Describimos métodos para aislar células somáticas ováricas de ratón a partir de una fracción del ovario enriquecida con estroma y para generar organoides somáticos ováricos de ratón utilizando un enfoque sin andamiaje.
Artículo de método
Describimos métodos para aislar células somáticas ováricas de ratón a partir de una fracción del ovario enriquecida con estroma y para generar organoides somáticos ováricos de ratón utilizando un enfoque sin andamiaje.
El ovario está formado por poblaciones heterogéneas de células somáticas, tanto dentro del folículo como del estroma circundante, que son fundamentales para apoyar la función ovárica y para la generación de gametos de alta calidad. Informamos de métodos para aislar células somáticas de ovarios de ratón, incluyendo células endoteliales, epiteliales, esteroidogénicas, estromales e inmunes. Cuando estas células somáticas ováricas primarias se placan y cultivan en un sistema tradicional de cultivo 2D, se pierden la heterogeneidad celular, la organización, así como las interacciones célula-célula y matriz celular que normalmente se encuentran en el ovario. Así, también describimos cómo generar organoides somáticos ováricos de ratón utilizando un enfoque sin andamiaje. Estos organoides se autoensamblan, mantienen poblaciones celulares diversas y producen la matriz extracelular y factores secretados, incluidas las citocinas. Los organoides pueden utilizarse para experimentos de co-cultivo y pueden mantenerse en cultivo durante al menos 3 semanas con alta viabilidad. En conjunto, estos modelos permiten analizar la fisiología y patología ovárica desde la perspectiva de las células somáticas.
Aunque el ovocito, o gameto femenino, es esencial para dar lugar a la siguiente generación, las poblaciones celulares somáticas en el ovario desempeñan un papel fundamental en el desarrollo de gametos, la producción de hormonas esteroides y la homeostasis ovárica. Los ovocitos, rodeados por células somáticas de la granulosa y la teca, forman las unidades funcionales del ovario conocidas como folículos. Las células de la granulosa están físicamente conectadas al ovocito mediante proyecciones transzonales y proporcionan soporte metabólico y nutritivo al ovocito, además de regular la detención meiótica 1,2. Además, en respuesta a las gonadotropinas, las células granulosa y teca producen hormonas esteroides, incluyendo estrógenos, progesterona y andrógenos, que tienen efectos más allá del sistema reproductor, afectando los sistemas cardiovascular, musculoesquelético y nervioso, y por tanto afectando la salud generalfemenina 3. Los folículos ováricos se desarrollan dentro de un estroma ovárico heterogéneo compuesto por vasculatura, células inmunitarias, varias poblaciones de fibroblastos intersticiales y células mesenquimales, así como una matriz extracelular (ECM)4 altamente ordenada. Este microambiente estromalo proporciona señales físicas y químicas que afectan al crecimiento del folículo, la ovulación y la luteinización4.
Existen varios métodos para aislar y cultivar gametos y folículos in vitro, y estos métodos han avanzado nuestra comprensión de la oogénesis y la foliculogénesis5. Sin embargo, el compartimento somático del ovario está relativamente poco estudiado, en parte debido a la falta de modelos in vitro robustos. Los modelos actuales del compartimento somático ovárico están en gran medida restringidos a un solo tipo celular, como fibroblastos, células epiteliales de la superficie ovárica, endoteliales, inmunes o de la granulosa 6,7,8,9,10,11. El cultivo de células somáticas ováricas primarias definidas de forma amplia en 2D favorece las poblaciones de macrófagos a lo largo del tiempo, lo que resulta en una pérdida de heterogeneidad celular12. Además, el cultivo tradicional bidimensional (2D) de monocapas no permite las diversas interacciones célula-célula y matriz celular que están presentes en el ovario. Los explantes de tejido ovárico mantienen la complejidad celular y estructural del tejido nativo, pero varían en composición dependiendo de dónde se hayan derivado dentro delovario 13,14.
Los organoides son versiones tridimensionales (3D), multicelulares y miniaturizadas de órganos o tejidos que recapitulan la organización y función in vivo 15,16. Los organoides pueden generarse a partir de células madre o células primarias aisladas de tejido normalo enfermo 15. En el contexto del sistema reproductor femenino, se han generado organoides para modelar el endometrio, la trompa de Falopio, el cuello uterino y laplacenta 17. Sin embargo, en lo que respecta al ovario, hasta hace poco, los modelos organoides se han limitado a un solo tipo celular, como células epiteliales de la superficie ovárica o células cancerosas, o se han generado a partir de células madre pluripotentes inducidas para asemejarse a estructuras foliculares en lugar del estromaovárico 17,18. Estudios recientes han generado y caracterizado organoides utilizando poblaciones heterogéneas de células somáticas aisladas de tejido de ratón, macaco rhesus y ováricohumano 19,20,21. Estos modelos organoides han permitido investigar los mecanismos celulares subyacentes al envejecimiento ovárico, así como los efectos de la exposición a ftalatos en la composición de laECM 19,21.
Dada la importancia crítica de las células somáticas, tanto en el folículo como en el estroma, para la función ovárica, describimos métodos para aislar células somáticas de una fracción enriquecida con estroma de ovarios de ratón y para cultivarlas in vitro utilizando cultivo monocapa tradicional o en un modelo organoide. Utilizando micromoldes de agarosa libres de andamiaje, las células somáticas ováricas forman organoides en 1–3 días. Los organoides preservan poblaciones clave de células ováricas, incluyendo fibroblastos, macrófagos y células esteroidogénicas, y pueden cultivarse hasta 3 semanas con alta viabilidad. Los organoides somáticos ováricos son propicios para evaluaciones transcriptómicas e histológicas, análisis de medios condicionados, co-cultivo con otros tipos celulares y métodos de cribado de compuestos. En conjunto, estos organoides son un modelo sólido para la interrogación in vitro y la modulación del compartimento somático ovárico y pueden aplicarse al estudio del desarrollo ovárico, el envejecimiento, la fisiología y la patología.
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El uso de animales para desarrollar este protocolo se realizó de acuerdo con el Comité de Cuidado y Uso Institucional de Animales de la Universidad Northwestern y con las Directrices para el Cuidado y Uso de Animales de Laboratorio de los Institutos Nacionales de Salud (Número de Garantía de Bienestar Animal de la Universidad Northwestern: A3283-01; ID del protocolo IACUC: IS00013082_IM12). La información del fabricante y los números de catálogo para todos los materiales, incluidos moldes de silicona para micromoldes, medios y suplementos de agarosa, se muestran en la Tabla de Materiales. En la Figura 1 se presenta una visión general de los pasos del protocolo. Todos los pasos del protocolo deben realizarse utilizando el equipo de protección individual adecuado, en cumplimiento de todas las normativas institucionales de bioseguridad y salud y seguridad ambiental, y, salvo que se especifique lo contrario, dentro de un gabinete de bioseguridad de Clase II.

Figura 1: Esquema del aislamiento de células somáticas ováricas en ratones, generación de organoides somáticos ováricos y aplicaciones posteriores. Los ovarios del ratón se aíslan y la fracción estromal se enriquece. La fracción estromal enriquecida se digiere enzimática y mecánicamente. El tejido no digerido se disforma para extraerlo. Las células se pelletan, lavan, cuentan y se emplacan para su cultivo en 2D. Para la generación de organoides, tras un cultivo 2D durante la noche, se extraen células utilizando tripsina y se granulan, lavan y cuentan. Las células se siembran en micromoldes de agarosa para el cultivo de organoides. Los organoides pueden utilizarse para histología, extracción de ARN/proteínas, análisis de medios condicionados, tratamientos y cribado de fármacos, así como para el cocultivo. Por favor, haz clic aquí para ver una versión ampliada de esta figura.
1. Preparación de medios para el aislamiento y cultivo de células somáticas ováricas
NOTA: La digestión del tejido ovárico y el posterior aislamiento y cultivo de células somáticas primarias requieren cuatro tipos de medios: medios de disección (DM; usados en los pasos 2.3–2.4 para disección y punción de ovarios de ratón), medios enzimáticos (EM; usados en los pasos 2.5–2.8 para la digestión enzimática de ovarios de ratón enriquecidos con estroma), medios de temple (MQ; usados en el paso 2.9 para ralentizar la digestión enzimática), y medios de blindaje (PM; usados en los Pasos 2.11–2.14 y 4.6 para lavado, recubrimiento y cultivo 2D de células somáticas ováricas primarias, así como para la inactivación de tripsina al extraer las células de cultivos 2D). Todos los medios deben prepararse en un armario de seguridad biológica esterilizado de Clase II o campana de flujo laminar. Las recetas de medios que se enumeran a continuación son suficientes para procesar ovarios de 5–6 ratones, pero deben ajustarse según sea necesario. Todos los medios pueden prepararse hasta una semana antes y almacenarse a 4 °C, pero las enzimas para la EM deben añadirse frescas el día del aislamiento celular.
2. Digestión del tejido ovárico y aislamiento de células somáticas primarias
NOTA: Los ovarios del ratón se aíslan y digieren tanto enzimática como mecánicamente para aislar las células somáticas primarias. Los ovarios de 5–6 ratones pueden procesarse juntos en el mismo plato. Los siguientes pasos deben realizarse mediante técnica aséptica, preferiblemente con un microscopio disecable en una campana de flujo laminar.

Figura 2: Esquema del aislamiento de células somáticas ováricas del ratón. (A) Imágenes representativas de (i,ii) disección de ovario de ratón y (iii,iv) enriquecimiento estromático. El ovario del ratón está delineado con una línea discontinua en Ai. (B) Imágenes representativas de fragmentos de tejido ovárico a lo largo de la digestión mecánica y enzimática. Ovarios enriquecidos con estroma (i) antes y (ii) después del desgarro, (iii) fragmentos de tejido ovárico durante la pipeta, y (iv) fragmentos de tejido ovárico tras la digestión. (C) Imágenes representativas de (i) la templación de la digestión, (ii) el filtrado de la suspensión celular y (iii,iv) la pelletificación de las células somáticas ováricas primarias del ratón. Los recreos en Cii y Ciii muestran fragmentos de tejido no digerido capturados por el colador celular y el pellet celular tras la centrifugación, respectivamente. Por favor, haz clic aquí para ver una versión ampliada de esta figura.

Figura 3: Las células somáticas ováricas primarias pueden cultivarse en 2D. (A) Imágenes representativas de luz transmitida de células somáticas ováricas primarias en placas en una antena de 60 mm 16 horas después del emplacado, antes y después del lavado con PBS. (B) Imágenes representativas de luz transmitida de células somáticas ováricas primarias placadas en una placa de 24 pozos durante 3 días en cultivo. Barras de escala = 400 μm. Por favor, haga clic aquí para ver una versión ampliada de esta figura.
3. Preparación de micromoldes y medios de agarosa para la generación y cultura de organoides
NOTA: Los organoides somáticos ováricos se generan y cultivan en micromoldes de agarosa sin andamios con medios organoides ováricos. Los micromoldes de agarosa y los medios organoides ováricos deben prepararse mediante técnica aséptica en un armario de seguridad biológica esterilizado de Clase II o campana de flujo laminar.

Figura 4: Preparación esquemática de micromoldes de agarosa. (A) Imágenes representativas de (i) preparación de agarosa al 1,5%, (ii) pipeteado en moldes de silicona, (iii) moldes de silicona correctamente rellenados y (iv) moldes de silicona sobrellenados. Las líneas discontinuas en Aiii y Aiv muestran fondos planos y convexos de micromoldes de agarosa, respectivamente. (B) Imágenes representativas de (i,ii) moldes de silicona llenos con burbujas en la agarosa, (iii) burbujas reventando con punta de pipeta antes de la solidificación de agarosa, y (iv) un micromolde de agarosa solidificado dentro del molde de silicona. (C) Imágenes representativas de (i) retirada de micromoldes de agarosa solidificados de moldes de silicona, (ii) almacenamiento de micromoldes de agarosa en placas de 24 pozos que contienen PBS + 1% PS, (iii) burbujas presentes en micropozos inmediatamente después de la fundición, y (iv) micromolde de agarosa sin burbujas y correctamente fundido tras 16 horas de almacenamiento. (D) Imágenes representativas de micromoldes con (i,ii) pozos combinados, (iii) pozos alterados o (iv) daños. Abreviaturas: PBS = solución salina tamponada con fosfato; PS = penicilina-estreptomicina. Por favor, haz clic aquí para ver una versión ampliada de esta figura.
4. Generación y cultura de organoides
NOTA: Tras el cultivo 2D durante la noche, las células somáticas ováricas primarias se extraen del cultivo 2D y se siembran en micromoldes de agarosa para generar organoides. Los siguientes pasos deben realizarse mediante técnica aséptica en un armario de seguridad biológica esterilizado de Clase II.

Figura 5: Esquema de la generación de organoides somáticos ováricos. (A) Imágenes representativas de (i) transferencia de micromoldes de agarosa a la placa de cultivo con pinzas de Graefe, (ii) equilibrio de micromoldes de agarosa en medios organoides ováricos, y (iii) retirada de medios de las cámaras de siembra celular. La flecha en Aiii indica cámara de siembra de celda vacía. (B) Imágenes representativas de (i,ii) la siembra de células en micromoldes de agarosa y (iii) un escaneo de luz transmitida de un micromolde de agarosa que contiene células somáticas ováricas agregadoras. Barra de escala (Biii): 2500 μm. Por favor, haga clic aquí para ver una versión ampliada de esta figura.
5. Utilización de organoides para aplicaciones posteriores
NOTA: Los organoides pueden utilizarse para una variedad de aplicaciones posteriores, incluyendo histologia, aplicaciones en biología molecular (por ejemplo, análisis de ARN/proteínas), análisis de medios condicionados y cocultivo.

Figura 6: Los principales tipos celulares ováricos se conservan en organoides somáticos ováricos. (A) Imágenes representativas de (i) sellar un micromolde con agarosa al final del cultivo, (ii) un micromolde sin cortar y (iii) un micromolde seccionado incrustado en un bloque de parafina. Los micropozos pueden visualizarse en secciones montadas (iv), y la presencia de organoides dentro de micromoldes seccionados puede (v) confirmarse bajo un microscopio antes de la tinción histológica (vi). (B) Imágenes representativas de secciones de tejido ovárico de ratón y secciones organoides somáticas ováricas tras tinción inmunohistoquímica usando anticuerpos contra Vimentina, F4/80, Foxl2 y 3β-HSD. Barras de escama = 20 μm. Abreviaturas: H&E = hematoxilina y eosina. Esta figura ha sido adaptada con permiso de Dipali et al.19. Por favor, haz clic aquí para ver una versión ampliada de esta figura.

Figura 7: Co-cultivo de organoides somáticos ováricos con folículos y células de cáncer de ovario. (A) La secreción de citocinas organoides se midió por micromolde de agarosa al día 5 de cultivo y se normalizó a medios condicionados de micromoldes de agarosa sin organoides. N = 4 micromoldes de agarosa. (B) Imágenes representativas de luz transmitida de folículos ováricos en los días 0, 4 y 8 de cultivo con o sin organoides (control) y (i) un esquema del paradigma de co-cultivo. Barras de escala = 400 μm. Cuantificación de (ii) supervivencia folicular y (iii) crecimiento durante 8 días de cultivo con o sin organoides (control). Los datos se muestran como media ± SD. Algunas barras de error son demasiado pequeñas para visualizarse. N = 56 folículos por grupo. **P < 0,01. (C) Imágenes representativas de luz transmitida (arriba) y fluorescentes (abajo) de células somáticas ováricas primarias cultivadas en una proporción 10:1 con células de cáncer de ovario marcadas con proteínas fluorescentes rojas (OVCAR8-RFP) en organoides a los días 1, 3 y 5 de cultivo. Barras de escala = 400 μm. Abreviatura: RFP = proteína fluorescente roja. Por favor, haz clic aquí para ver una versión ampliada de esta figura.
6. Consejos para solucionar problemas
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Para determinar la composición celular de los organoides somáticos ováricos, realizamos inmunohistoquímica de secciones de tejido organoide tras 6 días de cultivo utilizando anticuerpos contra los principales tipos de células ováricas. Los organoides contenían fibroblastos vimentin-positivos, macrófagos F4/80-positivos, así como poblaciones celulares esteroidogénicas (Figura 6B)19. Utilizamos un anticuerpo contra Foxl2 para marcar las...
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Este artículo describe métodos para aislar células somáticas ováricas primarias de ratón a partir de una fracción del ovario enriquecida con estroma, de manera que mantenga la heterogeneidad del compartimento somático ovárico. Las células somáticas ováricas primarias de ratón pueden cultivarse en una monocapa 2D o pueden utilizarse para generar organoides somáticos ováricos utilizando micromoldes de agarosa libres de andamio. Los micromoldes de agarosa contienen 96 micropozos para la for...
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Los autores no tienen conflictos de interés que revelar.
Este trabajo fue financiado por el Instituto Nacional de Salud Infantil y Desarrollo Humano (R01HD093726 a F.E.D. y T32HD094699 a S.S.D. y E.J.Z.), el Instituto Nacional del Cáncer (F31CA257300 a S.S.D.), y fondos iniciales del Departamento de Obstetricia y Ginecología (a F.E.D.). Queremos reconocer a la Dra. Candace Tingen y al laboratorio de la Dra. Teresa Woodruff, así como a la Dra. Jennifer Rowley, por sus estudios fundamentales y la optimización de métodos para aislar células somáticas ováricas primarias de ratón y la caracterización de estas células.
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| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| 0.2 μm, Polyethersulfone syringe filter | Corning | 431229 | |
| 1.5 mL microcentrifuge tubes | MIDSCI | PR-MCT15 | |
| 100 mL glass beaker | Fisherbrand | FB100100 | |
| 100 mm Petri dishes | Corning | 351029 | |
| 15 mL conical tubes | ThermoFisher Scientific | 339651 | |
| 24-well plates (TC-treated) | Corning | 353047 | |
| 28-gauge insulin needles | Exel International | 26027 | |
| 35 mm Petri dishes | Corning | 351008 | |
| 3β-HSD antibody | Cosmo Bio | K0607 | 1:1000 |
| 4% Paraformaldehyde | Electron Microscopy Sciences | 1574100 | |
| 40 µm cell strainer | Corning | 431750 | |
| 45 mm watch glass | Electron Microscopy Sciences | 7054345 | |
| 50 mL concial tubes | ThermoFisher Scientific | 339652 | |
| 60 mL sterile syringe | Air-Tite | ML60 | |
| 60 mm TC-treated plates | Corning | 353037 | |
| 6-well plates (TC-treated) | Corning | 353046 | |
| Agarose | Hoefer | GR140-500 | Gel strength >1200 g/cm2; Gel Temperature 36 °C |
| Autoclave sterilization pouch | Fisherbrand | 01-812-55 | |
| Biotinylated Goat Anti-Mouse IgG | Vector Laboratories | BA-9200-1.5 | 1:200 |
| Biotinylated Goat Anti-Rabbit IgG | Vector Laboratories | PK-6101 | 1:200 |
| Biotinylated Goat Anti-Rat IgG | Vector Laboratories | BA-9400-1.5 | 1:100 |
| Bluing reagent | Fisherbrand | 23-245681 | |
| Centrifuge with swing bucket rotor for 50 mL conical tubes | ThermoFisher Scientific | Sorvall X1R Pro-MD | |
| Class II biosafety cabinet | The Baker Company | SG403A | |
| Cleaved Caspase-3 (CC3) antibody | Cell Signaling Technology | 9579T | 1:250 |
| CO2 incubator | ThermoFisher Scientific | Heracell VIOS 160i CO2 Incubator | |
| Collagenase, Type IV, powder | Gibco, Fisher Scientific | 17-104-019 | |
| C-Series Mouse Cytokine Antibody Array 3 Kit | RayBiotech | AAM-CYT-3-8 | |
| Cytoseal XYL | Epredia | 83124 | |
| Deoxyribonuclease I from bovine pancreas | Millipore Sigma | DN25-100MG | Dnase I |
| Dissecting microscissors | World Precision Instruments | WPI-14003 | |
| Dissecting scissors | World Precision Instruments | WPI-15922 | |
| Dissection microscope | Leica | MZ9.5, S9 series | |
| DPBS, no calcium, no magnesium | Gibco, Fisher Scientific | 14-190-250 | pH 7.0–7.3 |
| Eosin | Fisherbrand | 23-314631 | |
| F4/80 antibody | Bio-Rad | MCA497G | 1:50 |
| Fetal Bovine Serum, certified, heat inactivated, United States | Gibco, ThermoFisher Scientific | 10082147 | |
| Fine-tipped dissecting forceps | World Precision Instruments | WPI-14098 | |
| FOXL2 antibody | Abcam | ab246511 | 1:200 |
| Graefe Forceps | Fine Science Tools | 1105010 | |
| Hematoxylin | EK Industries | EKI 47971GL | |
| Hemocytometer | MedOne | DHCN015 | |
| Imaging System | ThermoFisher Scientific | EVOS FL Auto | |
| IntestiCult Organoid Growth Medium (Mouse) | STEMCELL Technologies | 06005 | Basal medium, Supplements 1 and 2 |
| Laminar flow hood | IVFtech | IVFtech sterile workstation | |
| Leibovitz's L-15 Medium | Gibco, Fisher Scientific | 11415114 | |
| Microscope slides | Mercedes Scientific | MER 7255/90/WH/CC | |
| MicroTissues 3D Petri Dish micro-mold spheroids | Millipore Sigma | Z764043-6EA | Silicone casts for agarose micromolds |
| Modified Davidson's Fixative | Electron Microscopy Sciences | 6413350 | |
| OVCAR8-RFP cells | Gift from Joanna Burdette PhD, University of Illinois Chicago | ||
| Penicillin-Streptomycin | Millipore Sigma | P4333-100ML | |
| Picrosirius Red staining solution | StatLab | STPSRPT | |
| RPMI 1640 Medium (ATCC modification) | Gibco, Fisher Scientific | A1049101 | |
| Tabletop centrifuge | Eppendorf | Centrifuge 5430 R | |
| Trypan blue | ThermoFisher Scientific | T10282 | |
| Trypsin-EDTA (0.05%), phenol red | Gibco, ThermoFisher Scientific | 25300054 | |
| Vimentin antibody | Cell Signaling Technology | 5741S | 1:100 |
| αMEM, GlutaMAX Supplement, no nucleosides | Gibco, Fisher Scientific | 32561102 |
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