שיטת התרבות תלת ממדים שתוארה בפרוטוקול זה משחזרת פיתוח לבלב מאבות מפוזרים עוברי לבלב של עכבר, כולל הרחבתן משמעותית, בידול והמורפוגנזה לתוך איבר מסועף. שיטה זו ניתנת להדמיה, התערבות ומניפולציה תפקודיות של הנישה.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
* These authors contributed equally
שיטת התרבות תלת ממדים שתוארה בפרוטוקול זה משחזרת פיתוח לבלב מאבות מפוזרים עוברי לבלב של עכבר, כולל הרחבתן משמעותית, בידול והמורפוגנזה לתוך איבר מסועף. שיטה זו ניתנת להדמיה, התערבות ומניפולציה תפקודיות של הנישה.
הלבלב הוא איבר חיוני המווסת את הומאוסטזיס הגלוקוז ומפריש אנזימי עיכול. מחקר על אמבריוגנזה של הלבלב הוביל לפיתוח פרוטוקולים לייצור תאי לבלב מתאי גזע 1. ניתן לתרבית את כל האיבר העוברי במספר שלבי התפתחות 2-4. שיטות תרבית אלה היו שימושיות לבדיקת תרופות ולהדמיית תהליכי התפתחות. עם זאת, התרחבות האיבר מוגבלת מאוד והמורפוגנזה אינה מסוכמת בנאמנות מכיוון שהאיבר משתטח.
אנו מציעים תנאי תרבית תלת מימדיים (תלת מימדיים) המאפשרים הרחבה יעילה של אבות לבלב עובריים של עכברים מנותקים. על ידי מניפולציה של הרכב מדיום התרבות ניתן ליצור כדורים חלולים, המורכבים בעיקר מאבות לבלב המתרחבים במצבם ההתחלתי, או אורגנואידים מורכבים המתקדמים לאבות מתרחבים בוגרים יותר ומתמיינים לתאים אנדוקריניים, אצינאריים וצינוריים ואשר מתארגנים באופן ספונטני כדי להידמות ללבלב העוברי.
אנו מראים כאן שתהליך המבחנה מסכם היבטים רבים של התפתחות הלבלב הטבעי. מערכת תרבית זו מתאימה לחקור כיצד תאים משתפים פעולה ליצירת איבר על ידי הפחתת המורכבות הראשונית שלו למעט אבות. זהו מודל המשחזר את הארכיטקטורה התלת מימדית של הלבלב ולכן שימושי לחקר מורפוגנזה, כולל קיטוב של מבני אפיתל והסתעפות. כמו כן, ראוי להעריך את התגובה לרמזים מכניים של הנישה כגון נוקשות וההשפעות על מתיחות התא.
תרבות איבר מספקת מודל שימושי שמגשר על הפערים בין מורכב, אך רלוונטי מאוד בחקירות vivo וסימולציה הנוחה אבל משוערת של מודלים קו סלולרי. במקרה של הלבלב, אין שורת תאים שווה ערך לחלוטין לאבות לבלב למרות שיש הופכים שורות תאים לדמות תאים האנדוקרינית ואקסוקרינית. כל הלבלב המבוגר לא יכול להיות מתורבת; איונים האנדוקרינית מבודדים יכולים להישמר במשך מספר שבועות ללא התפשטות תאים ויכולים להישמר פרוסות רקמה במבחנה לכמה שעות 5. תרבות לבלב עוברי כבר בשימוש נרחב לא רק ללמוד הפיתוח שלה, אלא גם כדי לחקור אינטראקציות אפיתל-mesenchymal 4,6,7, לתמונה מעבדת 8 או להתערב באופן כימי עימם 9. שתי שיטות תרבות איבר משמשות בעיקר: הראשון מורכב בculturing ניצני לבלב על צלחות פיברונקטין מצופה 2, שהוא convenient למטרות הדמיה; האפשרות השנייה היא תרבות האיברים במסננים בממשק האוויר הנוזלי 3,4 השומר הכי טוב המורפוגנזה. למרות שמאוד שימושי, שיטות אלה יביאו למידה מסוימת של השטחה; ההתרחבות של אבות היא מוגבלת מאוד בהשוואה להתפתחות התקינה ולאוכלוסייה מתחילה מורכבת הכוללת את כל הסוגים של תאי לבלב ותאי mesenchymal.
יכולת התרבות ולהרחיב את התאים ראשוניים מפוזרים היא בעל ערך ללמוד יחסי שושלת ולחשוף את התכונות הפנימיות של סוגי תאים מבודדים 10. סוגיאמה ואח' 11. יכול לשמור על אבות לבלב ואת אבות האנדוקרינית שמרה על כמה דמויות פונקציונליות ל3-5 ימים בתרבות בשכבות מזין. Pancreatospheres, בדומה לneurospheres 12 וmammospheres 13, הורחב מאיונים למבוגרים ותאי ductal למרות שטבעו של האבות / תאי גזעשיוצרים תחומים אלה אינו ברור. בנוסף, בניגוד להתפתחות פיזיולוגית, pancreatospheres הכיל כמה נוירונים 14,15. התחומים גם הופקו לאחרונה מאבות עובריים לבלב 16,17 והתחדשות pancreata 18 עם התרחבות אב טובה והבחנה שלאחר מכן, אך לא הצליחו לשחזר המורפוגנזה.
המודלים 3D מהתאים מפוזרים ולעתים קרובות מוגדרים שעצמי לארגן את האיברים מוקטנים פרחו לאחרונה ולדמות את מחזור הפיתוח או מבוגר של איברים מרובים כגון המעי 19,20, הקיבה 21, הכבד 22, הערמונית 23 וקנה הנשימה 24. במקרים מסוימים, המורפוגנזה והתמיינות התפתחותיים כבר סכמו ב3D מתאי גזע עובריים, כמו במקרה של כוסות אופטיות 25, מעי 26 או מוח 27.
כאן, אנו describe שיטה להרחיב אבות לבלב multipotent ניתק בפיגום 3D Matrigel בו הם יכולים לבדל ולארגן את עצמו.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
פרוטוקול זה נועד לגדול organoids לבלב שמקורם E10.5 העכברי ניתק תאי לבלב אפיתל.
הפרוטוקול דורש אישור אתי לניסויים בבעלי חיים.
1. Dissection של גב הלבלב באד מE10.5 עוברי עכברים
2. ציפוי ותרבות של תאים מפוזרים
טבלה 1: בינוני Organoid.
| שמו של חומר | ריכוז מניות | ריכוז במדיום סופי | נפח של המניה |
| פניצילין, סטרפטומיצין | 100% | 1% | 50 μl |
| החלפת סרום נוקאאוט (תוסף) | 100% | 10% | 500 μl |
| 2-mercaptoethanol | 14.3 M | 0.1 מ"מ | 1 μl |
| Phorbol Myristate אצטט (PMA) | 16 מיקרומטר | 16 ננומטר | 5 μl |
| Y-27632 (מעכב ROCK) | 50 מ"מ | 10 מיקרומטר | 1 μl |
| EGF | 50 מיקרוגרם / מיליליטר | 25 ng / ml | 2.5 μl |
| האנושי רקומביננטי R-spondin 1 | 250 מיקרוגרם / מיליליטר | 500 ng / ml | 10 μl |
| - או - | |||
| רקומביננטי עכבר 1 R-spondin | 250 מיקרוגרם / מיליליטר | 500 ng / ml | 10 μl |
| FGF1 האנושי רקומביננטי (aFGF) | 100 מיקרוגרם / מיליליטר | 25 מיקרוגרם / מיליליטר | 1.25 μl |
| הפרין (Liquemin) | 2500 U / ml | 2.5 U / ml | 2 μl |
| מלFGF10 אדם binant | 100 מיקרוגרם / מיליליטר | 100 ng / ml | 5 μl |
| DMEM/F-12 | 4,412.25 μl | ||
| סך הכל | 5,000 μl |
טבלה 2: בינוני כדור.
| שמו של חומר | ריכוז מניות | ריכוז במדיום סופי | נפח של המניה |
| פניצילין, סטרפטומיצין | 100% | 1% | 50 μl |
| x50 B27 (תוסף) | 100% | 10% | 100 μl |
| FGF2 האנושי רקומביננטי (bFGF) | 100 מיקרוגרם / מיליליטר | 64 ng / ml | 3.2 μl |
| Y-27632 (מעכב ROCK) | 50 מ"מ | 10 מיקרומטר | 1 μl |
| DMEM/F-12 | 4845.8 μl | ||
| סך הכל | 5000 μl |
3. הדמיה של ההתקדמות של פיתוח Organoid
4. שחזור של Organoids להיסטולוגיה
5. שחזור של Organoids לPCR וביוכימיה
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
אבות לבלב הגבי E10.5 ניתקו וזורעים ב3D Matrigel לסכם פיתוח לבלב. יכולים בקלות להיות בעקבות אבות עם כתבי ניאון. במקרה שלנו השתמשתי בעכבר מהונדס המבטא את חלבון ה-GFP הגרעינית הנשלט על ידי אמרגן Pdx1 (Pdx1-Ngn3-ER TM-nGFP) (סרט 1) בהעדר טמוקסיפן ובכך ללא הפעלת Neurog3 4 (איור 2).
עם מדיום organoid, דחיסה ראשונית של אשכולות קטנים של תאים מתרחשת בשעות הראשונות. התרחבות א...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
ייצור בקנה מידה גדולה של תאי הבטא תפקודיים במבחנה הוא עדיין לא יעיל 1. בהקשר זה מאתגר, לימודי ביולוגיה התפתחותית עשויים לעזור בפענוח האותות המדויקים הנדרשים להתמיינות של תאי הבטא תפקודיים. פרוטוקול זה מאפשר לתחזוקה, ההתרחבות וההתמיינות של תאי אב עובריים בלבלב במבחנה. זה כולל את היווצרותם של תאי הביתא המייצר אינסולין שאינו שיתוף להביע הורמונים אנדוקריניות אחרים, יש רמות גבוהות של Pdx1, להביע הפרו convertases שיבשיל לאינסולין ויש לי אינסולין מעובד 2...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין מה לחשוף.
עבודה זו מומנה ברצף על ידי גבולות NCCR בפרס טייס גנטיקה, Juvenile Diabetes Research Foundation גרנט 41-2009-775 וגרנט 12-126875 מDet Frie Forskningsråd / עוג Sundhed Sygdom. המחברים מודים המעבדה Spagnoli לאירוח וידאו הירי.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| פניצילין-סטרפטומיצין | Gibco | 15070-063 | מלאי נשמר ב-20 מעלות; |
| תחליף סרום C KnockOut (תוסף) | Gibco | 10828-028 | המלאי נשמר ב-20 מעלות; C |
| 2-mercaptoethanol | Sigma Aldrich | 3148-25ML | מלאי נשמר ב-4 מעלות; C |
| Phorbol Myristate אצטט (PMA) | Calbiotech | 524400-1MG | מלאי נשמר ב-20 מעלות; C |
| Y-27632 (מעכב ROCK) | Sigma Aldrich | ab120129 | המלאי נשמר ב-20 מעלות צלזיוס. יציבות/מקור הוא מקור תכוף לבעיות. |
| מלאי EGF | Sigma Aldrich | E9644-2MG | נשמר ב-80 מעלות; C |
| R-ספונדין אנושי רקומביננטי 1 | R& D | 4645-RS-025/CF | מלאי נשמר ב-80 מעלות; C |
| עכבר רקומביננטי R-spondin 1 | R& D | 3474-RS-050 | מלאי נשמר ב-80 מעלות; C |
| FGF1 אנושי רקומביננטי (aFGF) | R& D | 232-FA-025 | מלאי נשמר ב-80 מעלות; C - אין לכלול כדי להגביר את ייצור תאי הבטא |
| הפרין (ליקמין) | מלאי Drossapharm | נשמר בטמפרטורה של 4 מעלות; C | |
| רקומביננטי אנושי FGF10 | מו"פ D | 345-FG-025 | מלאי נשמר ב-80 מעלות; C |
| DMEM/F-12 | Gibco | 21331-020 | |
| פניצילין-סטרפטומיצין | Gibco | 15070-063 | המלאי נשמר ב-20 מעלות; C |
| B27 x50 (תוספת) | Gibco | 17504-044 | מלאי נשמר ב-20 מעלות; C |
| FGF2 אנושי רקומביננטי (bFGF) | R& D | 233-FB-025 | מלאי נשמר ב-80 מעלות; C |
| Matrigel | Corning | 356231 | מלאי נשמר ב-20 מעלות; C |
| טריפסין 0.05% | Gibco | 25300-054 | המלאי נשמר ב-4 מעלות; C |
| RNAlater - ריאגנט מייצב RNA | Qiagen | 76104 | חנות ב- RT |
| Dispase | סיגמא אולדריץ' | D4818-2MG | ריכוז עבודה: 1.25 מ"ג/מ"ל. המלאי נשמר ב-20 מעלות; C |
| BSA לבנייה מחדש | Milipore | 81-068 | לבנייה מחדש של ציטוקינים - מלאי נשמר ב-20 מעלות; |
| C סרום עגל עוברי (FCS) | מלאי Gibco | 16141079 | נשמר ב-20 מעלות; C |
| 60 בארות מגשי MicroWell | Sigma Aldrich | M0815-100EA | |
| צלחות 4 בארות | Thermo Scientific | 176740 | |
| צלחות 95 בארות F תחתון | Greiner Bio | 6555180 | |
| Glas לוחות תחתונים | Ibidi | 81158 | |
| סילוק מיקרופיפטות זכוכית | Blaubrand | 708745 | |
| מיקרוסקופ | Cell® עמדת הדמיה (מעמד אולימפוס IX81 הפוך ממונע) מצוידת במצלמת Hamamatsu ORCA ER B7W ובקוביית לודין וקופסה. מעמד Leica DMI6000 B מוקף בקוביית Ludin ו-Box, מצויד במצלמת Leica DFC365 FX ובממשק הפקודה של תוכנת AF6000 Expert/Matrix. | ||
| מטרה | אולימפוס UPLAN FL NA 0.30 אוויר 9.50 מ"מ 10X למרחקים ארוכים; Leica HC PL FLUOTAR NA 0.30 אוויר 11.0 מ"מ 10X למרחקים ארוכים |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.