פרוטוקול זה מפנה ביעילות עכבר גזע עוברי תא נגזרות האנדודרם סופי להבשיל דרכי נשימה תא אפיתל. טכניקת בידול זה משתמשת 3 ממדי פיגומי ריאות decellularized לכוון מפרט שושלת ריאות, באווירת התרבות מוגדרת, סרום ללא.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
פרוטוקול זה מפנה ביעילות עכבר גזע עוברי תא נגזרות האנדודרם סופי להבשיל דרכי נשימה תא אפיתל. טכניקת בידול זה משתמשת 3 ממדי פיגומי ריאות decellularized לכוון מפרט שושלת ריאות, באווירת התרבות מוגדרת, סרום ללא.
בידול שושלת ריאות מחייב שילוב של רמזים סביבתיים מורכבים הכוללים איתות גורם גדילה, תאי תאי אינטראקציות ויחסי גומלין התא-מטריקס. בשל מורכבות זו, חזרה על התפתחות ריאות במבחנה לקדם התמיינות תאי גזע לתאי האפיתל ריאות כבר מאתגר. בפרוטוקול זה, פיגומים ריאות decellularized משמשים לחקות את הסביבה 3-מימדי של הריאה וליצור תאים בדרכי הנשימה אפיתל גזע תאים שמקורם. תאי גזע עוברי עכבר הם מובחנים ראשונים בשושלת endoderm באמצעות גוף embryoid (EB) שיטת תרבות עם תאי האנדודרם Activin א אז הם זורעים על פיגומי decellularized ותרבותי על ממשק אוויר נוזלי עד 21 ימים. טכניקה זו מקדמת בידול של תאים שנזרעו לתאי האפיתל בדרכי נשימה תפקודיות (תאי ריסים, תאי מועדון, ותאי הבזליים) ללא תוספת גורם צמיחה נוספת. התקנת תרבות זו מוגדרת, Seruמ 'חופשי, זול, לשחזור. למרות שיש זיהום מוגבל משורות endoderm הלא-ריאה בתרבות, פרוטוקול זה רק מייצר אוכלוסיות אפיתל דרכי הנשימה ואינו להצמיח לתאי האפיתל מכתשיים. epithelia Airway שנוצר עם פרוטוקול זה יכול לשמש כדי לחקור אינטראקציות מטריקס התא במהלך organogenesis ריאות עבור מודלים המחלה או פלטפורמות גילוי תרופות של פתולוגיות הקשורות בדרכי הנשימה כגון סיסטיק פיברוזיס.
בידול בימוי של תאים פלוריפוטנטיים אל שושלת ריאות תלויה אירועים איתות מדויק במיקרו-סביבה של 1,2. בשל האופי הדינמי של תהליך זה כבר מאתגר לחקות את האירועים המדויקים של organogenesis ריאות במבחנה. הדיווחים אחרונים השתמשו באסטרטגיות הגבלת שושלת חכמת צעד עם תוספת גורם גדילה המסיסה של תרבויות דו ממדים כדי להשיג בידול ריאות 3-8. בפרוטוקולי בידול צעד חכם, תאים פלוריפוטנטיים, אם תאי גזע עובריים (ESC) או תאי גזע מושרים, הובדלו ראשון שכבת ניבט האנדודרם הסופית. תאי Endodermal מכן נדחפו אל גורל endoderm קדמי ואילך כדי ובתאים ריאות, כפי שהוגדרו על ידי הביטוי של NKX2-1 גורם שעתוק המכיל homeodomain. אבות ריאות אלה הובדלו נוספים הפרוקסימלית (דרך נשימה) או דיסטלי (alveolar) לתאי האפיתל ריאות wiה המשיכה תוספת גורם גדילה. 2-ממד אסטרטגיות כאלה היו כמה הצלחה ביצירת תאי אפיתל ריאות, אולם ישנם מספר מגבלות כולל יעילות ברורה, זיהום אפשרי משורות endodermal אחרות, חוסר מבנה 3-ממדי (3D), ובחלק ממקרים להשתמש תרבויות מוגדרות עם תוספת בסרום. תרבות של pluripotent או תאים מובחנים על פיגומי ריאות decellularized משמשת יותר ויותר כמו assay כדי להעריך את פוטנציאל ההתחדשות של תאי זרע להרכיב מבני ריאות אפיתל 3,5,6,8,9. תרבות דוחות כאלה זורעים תאים על פיגומים עם גורם הגדילה המשך או בתוספים בסרום.
פיתוח ריאות כרוכה החלוקה, הגירה, ביטוי גנים והתמיינות של תאים בודדים בתגובה לגירויים סביבתיים. המטריצה הסלולר הנוספת (ECM) היא סריג של גליקופרוטאינים כי בנוסף לספק תמיכה מבנית, מפנה tissuדואר morphogenesis ידי שילוב והסדרת תהליכים אלה 10,11. באמצעות פיגום ECM הריאות כפלטפורמה טבעית לתרבות endoderm טוב יותר לחקות את המילייה התפתחותי in vivo הריאות, יצרנו תאי גזע אפיתל דרכי נשימת תאים שמקורם בתוך 3D-תרבות מוגדרת הגדרה ביעילות שחזור גבוהות.
פיגומי ECM עכברוש ריאות נוצרו על ידי decellularization וכן עכבר ESC שמקורם בתאי endodermal נוצרו ובהמשך זורעים על פיגומים אלה. ביטוי כפול של CXCR4 & חלבוני c-KIT מסמן זהות תא האנדודרם סופית ותאי חיובי לשני Sox2 & ביטוי NKX2-1 המזוהים דרכי נשימה (ריאות הפרוקסימלי) ובתאים. תאי האנדודרם מכריעים היו בתרבית בשעת ממשק נוזל האוויר (ALI) לתקופה של עד שלושה שבועות כדי לייצר תאי אפיתל דרכי נשימה פונקציונלית במבחנה.
פרוטוקול זה מקדם בידול שושלת ריאות של definiendoderm מופרזת מוקדם ככל 7 ימים, ציין עם הופעתה של NKX2-1 + / Sox2 + אבות ריאות הפרוקסימלי מוקדם. במשך היום 14 ו -21 של אוכלוסיות תאי אפיתל דרכי הנשימה בוגרות תרבות לצוץ כולל ריסים (TUBB4A +), מועדון (SCGB1A1 +), ואת בסיס (TRP63 +, KRT5 +) תאים עם דמיון מורפולוגית ופונקציונלי כדי איירווייז עכבר ילידים. פרוטוקול זה מדגים את החשיבות של microenvironment 3D-מטריקס להשגת בידול חזק כדי Airway לתאי האפיתל.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
ניסויים בבעלי חיים בוצעו בהתאם להנחיות ועדת טיפול בבעלי חיים של החולים מכון המחקר לילדים חולים.
1. הכנת פיגום
2. תא Endodermal כן
3. הגדרת Recellularization
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כפי שמתואר בפרוטוקול זה, בידול חזק של האנדודרם סופי להבשיל דרכי נשימה תא אפיתל יכול להיות מושגת באמצעות תרבות המורחבת של תאים שנזרעו על סעיפי decellularized פיגום ריאות. מומלץ פיגומי decellularized להתאפיין על מנת להבטיח (1) תאי מארחים יוסרו לחלוטין, ו (2) חלבונים תאים מטריקס נשמרים לפני שימוש פיגומים לבידול. Decellularization ניתן להעריך באמצעות מכתים רקמות עם hematoxylin ו eosin (H & E) ו -4 ', 6-diamidino-2-phenylindole (DAPI), כפי שמודג...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הפרוטוקול המתואר כאן מייצר epithelia דרכי נשימת ESC נגזרת בוגר באמצעות פיגומי ריאות טבעיות רק כדי לכוון בידול ללא השלמה אחרת. התקנת תרבות זו מוגדרת, סרום ללא, זול, לשחזור. ללא השלמה גורמת גדילה של תקשורת בידול הבסיס נדרשת. בעבר שיטות שפורסמו להפקת תאי אפיתל ריאות תאים שמקורם גזע השתמשו באסטרטגיות 2 ממדים עם תוספת גורם הגדילה לקדם הגבלת שושלת 3,4,8,18,19. הטכניקה המתוארת כאן יש יתרון על פני שיטות אלה מכמה סיבות, כולל: תנאי תרבות מוגדרת, יעילות בידול גבוהות לתאי דרך נשימה...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
אין אינטרסים כלכליים מתחרים להכריז.
אנו מבקשים להודות לד"ר Rossant וד"ר Bilodeau עבור ESC mCherry Nkx2-1 השתמש בניסויים מתוארים איורים 1-3. FACS בוצע במתקן cytometry זרימת SickKids-פתאום?. עבודה זו נתמכה על ידי הפעלת מענקים מהמוסד הקנדי לבריאות מחקר ומענק תשתית (CSCCD) מן הקרן הקנדית של חדשנות.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| <חזק>ריאגנטים | |||
| תמיסת זלוף | סיגמא | H0777 | 10 U/ml הפרין |
| תמיסת זלוף | Gibco | מומסת 14170112 | בתמיסת מלח מאוזנת של האנק (HBSS-) |
| תמיסת דה-סלולריזציה | BioShop | CHA003 | 8 mM CHAPS |
| פתרון דה-סלולריזציה | סיגמא | E9884 | 25 |
| פתרון דה-סלולריזציה | BioShop | SOD002 | 1 תמיסת |
| דה-סלולריזציה | Gibco | 14190-144 | מומסת ב-PBS |
| Benzonase nuclease | Novagen | 70664-3 | 90 U/ml בנזונאז נוקלאז |
| בנזונאז נוקלאז | Gibco | 14190-144 | מדולל |
| בתמיסה אנטי-מיקרוביאלית PBS | ג'יבקו | 15140 | 200 U/ml פניצילין סטרפטומיצין |
| תמיסה אנטי-מיקרוביאלית | גיבקו | 15290 | 25 μ גרם/מ"ל אמפוטריצין B |
| תמיסה אנטי-מיקרוביאלית | גיבקו | 14190-144 | מדולל |
| בטריפסיניזציה של PBS | Gibco | 12605-028 | TrypLE |
| סרום חופשי מדיית בידול (SFDM) | Gibco | IMDM 2440-053, F12 11765-054 | יחס 3:1 של IMDM וחזיר' s שונה F12 בינוני |
| מדיית בידול ללא סרום (SFDM) | Gibco | 12587-010 | תוסף B27 (דילול פי 50) |
| מדיית התמיינות ללא סרום (SFDM) | Gibco | 17502-048 | תוסף N2 (דילול פי 100) |
| מדיית בידול ללא סרום (SFDM) | Gibco | 15260-037 | 0.05% (Fraction V) אלבומין סרום בקר |
| מדיית בידול ללא סרום (SFDM) | ג'יבקו | 35050-061 | 200 mM Glutamax |
| סרום חומרי התמיינות חופשיים (SFDM) | Sigma | M6145 | 4 μ M מונותיוגליצרול |
| חומר התמיינות חופשי בסרום (SFDM) | Sigma | A4403 | 0.05 מ"ג/מ"ל חומצה אסקובית |
| אינדוקציה אנדודרם | מו"פ D | 338-AC/CF | Activin A |
| נוגדנים | |||
| CDH1 | BD Biosciences | 610181 | עכבר, לא מצומד, 1:100 |
| C-KIT | BD BIOSCIENCES | 558163 | חולדה, PE-Cy7, 1:100 |
| CXCR4 | BD Biosciences | 558644 | חולדה, APC, 1:100 |
| KRT5 | Abcam | ab24647 | ארנב, לא מצומד, 1:1,000 |
| NKX2-1 | Abcam | ab76013 | ארנב, לא מצומד, 1:200 |
| Laminin | Novus Biologicals | NB300-144 | ארנב, לא מצומד, 1:200 |
| SCGB1A1 | סנטה קרוז | sc-9772 | עז, לא מצומד, 1:1,000 |
| SOX2 | מו"פ D Systems | AF2018 | עז, לא מצומד, 1:400 |
| TRP63 | Santa Cruz | sc-8431 | עכבר, לא מצומד, 1:200 |
| TUBB4A | BioGenex | MU178-UC | Mouse, לא מצומד, 1:500 |
| IgG עזים | חמור Invitrogen | A-11055 | Alexa Fluor 488, 1:200 |
| עכבר IgG | Invitrogen | A-21202 | חמור, Alexa Fluor 488, 1:200 |
| עכבר IgG | Invitrogen | A-31571 | חמור, Alexa Fluor 647, 1:200 |
| ארנב IgG | Invitrogen | A-21206 | חמור, Alexa Fluor 488, 1:200 |
| IgG ארנב | Invitrogen | A-31573 | חמור, Alexa Fluor 647, 1:200 |
| <חזק>חומרים אחרים | |||
| צלחות דבקות נמוכות | Nunc | Z721050 | לוחות קשירת תאים נמוכים, 6 בארות |
| ממברנות ממשק אוויר-נוזל | Whatman | 110614 | קרום נוקלאופור הידרופובי, 8 μ גודל נקבוביות m |
| Vibratome | Leica | VT1200S | לייקה ויברטום |
| דבק רקמות | טד פלה | 10033 | דבק רקמות פלקו |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.