación longitudinal de los valores de TEER de monocapa enteroide 2D demuestra un aumento constante de los valores de TEER durante siete días, alcanzando un valor medio máximo de 1546 Ω·cm2 antes de disminuir con el valor más bajo de 11,5 Ω·cm2 obtenido en el duodécimo día (Figura 5B). El marcaje inmunofluorescente de monocapas diferenciadas indica que mediante este protocolo se forman láminas epiteliales intestinales intactas, organizadas y polarizadas (Figura 6). La microscopía confocal de la monocapa 2D teñida demuestra la localización de la tinción nuclear DAPI, la E-cadherina y la tinción con actina F (Figura 6A-D). La microscopía de fluorescencia de la monocapa 2D muestra características de células epiteliales intestinales diferenciadas con tinción de cromogranina-A (Chr-A) que muestra la presencia de células enteroendocrinas, lisozima (LYZ) que muestra células de Paneth y citoqueratina-18 (CK-18) que indica linajes celulares de enterocitos (Figura 6E-L). El modelado de la pila Z muestra la polarización esperada del cultivo de monocapa 2D con depósito característico de F-actina que se encuentra en las microvellosidades que cubren el aspecto apical de los enterocitos diferenciados y E-cadherina, una proteína ubicada en las uniones adherentes interespaciadas entre las células epiteliales (Figura 6M).
La funcionalidad de la monocapa puede evaluarse mediante estimulación apical con varios componentes, incluidos ligandos o patógenos del receptor tipo Toll (TLR), seguida de la cuantificación de citoquinas de sobrenadantes de cultivos celulares recolectados de los compartimentos apical y basal. De hecho, cuando se estimula el aspecto apical de la monocapa durante 24 h con el agonista de TLR 1/2 Pam3csk4 en el día 4 de cultivo, se observa un aumento de la producción de citoquinas en ambos compartimentos en comparación con las monocapas no tratadas (Figura 7A,B).

Figura 1: Aislamiento de criptas intestinales bovinas de bovinos adultos sanos. Imágenes que ilustran el procesamiento tisular de (A) íleon de ganado adulto entero, (B) íleon desgrasado, (C) íleon seccionado en trozos de 2,5 pulgadas (6,3 cm) en PBS sobre hielo, (D) secciones de tejido ileal en tampón de disociación #1 a 4 °C, y (E) en tampón de disociación 2 en un baño de agua agitado a 37 °C, y (F) fragmentos aislados de criptas ileales. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 2: Desarrollo del enteroide ileal primario 3D bovino en la matriz de la membrana basal. Imágenes representativas de (A) domos enteroides, 3D creados en una placa de cultivo de tejidos de 6 pocillos y desarrollo de enteroides, 3D (B-E) de los días 0, 2, 4 y 7 en cultivo. Barra de escala = 50 μm. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 3: Los enteroides intestinales tridimensionales muestran la tinción del linaje de las células epiteliales. Las imágenes representativas de enteroides 3D después de 7 días en cultivo demuestran la presencia de tinción nuclear, F-actina, citoqueratina-18 (CK-18), cromogranina-A (Chr-A), ecadherina (E-cad), lisozima (Lyz) y superposición de imágenes (Merge). Barra de escala 50 μm. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 4: Establecimiento de una monocapa derivada de enteroides 2D a partir de enteroides ileales. Imágenes representativas de (A) fragmentos enteroides 3D en solución de disociación en preparación para la siembra monocapa, células individuales sembradas en un inserto transpocillo a una densidad de siembra de 1 x 105 fotografiadas en el día 0 utilizando (B) luz, (C) contraste de fase y (D) microscopía de campo claro, y revelado de monocapa en insertos transpocillos fotografiados en el quinto día utilizando (E) contraste de fase y (F) microscopía de campo claro. Aumento de 40x y barra de escala = 50 μm. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 5: Mediciones de resistencia eléctrica transepitelial (TEER) de la monocapa derivada de enteroides 2D en insertos transwell. (A) Diagrama esquemático de cómo se obtienen las mediciones de TEER de la monocapa de células epiteliales intestinales (IEC) 2D utilizando los electrodos de palillo STX2 de un voltohmetro, (B) Monitoreo longitudinal de mediciones de TEER monocapa 2D durante 12 días en cultivo celular. Cada punto de datos representa un valor medio de TEER y un error estándar de la media (SEM) obtenidos a partir de dos réplicas técnicas. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 6: Las monocapas diferenciadas derivadas de enteroides, 2D, en insertos transpocillos, se convierten en láminas epiteliales intestinales polarizadas. (A-M) Imágenes inmunofluorescentes representativas de una monocapa derivada de enteroide 2D en un inserto transpocillo después de 5 días en cultivo que muestran el núcleo (A) (azul), (B) E-cadherina (rojo), (C) F-actina (verde) y (D) superposición de las 3 imágenes (fusión), (E,I) tinción nuclear, (F) cromogranina-A, (J) citoqueratina-18, (G,K) lisozima y (H,L) fusión de imágenes. (M) Modelado de pila Z que muestra la distribución de las mismas proteínas marcadoras de células epiteliales de la lámina monocapa 2D. Las imágenes se obtuvieron a partir de 2 réplicas biológicas. Barra de escala = 50 μm. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 7: Las monocapas derivadas de enteroides 2D primarios bovinos en insertos transpocillos son funcionalmente activas. Secreción de citoquinas sobrenadantes en cultivos de células apicales y basales de (A) IL-1α y (B) IL-8 mediante monocapas 2D en insertos transpocillos después de 5 días en cultivo que no fueron tratados o estimulados con Pam3csk4 durante 24 h. Los datos son representativos de los niveles medios de citoquinas y SEM de monocapas derivadas de existencias congeladas de criptas de un animal y tres experimentos independientes. Las citocinas se cuantificaron mediante el ensayo multiplex basado en perlas (Tabla de Materiales) de acuerdo con las instrucciones del fabricante y se analizaron en una unidad de multiplexación compacta (Tabla de Materiales) y un software de ajuste de curva de inmunoensayo (Tabla de Materiales). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Tabla 1: Stock y concentraciones finales de los reactivos. Haga clic aquí para descargar la tabla.