$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
פרוטוקול זה מפרט הקמת אנטרוידים מרקמת המעי העוברית, כמו גם אפיון מודל עם צביעה אימונופלואורסצנטית ובדיקת חדירות אפיתל. החדירות של האנטרוידים נבדקה באמצעות טכניקת מיקרו-הזרקה ומדידות מסלול זמן סדרתיות של ריכוז dextran-FITC שדלף במדיה התרבית. החידוש של פרוטוקול זה הוא החשיפה האפית הדומה יותר לפיזיולוגיה של המעי האנושי בהשוואה לחשיפה הבזולטרלית בתקשורת התרבות7. במחקרים קודמים, Hill et al. השתמשו בהדמיה סדרתית ובחישוב עוצמת הפלואורסצנטיות לאורך זמן16. ארס ואחרים חשפו את הממברנה הבזולטרלית של מודל אפיתל ל-LPS ולאחר מכן השוו את תבנית ביטוי הגנים התאית7. לשם השוואה, אנו משתמשים בחשיפה אפית של הריאגנטים שנבדקו ולאחר מכן בוחנים שינויים פוטנציאליים בחדירות ברוטו על ידי מדידת ריכוזים סדרתיים של דקסטרן שדלף בתקשורת התרבית. השיטה שלנו מאפשרת גם ניתוח השוואתי סדרתי של ציטוקינים המיוצרים על ידי תאי אפיתל במדיה תרבית וביטוי גנים על ידי איסוף mRNA תאי. LPS משמש בדרך כלל לחקר פגיעות מעיים במודלים של בעלי חיים ובמבחנה בגלל יכולתו לגרום לחדירות ולדלקת 7,17. כאשר LPS נבדק במודל זה, חדירות אפיתל הובחן על ידי ריכוז החשיפה. ניתן להרחיב פרוטוקול זה כדי לחקור פתולוגיות אחרות של מחלות תוך שימוש בחומרים מיקרו-מוזרקים שונים ומדידות תוצאה.
שלבים קריטיים בפרוטוקול זה כוללים הקמת אנטרוידים מרקמות המעי העובריות, אפיון אנטרואיד וטכניקת המיקרו-הזרקה. שלמות המחקר תלויה בדגימת תאים מדויקת. שימוש בציוני דרך אנטומיים ובכלי דם עוזר להבטיח את הבחירה של תאי המעי הדק. בשל הצמיחה וההתמיינות החזקה של תאי גזע מעי עובריים, אין צורך בהליך נרחב לבידוד תאי הגזע מתאי אפיתל אחרים. לאחר שהאנטרוידים הוקמו, חשוב לאשר את המאפיינים של המודל על ידי צביעה עבור חלבונים וסמני התא. בפרוטוקול זה, האנטרואידים הוכתמו עבור אנטרוציטים באמצעות villin ו- CDX2, תאי Paneth באמצעות lysozyme, ותאי גביע באמצעות mucin, כל התאים אשר נמצאים בתוך אפיתל המעי הדק18,19,20. בניגוד לקווים מסורתיים של תאים בודדים המציגים סוג תא אחד, אנטרוידים קובעים את כל סוגי התאים מתאי הגזע של אבות המעיים8. ניתן לשנות את החלק המכתים של פרוטוקול זה עבור הסמנים התאיים הספציפיים המעניינים. חיונית לאמינות של פרוטוקול זה היא טכניקת המיקרו-הזרקה. ניתן לאמת את העקביות של קצות המיקרופיפטה על ידי מדידת הנפח לכל משאבה באמצעות תמיסת dextran-FITC והדמיית קוטר הקצוות מתחת למיקרוסקופ. בשל הסיכון של זיהום, אותו micropipette לא יכול לשמש יותר מחשיפה אחת. בנוסף, הצורה והצמיחה של האנטרואידים יכולים להיות מושפעים מהתוכן של מדיית הצמיחה שלהם. מצאנו שהאנטרואידים הכדוריים ולא בצורת כרובית סיפקו מודלים טובים יותר למיקרו-הזרקות. הצורה הכדורית עשויה להיות מושרית על ידי גורם Wnt גדול יותר בתקשורת21.
פרוטוקול זה תלוי במידה רבה במיומנותו של המבצע במיקרו-הזרקה כדי להפחית וריאציות, במיוחד במדידות תלויות זמן. ניתן למזער את הווריאציות על ידי כך שיש את אותו מבצע מנוסה עם טכניקות עקביות, תוך שימוש באותו מקור תאים כדי למנוע שונות גנטית, בדיקה באותו מעבר כדי להסיר הטיית בגרות, וגידול התאים באותו סוג של מדיה להתמיינות תאים דומה. המרכיבים של מדיית הגדילה עשויים לגרום להתמיינות משתנה של תאי גזע במבחנה ולא בסביבת in vivo . לדוגמה, in vivo, ליזוזים אינם באים לידי ביטוי עד שבועות 22-24 של התפתחות הריון כאשר תאי Paneth נוצרים והופכים פונקציונליים22. עם זאת, הצלחנו לזהות ליזוזים באנטרואידים שלנו שנוצרו ממעיים עובריים של 10 שבועות. שיטה זו יכולה להגביל את מספר החשיפות הנבדקות בו זמנית בשל המיומנות הטכנית הגבוהה הנדרשת למיקרו-הזרקה. דליפת הדקסטרן מחור ניקוב המיקרו-הזרקה יכולה להשפיע על הערכת החדירות. כדי למנוע השפעה זו, שטיפות משולשות מיד לאחר microinjection מומלץ להסיר dextran שיורי מן ההליך. ריכוז הדקסטרן בתקשורת צריך להימדד מדי שעה במשך 4-6 שעות לאחר מיקרו הזרקה. ניסויים עם עלייה משמעותית בריכוז הדקסטרן תוך 2-4 שעות לאחר ההזרקה צריכים להיות מחוץ לניתוח הסופי.
לשיטה זו מספר יתרונות. זה דורש עלות נמוכה יותר ופחות משאבים בהשוואה monolayers נגזר enteroid על transwell. בנוסף, ניתן להרחיב אותו לחשיפות אחרות כגון חיידקים חיים או וירוסים כדי לחקור את האינטראקציה הראשונית בין חיידקי המעיים לאפיתל. לומן סגור של אנטרואיד יכול לשמור על צמיחה יציבה של חיידקים חיים microinjected ללא זיהום של מדיה הצמיחה13. שלא כמו החד-שכבתי שנחשף למדיית גדילה ולחמצן הדגירה, הלומן הסגור הוא חלל צר ומבודד. לומן סגור אינו מאפשר תקשורת למדיית הצמיחה ותכולת חמצן לומינלית נמוכה יותר לאורך זמן עם צמיחת חיידקים חיים13.
השימוש ברקמת מעיים עוברית מתאר בצורה מדויקת יותר את אפיתל המעיים של פגים בהשוואה לתאי גזע של מעיים בוגרים או מודלים של בעלי חיים7. יתר על כן, הקוטביות של אנטרוידים מאפשרת חשיפות אפיקליות ובזולטרליות ומדידות23. האנטרואידים יוצרים לומן סגור עם ריכוז חמצון נמוך יותר, אשר מחקה באופן הדוק יותר את ריכוז החמצון של המעיים24. בניגוד לפרוטוקולים מתקדמים יותר מבחינה טכנולוגית16, השימוש במדידות מדיה ברוטו מאפשר נגישות רבה יותר של טכניקה זו. הניסוי הראה כי דליפת אפיתל יכולה להיגרם על ידי חשיפה אפית ל-LPS והיא תלוית ריכוז. מכיוון ששיטה זו בוחנת את השינויים בריכוז דליפה של דקסטרן, היא שימושית לאיתור שינויים תפקודיים גולמיים בצמתים הדוקים. איסוף RNA שליח וריצוף של האנטרוידים החשופים וניתוח כתמים מערביים יכולים להשלים את ניתוח השינויים התפקודיים הגסים. מודל זה חוקר את שלמות אפיתל המעיים במערכת הדומה מאוד לסביבה המוקדמת, ולכן ניתן להשתמש בו כדי להשיג הבנה טובה יותר של פגיעות מעיים פגות ופתולוגיות אחרות של מחלות.