אורגנואידים שמקורם בתאי גזע מקלים על ניתוח תהליכים מולקולריים ותאיים המווסתים את החידוש העצמי והתמיינות של תאי גזע במהלך אורגנוגנזה ברקמות יונקים. כאן אנו מציגים פרוטוקול לניתוח הביולוגיה של הסיליום הראשוני באורגנואידים של עכברים.
מאמר שיטה
אורגנואידים שמקורם בתאי גזע מקלים על ניתוח תהליכים מולקולריים ותאיים המווסתים את החידוש העצמי והתמיינות של תאי גזע במהלך אורגנוגנזה ברקמות יונקים. כאן אנו מציגים פרוטוקול לניתוח הביולוגיה של הסיליום הראשוני באורגנואידים של עכברים.
אורגנואידים הם מבנים תלת מימדיים שמקורם בתאי גזע המשחזרים מחוץ לגוף את הארכיטקטורה והפיזיולוגיה המורכבת של איברים. לפיכך, אורגנואידים מייצגים מודלים שימושיים לחקר המנגנונים השולטים בחידוש עצמי והתמיינות של תאי גזע ביונקים, כולל ריסים ראשוניים ואיתות ריסני. סיליאוגנזה ראשונית היא התהליך הדינמי של הרכבת הסיליום הראשוני, מרכז איתות תאים מרכזי השולט בחידוש עצמי ו/או התמיינות של תאי גזע ברקמות שונות. כאן אנו מציגים פרוטוקול מקיף לצביעה אימונופלואורסצנטית של שושלת תאים וסמני ריסים ראשוניים, באורגנואידים של חלב עכבר שלם, למיקרוסקופ גיליון אור. אנו מתארים את שיטת ההדמיה המיקרוסקופית וטכניקת עיבוד תמונה לניתוח כמותי של הרכבת ואורך ראשוני של סיליום באורגנואידים. פרוטוקול זה מאפשר ניתוח מדויק של ריסים ראשוניים במבנים תלת מימדיים מורכבים ברמת התא הבודד. שיטה זו ישימה לצביעה אימונופלואורסצנטית והדמיה של איתות ריסים ראשוניים וריסים באורגנואידים של חלביים שמקורם בתאי גזע רגילים ומהונדסים גנטית, מרקמות בריאות ופתולוגיות, כדי לחקור את הביולוגיה של הריסים הראשוניים בבריאות וחולי.
התפתחות אורגניזמים רב-תאיים ושמירה על הומאוסטזיס ברקמות הבוגרות שלהם שוכנים בוויסות מכוון עדין בין חידוש עצמי להתמיינות של תאי גזע, המתזמרים בזמן ובמרחב התפתחות והתחדשות תקינה של רקמות1. חתרנות של ויסות זה גורמת לחריגות התפתחותיות ולסרטן2. לפיכך, הבנת המנגנונים המולקולריים והתאיים המתזמרים את ההתחדשות העצמית וההתמיינות של תאי גזע היא בעלת עניין מרכזי בביולוגיה התפתחותית וסרטנית.
התפתחות אחרונה של שיטות אורגנוגנזה ex vivo, בהן תאי גזע של רקמות מייצרים אורגנואידים תלת מימדיים שינו את היכולות שלנו לחקור את הדינמיקה של תאי גזע במהלך אורגנוגנזה של יונקים ושמירה על הומאוסטזיס רקמות בצלחת3. אורגנואידים מייצגים אלטרנטיבה טובה למודלים מסורבלים של בעלי חיים מהונדסים גנטית לחקר תהליכים אלה. כעת פותחו פרוטוקולים לפיתוח אורגנואידים מתאי גזע רקמתיים של איברים רבים3, כולל המעי הדק והמעי הגס, הקיבה, הכבד, הלבלב, הערמונית ובלוטת החלב3. בנוסף, הפיתוח של טכניקות עריכת גנום סומטיות בתאי גזע יוצרי אורגנואידים מאפשר כעת לחקור במהירות את המנגנונים המולקולריים והתאים השולטים בביולוגיה שלהם 4,5.
הסיליום הראשוני הוא מבנה מבוסס מיקרו-צינוריות המורכב על פני השטח של תאים גזעיים ו/או מובחנים של רקמות שונות6. הוא בדרך כלל אינו נע ומורכב כמבנה יחיד לכל תא7. סיליאוגנזה ראשונית היא התהליך הדינמי של הרכבת הריסים הראשוניים7. על פני התא, הסיליום משמש כפלטפורמת איתות תא8. לפיכך, הסיליום הראשוני נחשב כמווסת מרכזי של חידוש עצמי ו/או התמיינות של תאי גזע ברקמות רבות, כולל המוח 9,10, בלוטת החלב 4,11, רקמת השומן12 ואפיתל הריח13, בין היתר. ריסים ראשוניים ו/או איתות ריסני מווסתים באופן דינמי בשושלות תאים נפרדות ובשלבי התפתחות שונים 4,13,14, אך המנגנונים הבסיסיים עדיין לא נקבעו במידה רבה.
אורגנוגנזה ex vivo מראה הבטחה לפיתוח ידע בסיסי על המנגנונים המולקולריים והתאים השולטים בביולוגיה של תאי גזע, כולל ריסים ראשוניים ואיתות ריסני. עם זאת, הוא מסתמך על היכולת לדמות כראוי אורגנואידים שלמים ברמת התא הבודד ובקנה מידה תת-תאי. לאחרונה השתמשנו במודל אורגנואיד שמקורו בתאי גזע של עכבר כדי להראות שריסים ראשוניים שולטים באופן חיובי ביכולת יצירת אורגנואידים של תאי גזע של עכבר4. כאן אנו מציגים פרוטוקול מקיף לצביעה אימונופלואורסצנטית של אורגנואידים של עכבר שלם (איור 1A,B), המאפשר ניתוח של ריסים ראשוניים באמצעות מיקרוסקופ יריעות אור במהלך אורגנוגנזה ex vivo בתלת מימד. לאחרונה פורסמו שיטות חלופיות לצביעה אימונופלואורסצנטית והדמיה של אורגנואידים באמצעות מיקרוסקופיה קונפוקלית15,16. פרוטוקול זה מתמקד במקום זאת בהכנה והדמיה של אורגנואידים באמצעות מיקרוסקופ יריעות אור.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הערה: הפרוטוקול שלהלן מומלץ לצביעה של אורגנואידים שגודלו ב-5 בארות של צלחת של 96 בארות ונאספו יחד (>-100 אורגנואידים). אורגנואידים הופקו מתאי גזע של עכברים. עכברים תורמים שוכנו וטופלו בהתאם לפרוטוקולים שאושרו על ידי הוועדה לטיפול בבעלי חיים של אוניברסיטת רן (צרפת).
1. ריאגנטים
2. התאוששות אורגנואידים
3. קיבוע, חדירות וחסימה
4. תיוג
5. הכנת דגימת האגרוז להדמיה
6. הדמיה
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
שיטות אורגנוגנזה ex vivo משנות את היכולות שלנו לחקור התפתחות רקמות יונקים ותחזוקה של הומאוסטזיס רקמות בצלחת. ניתוח המנגנונים המולקולריים והתאיים המווסתים תהליכים אלה, כולל ריסים ראשוניים ואיתות ריסני, מסתמך על היכולת לדמות אורגנואידים בתלת מימד.
הפרוטוקול המתואר לעיל מאפשר צביעה של אורגנואידים של חלב שלם. הם נובעים מתאי בסיס מועשרים בתאי גזע של חלב שמטוהרים ב-FACS מעכברים נקבות בוגרות (איור 1A)4. הליך הצביעה מאפשר הדמיה של שושלת תא...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הפרוטוקול המפורט המוצג כאן מאפשר צביעה והדמיה של אורגנואידים של עכברים הגדלים בתווך מוצק למחצה. פרוטוקול זה ישים ככל הנראה לצביעה של אורגנואידים המחקים את הארכיטקטורה של רקמות שונות הגדלות במדיה מוצקה למחצה ומוצקה. עבור אורגנואידים הגדלים ב-100% מטריג'ל עם מדיום למעלה, שלבי ההתאוששות והקיבוע שונים במקצת. יש להסיר היטב את המדיום התרבותי מהתרבות. לאחר שטיפה מהירה של PBS, ניתן להוסיף את התמיסה המקובעת (4% PFA) ישירות לתרבית היטב על האורגנואידים המכילים מטריג'ל. ניתן לדגור אורגנואידים במטריג...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים מצהירים שאין ניגוד עניינים.
אנו מודים ל-Xavier Pinson על עזרתו בפיתוח מיקרוסקופיה של גיליון אור; מרכז הביוטכנולוגיה של Biosit, כולל MRic, Arche, מתקני הליבה של Flow Cytometry ו-SFR Santé F. Bonamy, כולל מתקן הליבה MicroPICell, לתמיכה טכנית. עבודה זו נתמכה על ידי Fondation ARC, Cancéropôle Grand Ouest, Université de Rennes 1, Fondation de France. M.D. נתמך על ידי מלגת תואר שני מאוניברסיטת רן. V.J.G. נתמך על ידי מלגת פוסט-דוקטורט מ-Fondation ARC.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| נגד עכבר IgG1 647 | Thermo-Fisher | A21240 | |
| נגד עכבר IgG2A 488 | Thermo-Fisher | A21131 | |
| נגד ארנב 546 | Thermo-Fisher | A11035 | |
| Arl13b | NeuroMab | 73-287 | |
| EMS 16% תמיסה מימית פרפורמלדהיד, | מדעי מיקרוסקופיה אלקטרונית | 15710 | |
| FBS | Thermo-Fisher | 10270106 | |
| gtubulin | Sigma-Aldrich | T5326 | |
| Hoechst 33342 | Thermo-Fisher | 62249 | |
| Integrin a6 | Biolegend | 313616 | |
| גיליון אור נימי | Zeiss | 701908 | |
| בוכנה של גיליון אור | Zeiss | 701998 | |
| כריכה נמוכה צינורות מיקרוצנטריפוגה | BioScience | 27210 | |
| מעבדות וקטור | תמיסת חסימת סרום עיזים רגילות | S-1000 | |
| PBS | Sigma-Aldrich | p3587 | |
| טכנולוגיית איתות תאי | שבלול | 9585 | |
| Triton-X100 | Sigma-Aldrich | T9284 | |
| Tween-20 | Euromedex | 9005-64-5 | |
| UltraPure נקודת התכה נמוכה אגרוז | תרמו-פישר | 16520050 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה