כאן, אנו מתארים שיטה להשתלה וזיהוי של ספרואידים של תאים אנושיים בעוברי אפרוחים. מודל קסנוגרפט זה משתמש במיקרו-סביבה העוברית כמקור לאותות מאלפים לבדיקת נדידת תאים, התמיינות וטרופיזם ומתאים במיוחד לחקר אוכלוסיות תאים ראשוניות ו/או הטרוגניות.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
כאן, אנו מתארים שיטה להשתלה וזיהוי של ספרואידים של תאים אנושיים בעוברי אפרוחים. מודל קסנוגרפט זה משתמש במיקרו-סביבה העוברית כמקור לאותות מאלפים לבדיקת נדידת תאים, התמיינות וטרופיזם ומתאים במיוחד לחקר אוכלוסיות תאים ראשוניות ו/או הטרוגניות.
Xenografts הן שיטות חשובות לחקירת ההתנהגות של תאים אנושיים in vivo. בפרט, הסביבה העוברית מספקת רמזים לנדידת תאים, התמיינות ומורפוגנזה, עם אותות מאלפים ייחודיים וזהות שכבת נבט שלעתים קרובות נעדרים ממודלים של קסנוגרפט בוגרים. בנוסף, מודלים עובריים אינם יכולים להבחין בין רקמות עצמיות לעומת רקמות שאינן עצמיות, מה שמבטל את הסיכון לדחיית השתל ואת הצורך בדיכוי חיסוני של המארח. מאמר זה מציג מתודולוגיה להשתלת ספרואידים של תאים אנושיים בעוברי תרנגולות, הנגישים, ניתנים למניפולציה ומתפתחים ב-37 מעלות צלזיוס.
ספרואידים מאפשרים בחירה של אזור ספציפי בעובר להשתלה. לאחר ההשתלה, התאים משתלבים ברקמת המארח, ומאפשרים מעקב אחר נדידתם, צמיחתם והתמיינותם. מודל זה גמיש מספיק כדי לאפשר ניצול של אוכלוסיות דבקות שונות, כולל אוכלוסיות תאים ראשוניות הטרוגניות ותאים סרטניים. כדי לעקוף את הצורך בתיוג תאים קודם, מתואר גם פרוטוקול לזיהוי תאים תורמים באמצעות הכלאה של בדיקות Alu ספציפיות לאדם, וזה חשוב במיוחד בעת חקירת אוכלוסיות תאים הטרוגניות. יתר על כן, ניתן להתאים בקלות בדיקות DNA לזיהוי מינים תורמים אחרים. פרוטוקול זה יתאר את השיטות הכלליות להכנת ספרואידים, השתלה בעוברי תרנגולות, קיבוע ועיבוד רקמות לחיתוך פרפין, ולבסוף זיהוי התאים האנושיים באמצעות הכלאה של DNA באתר . בקרות מוצעות, דוגמאות לפירוש תוצאות והתנהגויות תאים שונות שניתן לבחון יידונו בנוסף למגבלות של שיטה זו.
Xenografts הם כלים שימושיים לחקירת ההתנהגות של תאים אנושיים in vivo. מודלים אלה סיפקו מידע רב ערך למגוון רחב של נושאים מדעיים, כגון הביולוגיה של תאי גזע אנושיים1, תצפית על אירועים תאיים בזמן אמת2, וחקירת אנגיוגנזה גידולית וגרורות3. בנוסף, מספר היבטים של ביולוגיה של סרטן, כולל הגידול של קסנוגרפטים ספציפיים לחולה, נחקרו 4,5. לכל אחד מדגמי הקסנוגרפט הללו יש את היתרונות והחסרונות שלו, ולכן, כל אחד מהם מתאים יותר לשאלות מדעיות ספציפיות. עוברי אפרוח הם מודל ביולוגיה התפתחותי פופולרי מכיוון שהם מודל מי שפיר נגיש הניתן למניפולציה כירורגית. שתלים הטרולוגיים אפשרו לחוקרים ליצור מפות גורל מדויקות6 או לחקור אם תכונה היא אוטונומית תאית או מונחית על ידי הסביבה 7,8. רציונל דומה מאפשר להשתמש בעובר הגוזל כמודל קסנוגרפט לחקר התנהגותם של תאים אנושיים.
הסביבה העוברית מתזמרת באופן פעיל מורפוגנזה של רקמות עם אותות נדידה והתמיינות, כמו גם אינטראקציות תא-תא. לפיכך, בהשוואה למודלים של קסנוגרפט בוגרים, העובר מספק סביבה מאלפת יותר לבדיקת ההתנהגות של תאים מושתלים, למשל, על ידי חיקוי אותות הקיימים בנישות תאי גזע בוגרים (למשל, BMPs, WNTs, NOTCH ו-SHH9). בנוסף, היעדר מערכת חיסון נרכשת במהלך ההתפתחות המוקדמת מאפשר לבצע קסנוגרפלים ללא סיכון לתגובה חיסונית או דחייה של רקמת התורם10. מחקרים קודמים חקרו השתלות של תאים אנושיים בעוברי תרנגולות למטרה זו. הפוטנציאל הנוירוגני של תאי גזע אנושיים נבדק לאחר הזרקה לצינור העצבי או לכלי הדם11 בנוסף לשילוב של תאי גזע עובריים12 ותאי גזע פלוריפוטנטייםמושרים 13 לעובר. תאי מלנומה אנושיים נחקרו גם באמצעות הסביבה העוברית של הגוזל, שגילתה קשרים בין הגידול שלהם להתנהגות תאי הפסגה העצבית14, כמו גם תכנות מחדש של תאי הגידול עם המידע מהעובר15. מאמר זה מתאר פרוטוקול המתאים במיוחד לחקר ההתנהגות של אוכלוסיות תאים ראשוניות והטרוגניות אנושיות.
בעשורים האחרונים, המרכיב הסטרומלי של רקמות מגוונות נחקר כמקור אוטולוגי של תאי אב/גזע ובשל תכונותיו הפראו-אנגיוגניות והחיסוניות, שנודעו בעבר כ"תאי גזע מזנכימליים"16,17,18. הראשונה מבין אוכלוסיות התאים הללו שאופיינה הייתה אוכלוסיית תאי הסטרומה / תאי הגזע של מח העצם (BMSCs), שיש להם פוטנציאל אוסטאו, אדיפו ובמידה פחותה, כונדרוגני in vivo 19,20. תאי סטרומה שמקורם בשומן (ADSCs) הם אוכלוסייה הטרוגנית המתקבלת על ידי עיכול אנזימטי של דגימות הליפואספירט או הדרמוליפקטומיה, ואחריו בידוד של השבר הסטרומלי-וסקולרי (SVF) ולבסוף הרחבה בתרבית21. בתרבית, תאים אלה מאופיינים פנוטיפית על ידי סמנים המשותפים לאוכלוסיות מזנכימליות אחרות, כגון CD90, CD73, CD105 ו-CD44, סמנים ייחודיים כגון CD36, והיעדר סמנים המטופויאטיים (CD45) או אנדותל (CD31)22. בנוסף, ל-ADSCs יש פוטנציאל אוסטאו, אדיפו וכונדרוגני במבחנה, וניתן להגדיר את מספר תאי הגזע/אב באוכלוסייה זו על ידי בדיקת היחידה ליצירת מושבה פיברובלסטואידית (CFU-F)22. in vivo, דווח על קיומם של תאים עם פנוטיפ ADSC בתאים סטרומליים23 ו/או פריוסקולריים24. מתברר יותר ויותר שלמרות שיתוף סמנים לאחר תרבית חוץ גופית, תא הסטרומה של רקמות שונות משקף מאפיינים מהותיים של איבר נתון, ולאוכלוסיות תאים אלה יש תכונות שונות בהתאם למקורן 17,25,26,27. יתר על כן, מכיוון שתאים אלה מבודדים על סמך הדבקתם לצלחת תרבית תאים, הם עשויים להיות מורכבים מתאים משכבות נבט מגוונות28. לפיכך, שימוש בשיטת xenograft כדי לחקור את פוטנציאל ההתמיינות והטרופיזם של תאי סטרומה בצורה בלתי משוחדת יכול לספק מידע רב ערך על אוכלוסיות תאים אלה כדי להנחות את הפיתוח של טיפולים תאיים עתידיים.
הפרוטוקול המתואר כאן (איור 1) הוא שיטת קסנוגרפט שמנצלת את העלות הנמוכה והקלות של מניפולציה של עוברי אפרוחים. הוא שימש בעבר לחקר ההתנהגות של ADSC29 אנושי, פיברובלסטים של העור29, תאי סטרומה שמקורם בדם הווסת30 ותאי גליובלסטומה31. שיטה זו תכלול השתלת תאים כספרואידים32, שאפשר להכין מכל אוכלוסייה של תאים נצמדים (איור 2). פרוצדורות כירורגיות והכנת חומרים כירורגיים מותאמים אישית - המיקרואזמל ונימי הזכוכית - יתוארו גם הם (איור 3). תאים אנושיים מתגלים בחתכים היסטולוגיים על ידי הכלאה של בדיקות Alu ספציפיות לאדם (איור 4), ובכך מבטלים את הצורך בתיוג מוקדם של התאים המושתלים. התוצאות המייצגות מתארות את ההתנהגות של ADSC אנושי שהושתל הן באזור הסומיטי ברמת ניצני הכנף (איור 5, איור 6 ואיור 7) והן בקשת הלוע הראשונה (איור 8), כמו גם ספרואידים ראשוניים אנושיים של גליובלסטומה שהושתלו בפרוסנצפלון (איור 8). יתוארו נדידת תאים, התמיינות ואינטראקציה עם רקמות עובריות של אפרוחים, כמו גם בדיקות מוצעות לחקירה נוספת של התנהגות התאים באמצעות צביעה משותפת או צביעה של קטעים סמוכים.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כל ההליכים in vivo ששימשו במחקר זה עמדו בכל ההנחיות הניסיוניות הרלוונטיות לניסויים ומחקר בבעלי חיים, בהתאם להנחיות השימוש בבעלי חיים ניסיוניים בברזיל (L11794). הפרוטוקולים המשמשים לטיפול בעוברי תרנגולות אושרו כולם על ידי ועדת האתיקה לשימוש בבעלי חיים בניסויים מדעיים (המרכז למדעי הבריאות של האוניברסיטה הפדרלית של ריו דה ז'ניירו). השימוש בתאים אנושיים אושר על ידי ועדת האתיקה של בית החולים האוניברסיטאי Clementino Fraga Filho (מספרים 043/09 ו-088/04). נעשה שימוש בביצים ספציפיות נטולות פתוגן (SPF) של עוף לגהורן לבן (Gallus gallus).
1. הכנת ספרואידים של תאים
הערה: ניתן להכין ספרואידים של תאים עם מגוון רחב של סוגי תאים כל עוד הם נצמדים. עבור פרוטוקול זה, בודדו תאי סטרומה אנושיים שמקורם בשומן (ADSCs) כפי שתואר קודם לכן21,27 ישמשו (איור 2A). התאים הושגו על ידי עיכול שברי רקמת שומן או ליפואספירטים עם קולגנאז IA למשך שעה אחת ב-37 מעלות צלזיוס תחת תסיסה, ולאחר מכן ציפוי ב-1-2 ×-104 תאים/סמ"ר ודגירה למשך הלילה. תאים שאינם דבקים הושלכו, והתאים הדבקים הורחבו למשך 3-6 מעברים. ADSCs היו הומוגניים לביטוי האנטיגנים על פני השטח CD105, CD90, CD13 ו-CD44 ושליליים לאנטיגנים המטופויאטיים CD45, CD14, CD34, CD3 ו-CD1927. בעוד שהשיטה המתוארת כאן יכולה להתבצע בקלות עם חומרים מינימליים מעבר למה שמשמש באופן שגרתי לתרבית תאים, יש לקבוע באופן אמפירי את זמן הצבירה האופטימלי ואת הצורך בדיסוציאציה חלקית. ניתן להשתמש בשיטות חלופיות להכנת ספרואידים תאיים, כגון שיטת הטיפה התלויה33 או בארות מצופות אגרוז34; ראה את הדיון לפרטים נוספים. יש לבצע את כל ההליכים על ספסל נקי תוך שימוש בטכניקות אספטיות.
2. השתלת ספרואידים לעוברי אפרוחים
3. דיסקציה, קיבוע, עיבוד והכנת חתכים היסטולוגיים
4. סינתזה של בדיקות Alu עם תווית דיגוקסיגנין על ידי תגובת שרשרת פולימראז (PCR)
5. הכלאה באתרה של חתך עם בדיקות Alu
6. רכישת תמונות
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
זיהוי ADSCs חיוביים ל-Alu בחתכים היסטולוגיים
רצפי Alu הם אלמנטים חוזרים המהווים ~10% מהגנום האנושי ולכן הם מטרות מצוינות לזיהוי תאים אנושיים באופן ספציפי למין43. ניתן להשתמש בהכלאה באתרה עם בדיקות DNA לזיהוי אלמנטים גנומיים בחתכים היסטולוגיים, כולל תאים אנושיים ראשוניים 29,30,40,44,45,46.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הפרוטוקול המתואר כאן (איור 1) מציג אפשרות אפשרית לסינון ההתנהגות של אוכלוסיות ראשוניות של תאים אנושיים in vivo, תוך שימוש בעוברי אפרוחים כמודל. מאמר זה מתאר את היווצרותם של ספרואידים תאיים (איור 2), השתלת הספרואיד לתוך עובר הגוזל (איור 3), עיבוד דגימות והכלאה באתרה (איור 4), תוצאות מייצגות של ADSCs אנושיים שהושתלו במזודרם הפרסומיטי (
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין ניגודי אינטרסים לחשוף.
עבודה זו נתמכה על ידי האוניברסיטה הפדרלית של ריו דה ז'ניירו (UFRJ for J.B.), Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq for J.B.) ו-Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro (FAPERJ for J.B). אנו מודים ל-T. Jaffredo (CNRS, פריז, צרפת) על הגשושית Runx2 (Cbfa1). הנוגדן HNK1 התקבל מבנק ההיברידומה למחקרים התפתחותיים שפותח בחסות ה-NICHD ומתוחזק על ידי אוניברסיטת איווה, המחלקה למדעי הביולוגיה, איווה סיטי, IA 52242 ארה"ב. אנו מודים ל-V. Moura-Neto על הענקת גישה למיקרוטום, ול-R. Lent על הענקת גישה למיקרוסקופ. אנו מודים ל-E. Steck על העזרה בסינתזה של בדיקות Alu .
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| <חזק>בעלי חיים | |||
| ביצי גאלוס גאלוס | גרניה טולומיי | ללא SPF | עוף רגליים לבן |
| <חזק>ריאגנטים | |||
| כחול אלסיאני 8GX | סיגמא-אולדריץ' | A5268 | |
| AluFw פריימרים | סיגמא-אולדריץ' | אוליגו | 5'-CGA GGC GGG TGG ATC ATG AGG T-3' |
| פריימרים AluRev | Sigma-aldrich | OLIGO | 5'-TTT TTT GAG ACG GAG TCT CGC-3' |
| אלומיניום סולפט | סיגמא-אולדריץ' | 368458 | להכנת תמיסה אדומה מהירה גרעינית |
| אנטי דיגוקסיגנין-AP, שברי Fab | Roche | 11093274910 | מזהה רישום נוגדנים: AB_514497 |
| נוגדן אנטי-אנושי רוצח טבעי 1 (HNK1, CD57) | מחקרים התפתחותיים בנק היברידומה | 3H5 | מזהה רישום נוגדנים: AB_2314644 |
| נגד עכברים, עז IgM-HRP | סנטה קרוז ביוטכנולוגיה | sc-2973 | מזהה רישום נוגדנים: |
| AB_650513 נגד עכברים, עז IgG (H+L)-HRP | Novex | G-21040 | מזהה רישום נוגדנים: AB_2536527 |
| נוגדן נגד שריר חלק אקטין/ACTA2 | Dako | M085129 | מזהה רישום נוגדנים: AB_2811108 |
| Aquatex | Merck | 1085620050 | חומר הרכבה מימי |
| 5-Bromo-4-chloro-3-indolyl phosphate מלח p-toluidine (BCIP) | Sigma-aldrich | B8503-100MG | |
| מגיב חוסם | רוש | 11096176001 | |
| חומצת לימון | VETEC | 238 | להכנת מאגר SSC |
| קולגנאז מסוג IA | Sigma-aldrich | SCR103 | |
| dCTP, dGTP, dATP, dTTP סט | תמיסת Roche | 11969064001 | |
| Denhardt 50X | Invitrogen | 750018 | להכנת מאגר הכלאה |
| Dextran sulphate מלח נתרן | Thermo Scientific | 15885118 | להכנת מאגר הכלאה |
| תיוג RNA DIG | Roche | 11277073910 | מכיל Dig-11-dUTP |
| DMEM דל גלוקוז | Sigma-aldrich | D5523 | |
| 3,3′-Diaminobenzidine tetrahydrochloride (DAB) | סיגמא-אולדריץ' | D5905-50TAB | |
| N,N-Dimethylformamide (DMF) | 227056 סיגמא-אולדריץ' | להכנת תמיסת NBT ו-BCIP | |
| חומצה אתילנדיאמינטטראצטית (EDTA) | סיגמא-אולדריץ' | E6758 | להכנת תמיסת טריפסין |
| Entellan New | Merck | 107961 | מדיום הרכבה לא מימי |
| אתנול | Proquí mios | N/A | |
| סרום בקר עוברי | ThermoFisher | 12657029 | Inactivate ב-56 מעלות; C לפני השימוש |
| בתמיסת פורמלדהיד 37% | Proquí mios | N/A | |
| Formamide | Vetec | V900064 | |
| חומצה אצטית קרחונית | Proquí mios | N / A | |
| הודו דיו | Pelikan | 221143 | |
| תמיסת L-גלוטמין (200 מ"מ) | Gibco | 25030-149 | |
| מגנזיום כלוריד | Merck | 8147330100 | להכנת מאגר NTM |
| חומצה מאלית | Sigma-aldrich | M0375-500G | להכנת מאגר MAB |
| מתנול | Proquí mios | ||
| סרום עיזים רגיל | Sigma-aldrich | NS02L | Inactivate ב-56 מעלות; C לפני השימוש |
| 4-Nitro כחול טטרזוליום כלוריד (NBT) | Roche | 11585029001 | |
| גרעיני מהיר | אדום סיגמא-אולדריץ' | 60700 | |
| Paraplast פלוס | סיגמא-אולדריץ' | P3558 | |
| פניצילין G מלח נתרן | סיגמא-אולדריץ' | P3032 | |
| פוספט חוצץ מלח (PBS) | סיגמא-אולדריץ' | P3813 | |
| חומצה פוספומוליבדית | Merck | 100532 | |
| Proteinase K | Gibco BRL | 25530-015 | |
| זרע סלמון DNA | Invitrogen | 15632011 | להכנת מאגר הכלאה |
| נתרן כלורי | סיגמא-אולדריץ' | S9888 | להכנת מאגר SSC, MAB ו-NTM |
| סטרפטומיצין סולפט | סיגמא-אולדריץ' | S6501 | |
| ערכת Taq Polymerase | Cenbiot Enzimas | N/A | |
| Tris-HCl | Sigma-aldrich | T5941 | |
| Trypsin | Sigma-aldrich | T4799 | |
| Tween 20 | Sigma-aldrich | P1379 | |
| Xylene | Proquí mios | N/A | |
| <חזק>מיקרוסקופ וציוד | |||
| Axioplan מיקרוסקופ זקוף | קרל זייס מיקרוסקופיה | N/A | |
| תוכנת Axiovision | קרל זייס מיקרוסקופיה | N/A | |
| אינקובטור תאים | ThermoForma | 3110 | |
| חממת ביצים- 50 ביצים | GP | ||
| מנורת צוואר אווז | Biocam | N / A | למניפולציה של ביצים |
| תוכנת פיג'י; תוסף מונה תאים | ImageJ | https://imagej.net/software/fiji/ | |
| קולט אדים זרימה למינרית | TROX | 1385 | |
| Nanodrop Lite | Thermo Scientific | ND-LITE-PR | |
| מיקרוטום סיבובי | Leica Biosystems | RM2125 RTS | לחיתוך |
| סטריאומיקרוסקופ | Labomed | Luxeo 4D | למניפולציה |
| של ביציםתנור עיקור | REALIS | 7261690 | לעיקור חומרים כירורגיים |
| <חזקים>חומרים מתכלים | |||
| 0.2 מ"ל (PCR) צינורות צנטריפוגה פוליפרופילן | Eppendorf | 30124707 | |
| 15 מ"ל צינורות צנטריפוגה חרוטיים מפוליפרופילן | קורנינג | CLS430791 | |
| 1.5 מ"ל צינורות צנטריפוגה פוליפרופילן | Axygen | MCT-150-C | |
| 2 מ"ל צינורות צנטריפוגה מפוליפרופילן | Axygen | MCT-200-C | |
| 50 מ"ל צינורות צנטריפוגה חרוטיים מפוליפרופילן | קורנינג | CLS430829 | |
| טיפים למחסום (מסנן), 200 μ AM12655 | Invitrogen | למניפולציה של ביצים | |
| גוש זכוכית חפור (בלוק כתמים) עם כיסוי זכוכית | הכט קארל | 42020010 | |
| הטמעת קלטות | Simport | M480 | משמש כמחזיק בלוק פרפין |
| מגלשות כיסוי זכוכית, 24 x 40 מ"מ | Kasvi | K5-2440 | |
| פיפטות פסטר זכוכית 230 מ"מ | NORMAX | 5426023 | להכנת נימי זכוכית |
| להבי מיקרוטום | Leica Biosystems | HIGH-PROFILE-DISPOSABLE-BLADES-818 | לחיתוך |
| Parafilm M | Parafilm | P7793 | |
| צלחת פטרי מפלסטיק, 30 מ"מ | Kasvi | K13-0035 | למניפולציה של ביצים |
| צלחת פטרי מפלסטיק, 60 מ"מ | Prolab | 0303-8 | להכנת ספרואידים בתאים. אין לטפל בהידבקות תאים. |
| שקופיות זכוכית סילאן (Starfrost) | Knittel Glass | 198 | למזרק חתך |
| 1 מ"ל, מחטים 26 גרם (0.45 x 13 מ"מ) | Descarpack | 32972 | למניפולציה של ביצים (שאיבת אלבון) |
| <כלים כירורגיים חזקים> | |||
| צינור שואב | דראמונד | 2-000-000 | למניפולציה של ביצים |
| מספריים | לדיסקציהFine Science | Tools 14061-11 | למניפולציה |
| של ביצים מיקרו-מלקחיים (פינצטה) | Fine Science | Tools 00108-11 | למניפולציה של ביצים והכנת נימי זכוכית |
| מחזיק מחט (צ'אק מחט חיתוך מתכוונן) | Fisherbrand | 8955 | למניפולציה של ביצים |
| אבן משחזת שמן, 10.000 חצץ | N / A | N / A | לחידוד מחטים |
| זוג קטן מברשות צבע | N/A | N/A לטיפול | בקטעי פרפין. ניתן להשתמש בכל מותג. |
| מחטי תפירה | N/A | N/A | לחידוד למיקרואזמל. ניתן להשתמש בכל מותג. |
| אזמל חד פעמי סטרילי מס' 23 | Swann-Norton | 110 | לחיתוך |
| ידית אזמל כירורגית | Swann-Norton | 914 | לחיתוך |
| מספריים לקשתית Wecker, Surtex | SS-641-11 | למניפולציה של ביצים |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
מאמר זה פורסם
הסרטון יגיע בקרוב