קידום המחקר של פוליקולוגנזה פרה-אנטרלית דורש שיטות יעילות לבידוד זקיקים משחלות בודדות. מוצג כאן פרוטוקול מכני יעיל לבידוד זקיקים משחלות בקר באמצעות מסוק רקמות והומוגנייזר. שיטה זו מאפשרת איסוף של מספר רב של זקיקים פרה-אנטרליים בני קיימא משחלה אחת.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
קידום המחקר של פוליקולוגנזה פרה-אנטרלית דורש שיטות יעילות לבידוד זקיקים משחלות בודדות. מוצג כאן פרוטוקול מכני יעיל לבידוד זקיקים משחלות בקר באמצעות מסוק רקמות והומוגנייזר. שיטה זו מאפשרת איסוף של מספר רב של זקיקים פרה-אנטרליים בני קיימא משחלה אחת.
הבנת התהליך המלא של פוליקולוגנזה של יונקים היא חיונית לשיפור טכנולוגיות הרבייה בסיוע בבעלי חיים, בבני אדם ובמינים בסכנת הכחדה. המחקר הוגבל בעיקר לזקיקים פרה-אנטרליים וגדולים בשל קושי בבידוד של זקיקים פרה-אנטרליים קטנים יותר, במיוחד ביונקים גדולים כמו מיני בקר. עבודה זו מציגה גישה יעילה לשליפת מספר גדול של זקיקים פרה-אנטרליים קטנים משחלה אחת של בקר. קליפת המוח של שחלות בקר בודדות נפרסה לקוביות של 500 מיקרומטר באמצעות מסוק רקמות והומוגנית במשך 6 דקות ב-9,000-11,000 סל"ד באמצעות בדיקה של 10 מ"מ. פסולת גדולה הופרדה מההומוגנט באמצעות בד גבינה, ולאחר מכן סינון סדרתי דרך מסנני תאים של 300 מיקרומטר ו-40 מיקרומטר. התכולה שנשמרה במסננת 40 מיקרומטר נשטפה לתוך צלחת חיפוש, שם זוהו זקיקים ונאספו לתוך טיפה של מדיום. הכדאיות של הזקיקים שנאספו נבדקה באמצעות צביעה כחולה טריפאן. שיטה זו מאפשרת בידוד של מספר רב של זקיקים פרה-אנטרליים קטנים בני קיימא משחלת בקר בודדת תוך כ-90 דקות. חשוב לציין ששיטה זו היא מכנית לחלוטין ומונעת שימוש באנזימים לניתוק הרקמה, מה שעלול לפגוע בזקיקים. הזקיקים המתקבלים באמצעות פרוטוקול זה יכולים לשמש ליישומים במורד הזרם כגון בידוד RNA עבור RT-qPCR, אימונולוקליזציה של חלבונים ספציפיים ותרבית חוץ גופית .
זקיקי השחלות הם היחידות הפונקציונליות של השחלה, האחראיות על ייצור הגמטה (ביצית) וכן הורמונים קריטיים לתפקוד הרבייה ולבריאות הכללית. זקיקים קדמוניים נוצרים בשחלה במהלך התפתחות העובר או בתקופת היילודים בהתאם למין1, והם מהווים את שמורת השחלות של הנקבה. צמיחת הזקיקים מתחילה בהפעלת זקיקים קדמוניים העוזבים את בריכת המנוחה ונכנסים לשלב הגידול. פוליקולוגנזה פרה-אנטרלית, המקיפה את כל שלבי הזקיקים לפני התפתחות אנטרום, היא תהליך דינמי ביותר הדורש שינויים מורפולוגיים ומטבוליים סינכרוניים בביצית ובתאי הגרנולוזה הסובבים אותה, המונעים על ידי תקשורת הדוקה בין שני סוגי תאים אלה 2,3. זקיקים פרה-אנטרליים מהווים את רוב יחידות הזקיקים הנמצאות בשחלה בכל זמן נתון4. ההתפתחות בשלבים הפרה-אנטרליים של folliculogenesis מוערכת כארוכה בכמה שבועות מהתפתחות אנטרלית 5,6, והפעם היא הכרחית כדי שהביציות והתאים הסומטיים ירכשו בגרות מספקת כדי להיכנס לשלב הסופי של ההתפתחות (כלומר, השלב האנטרלי), ולהתכונן לביוץ, להפריה ולהתפתחות עוברית 7,8,9.
חלק גדול מהידע הנוכחי על פוליקולוגנזה פרה-אנטרלית של השחלות מגיע ממודלים של עכברים10,11,12,13, בין היתר בשל הקלות בהחלמת מספר גדול של זקיקים אלה משחלה קטנה יותר וסיבית פחות. אף על פי שהדיווחים על בידוד של מספר גדול של זקיקים פרה-אנטרליים משחלות בקר מתוארכים לסביבות 30 שנהו-14, הבנה מלאה יותר לגבי התהליכים המסדירים את התפתחותם של זקיקים אלה בשלב מוקדם נותרה בלתי ממומשת, בעיקר בשל היעדר שיטות אופטימליות, יעילות וחוזרות על עצמן כדי לאחזר מספר מספיק של זקיקים פרה-אנטרליים בני קיימא, במיוחד בשלבים מוקדמים של התפתחות. עם העניין הגובר בשימור הרזרבה השחלתית לשימוש עתידי ברבייה בסיוע בבני אדם, פרות הופכות למודל אטרקטיבי בשל מבנה השחלות הדומה יותר שלהן15. עם זאת, שחילת הבקר עשירה יותר בקולגן בהשוואה לשחלה של העכבר16, מה שהופך את הבידוד המכני בשיטות המתוארות עבור העכבר לבלתי יעיל מאוד. המאמצים להרחבת טכניקות שימור הפוריות כוללים גידול חוץ גופי מלא של זקיקים פרה-אנטרליים לשלב האנטרלי, ולאחר מכן הבשלה חוץ גופית (IVM) של הביציות הסגורות, הפריה חוץ גופית (IVF), וייצור והחזרת עוברים17. עד כה, כל התהליך הזה הושג רק בעכברים18. בבקר, ההתקדמות לקראת גידול זקיקים במבחנה מוגבלת למספר דיווחים עם שלבי זקיק משתנים בתחילת התרבית, כמו גם אורך משתנה של תרבית בין פרוטוקולים17,19.
השיטות המתוארות בספרות לקצירת זקיקים פרה-אנטרליים משחלת הבקר השתמשו בעיקר בטכניקות מכניות ואנזימטיות, מבודדות או בשילובשל 2,14,17,20. הדו"ח הראשון של פרוטוקול לבידוד זקיקים פרה-אנטרליים של בקר השתמש בהומוגנייזר רקמות וסינון סדרתי כדי לעבד שחלות שלמות20. בעקבות מחקר זה הגיעו דיווחים ששילבו פרוצדורות מכניות ואנזימטיות שהשתמשו בקולגנאז14. מוטיב חוזר בעת שימוש בקולגנאז לעיכול רקמת השחלות הוא הסיכון הפוטנציאלי לנזק של קרום המרתף הזקיקי, שעלול לפגוע בכדאיות הזקיקים 14,21,22,23. לכן, נעשה שימוש בשילובים שונים של שיטות מכניות, כגון שימוש במסוק רקמות ופיפטינג חוזר או מסוק רקמות בשילוב עם הומוגניזציה20,24,25,26. טכניקה מכנית נוספת שתוארה משתמשת במחטים כדי לנתח זקיקים פרה-אנטרליים ישירות מרקמת השחלות, וזה שימושי במיוחד לבידוד זקיקים משניים גדולים יותר (>200 מיקרומטר). עם זאת, תהליך זה גוזל זמן, אינו יעיל לבידוד זקיקים פרנטרליים קטנים יותר, והוא תלוי בכישורים כאשר מנסים להשתמש בשחלות בקר 19,27,28.
תוך ניצול הטכניקות השונות המתוארות בספרות, פרוטוקול זה נועד לייעל את הבידוד של זקיקים פרה-אנטרליים משחלות בקר בודדות באופן פשוט, עקבי ויעיל המונע דגירה בתמיסות אנזימטיות. שיפור השיטות לבידוד זקיקים פרה-אנטרליים יספק הזדמנות לשפר את ההבנה של שלב זה של פוליקולוגנזה ולאפשר פיתוח של מערכות תרבית יעילות לפיתוח זקיקים פרה-אנטרליים לשלב האנטרלי. הנהלים המפורטים המתוארים כאן לבידוד זקיקים פרה-אנטרליים מיונק גדול כמו מין הבקר יהיו חיוניים לחוקרים השואפים לחקור פוליקולוגנזה מוקדמת במין שאינו מורין הניתן לתרגום לבני אדם.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
שחלות שור (שור בוס) מקורן באבטואר מקומי והועברו למעבדה תוך 6 שעות מהאוסף. בשל מספרם הרב של בעלי החיים המעובדים במתקן, גילם, גזעם ושלב מחזור האסטרוס של בעלי החיים אינם ידועים. מכיוון שבניסויים אלה לא נעשה שימוש בבעלי חיים, לא היה צורך בפרוטוקול מאושר לטיפול ושימוש בבעלי חיים.
1. הכנת ציוד וריאגנטים
2. התקנת מסוק רקמות
3. הכנת השחלה

איור 1: אנטומיה של שחלות הבקר. שחלה בקר מורכבת משני אזורים עיקריים הסגורים בשכבת אפיתל. קליפת המוח, המורכבת מהרקמה שמשמאל לקו המקווקו, מכילה זקיקי שחלות מהשלב הראשוני לשלב האנטרלי. זקיקים פרנטרליים קטנים מכדי לראות בעין בלתי; זקיקים אנטרליים מסומנים בכוכביות. המדולה, המורכבת מהרקמה שמימין לקו המקווקו, מכילה כלי דם, כלי לימפה ועצבים. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.
4. הליך קוצצים
הערה: מעבדים רק שחלה אחת בכל פעם. לעבד את השחלות במהירות כדי למנוע ירידה בטמפרטורה, אשר עשוי להשפיע על הכדאיות של הזקיקים.
5. הליך הומוגניזציה
6. הליך סינון

איור 2: הגדרת סביבת עבודה לעיבוד השחלות ולזרימת עבודה של פרוטוקול. (A) הגדרת ספסל לחיתוך שחלות לפני החיתוך ולסינון השחלה הומוגנאט. (B) מסוק רקמות והומוגנייזר מוגדרים, עם תמיכה בקלקר להפחתת תנודות של שלב ההומוגנייזר. (C) סכמטית הממחישה את זרימת העבודה לעיבוד של שחלה אחת שלמה. השחלות נחתכות מרקמת חיבור עודפת ואז נחתכות לשניים, והמדולה מוסרת עד שנשארת פרוסה בעובי ~ 1 מ"מ של קליפת המוח. קליפת המוח נחתכת לחתיכות של 2.5 ס"מ על 2.5 ס"מ וקצוצה במסוק רקמות שנקבע למרווח חיתוך של 500 מיקרומטר. לאחר מכן החתיכות עוברות הומוגניות, וההומוגנט מסונן דרך בד גבינה ולאחר מכן סינון דרך מסנני תאים של 300 מיקרומטר ו-40 מיקרומטר. התוכן של מסננת התאים 40 מיקרומטר נשטף לתוך צלחת פטרי מרובע, אשר מחפש זקיקים באמצעות סטריאומיקרוסקופ. נוצר באמצעות BioRender.com. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.
7. חיפוש ואיסוף זקיקים
8. מבחן כדאיות ההדרה הכחולה של טריפאן
הערה: השתמש במכסה של צלחת פטרי או צלחת 4 בארות עבור כל השלבים הבאים, מכיוון שהזקיקים נדבקים פחות לפלסטיק של המכסה מאשר לפלסטיק של המנה בפועל.

איור 3: זקיקים מבודדים ובדיקת הרחקה של טריפן כחול. (A-C) זקיקים מבודדים צולמו דרך סטריאומיקרוסקופ במספר הגדלות. (A) זקיקים מבודדים בין פסולת בתוך צלחת החיפוש הראשונית. זקיקים בודדים מוקפים באדום. סרגל אבנית = 2,000 מיקרומטר. (B) זקיקים מבודדים ופסולת בתוך טיפה של זקיק לשטוף בינוני מכוסה שמן מינרלי. סרגל קנה מידה = 1,000 מיקרומטר. (C) זקיקים מבודדים ללא פסולת בהגדלה גבוהה יותר. סרגל קנה מידה = 1,000 מיקרומטר. (D) זקיקים מבודדים שצולמו באמצעות מיקרוסקופ שדה בהיר הפוך. סרגל קנה מידה = 100 מיקרומטר. (E) תמונות מייצגות של זקיקים בני קיימא (לא מוכתמים) ולא ברי קיימא (כתם כחול) שצולמו באמצעות מיקרוסקופ שדה בהיר הפוך ומטרה של פי 20. סרגל קנה מידה = 100 מיקרומטר. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.
9. ניתוח RT-qPCR
10. ניתוח אימונופלואורסצנציה
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
סקירה כללית ושלבים קריטיים
באמצעות פרוטוקול זה, ניתן לבודד באופן אמין זקיקים פרה-אנטרליים קטנים של בקר משחלות בודדות במספרים רלוונטיים לניסוי. מתוך סך של 30 שכפולים, התקבלו בממוצע 41 זקיקים לכל שכפול, עם טווח של 11 עד 135 זקיקים (איור 4A). ב-14 שכפולים, הזקיקים אופיינו לשלב ההתפתחות כפי שתואר קודםלכן 26 על ידי מדידת קוטר הזקיק באמצעות שקופית כיול מיקרוסקופ של 1 מיקרומטר מתחת לסטריאומיקרוסקופ. בשיטה זו, 476 זקיקים בסך הכל סווגו כראשוניים (זקיקים בגו...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הפרוטוקול הנוכחי מפרט שיטה הניתנת לשחזור לשליפת זקיקים פרה-אנטרליים בשלב מוקדם, במיוחד בשלבים ראשוניים ומשניים מוקדמים, משחלות הבקר. פרוטוקול זה מסתמך על דוחות קודמים 20,25,30,34,35,36 ומספק אופטימיזציות המביאות לבידוד מספר משמעותי של זקיקים משחלה בודדת. זקיקים פרה-אנטרליים שבודדו בשיטה זו הם ברי קיימא וניתן להשתמש בהם ליישומ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין מה לחשוף.
פרויקט זה מומן בחלקו על ידי פרויקט רב-מדינתי של USDA W4112 ופרס UC Davis Jastro Shields ל-SM.
המחברים רוצים להרחיב את הערכתם ל-Central Valley Meat, Inc. על אספקת שחלות הבקר המשמשות בכל הניסויים. המחברים גם מודים לאוליביה סילברה על הסיוע בעיבוד השחלות ובבידוד הזקיקים.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 5-3/4 אינץ' סודה ליים חד פעמית זכוכית פסטר פיפטה | דוראן וויטון קימבל | 63A54 | פיפטת פסטר שניתן להשתמש בה כדי לעקור זקיקים מפסולת תוך כדי חיפוש בתוך צלחת הפטרי |
| 16% Paraformaldehyde | Electron Microscopy Sciences | 15710 | מדולל ל-4%; קיבוע זקיקים לצביעה חיסונית |
| 20 מ"ל מזרק Luer-lock | Fisher Scientific | Z116882-100EA | מזרק המשמש עם מחט 18 G כדי לעקור זקיקים מה-40 μ מסננת תאים m |
| #21 להב אזמל סטרילי | פישר סיינטיפיק | 50-365-023 | משמש לחיתוך השחלות והסרת המדולה |
| 40 μ m מסננת תאים | פישר סיינטיפיק | 22-363-547 | משמש לסינון המסנן מה-300 μ מסננת תאים |
| m 104 מ"מ משפך פלסטיק | פישר סיינטיפיק | 10-348C | הגודל יכול להשתנות, אך ודא שבד הגבינה נחתך כראוי ושההומוגנט השחלתי לא יישפך מעל |
| 300 μ מסננת תאים | m pluriSelect | 43-50300-03 | משמש לסינון המסנן מבד הגבינה |
| 500 מ"ל בקבוק ארלנמאייר | פישר FB500500 מדעי | משפך ובקבוק המשמשים לתפיסת סינון מבד הגבינה | |
| מחטים סטריליות Air-Tite 18 G | Thermo Fisher Scientific | 14-817-151 | 18 G מציע מספיק לחץ כדי לעקור זקיקים מה-40 μ מסננת תאים |
| m מחטים סטריליות Air-Tite 27 G 13 מ"מ | Fisher Scientific | 14-817-171 | מחטים שניתן להשתמש בהן כדי לתפעל כל פסולת שבה תקועים זקיקים |
| BD Hoechst 33342 Solution | Fisher Scientific | BDB561908 | כתם DNA פלואורסצנטי |
| סרום בקר אלבומין (BSA) | Sigma-Aldrich | A7030-100G | רכיב של מדיית שטיפת זקיקים |
| מיקרוסקופיה | אלקטרונית מבד גבינה | 71748-00 | שלב סינון ראשון של ההומוגנט השחלתי שנועד להסיר פסולת רקמות גדולות |
| סכיני גילוח בטיחותיים קלאסיים כפולים סכיני גילוח | Wilkinson Sword | N/A | סכיני גילוח המתאימים ביותר לקוצץ הרקמות של McIlwain ואינם משעממים במהירות |
| נוגדן משני חמור-אנטי ארנב, Alexa Fluor 488 | Fisher Scientific | A-21206 | נוגדן משני לצביעה חיסונית |
| נורות פיפטה לטקס Eisco | Fisher Scientific | S29388 | נורת גומי לשימוש עם פיפטות |
| פסטר HEPES Buffer | Sigma-Aldrich | H3375 | רכיב של אמצעי שטיפת זקיקים |
| הומוגנייזר | VWR | 10032-336 | הומוגניזציה של רקמת השחלה לשחרור זקיקים |
| ImageJ/Fiji | NIH | v2.3.1 | תוכנה המשמשת לניתוח פלואורסצנטי-אימונולוקליזציה |
| קוצץ רקמות McIlwain | Ted Pella | 10184 | משמש לחיתוך רקמת שחלה קטנה מספיק להומוגניזציה |
| מיקרוסקופ - סטריאוסקופ | אולימפוס | SZX2-ILLT | מיקרוסקופ דיסקציה המשמש לחיפוש וקצירת זקיקים |
| ממיקרוסקופ הסינון - ניקון הפוך | מיקרוסקופ הפוך Diaphot 300 | המשמש להדמיית שדה בהיר בהגדלה גבוהה של זקיקים מבודדים | |
| מיקרוסקופ - | ECHO | Revolve R4 | מיקרוסקופ הפוך המשמש להדמיית שדה בהיר בהגדלה גבוהה ואפיפלואורסצנטי של זקיקים מבודדים |
| שמן מינרלי | Sigma-Aldrich | M8410-1L | שמן לכיסוי טיפות מדיום שטיפת הזקיקים למניעת אידוי במהלך החיפוש |
| חומצות אמינו לא חיוניות (NEAA) | Gibco | 11140-050 | רכיב של מדיום שטיפת זקיקים |
| סרום חמור רגיל | ג'קסון ImmunoResearch | 017-000-001 | מגיב לחסימת צביעה חיסונית |
| Nunc 4-well כלים להפריה חוץ גופית | תרמו פישר 144444 כלים | 4 בארות לבידוד זקיקים ושטיפת | |
| תמיסת פניצילין-סטרפטומיצין 100x | Gibco | 15-140-122 | רכיב של שטיפת זקיקים בינונית |
| צלחת פטרי 60 מ"מ OD x 13.7 מ"מ | טד פלה | 10184-04 | צלחת פטרי המתאימה ביותר למסוק רקמות McIlwain |
| Phosphate Buffered Saline (PBS) | Fisher Scientific | BP665-1 | מאגר כביסה לשחלות וזקיקים |
| קרש חיתוך מפלסטיק | Fisher Scientific | 09-002-24A | קרש חיתוך בגודל מספיק לחיתוך בטוח שחלות |
| פוליוויניל פירולידון (PVP) | Fisher Scientific | BP431-100 | תוספת של PVP (0.1% משקל/נפח) ל-PBS מונעת מהזקיקים להידבק לצלחת או זה לזה |
| ProLong Gold Antifade Mountant | Thermo Fisher Scientific | P36930 | מדיום הרכבה לתאים או רקמות עם תווית פלואורסצנטית |
| Qiagen RNeasy Micro Kit | Qiagen | 74004 | ערכת ניקוי עמודות RNA |
| R | The R Foundation | v4.1.2 | תוכנת ניתוח סטטיסטי |
| ארנב-אנטי-אנושי Cx37/GJA4 נוגדן פוליקלונלי | Abcam | ab181701 | Cx37 נוגדן ראשוני לצביעה חיסונית |
| RevertAid RT ערכת שעתוק הפוך | Thermo Fisher Scientific | K1691 | ערכת סינתזה cDNA |
| Rstudio | RStudio, PBC | v2021.09.2 | תוכנת ניתוח סטטיסטי |
| תמיסת נתרן הידרוקסיד (1N/מוסמך) | Fisher Scientific | SS266-1 | משמש להעלאת pH המדיה ל-7.6-7.8 |
| נתרן פירובט (NaPyr) | Gibco | 11360-070 | רכיב של שטיפת זקיקים בינונית |
| צלחת פטרי מרובעת 100 מ"מ x 15 מ"מ | Thermo Fisher Scientific | 60872-310 | צלחות פטרי מרושתות מאפשרות זיהוי יעיל יותר של זקיקים |
| SsoAdvanced אוניברסלי SYBR Green Supermix | BioRad | 1725271 | Mastermix לתגובת PCR |
| מסנן עליון בקבוק הברגה Steritop | Sigma-Aldrich | S2GPT02RE | משמש לעיקור שטיפת זקיקים בינונית |
| כתם ג'ל DNA בטוח ל-SYBR | Thermo Fisher Scientific | S33102 | מכתים למוצרי PCR חזותיים על ג'ל אגרוז |
| TCM199 עם האנק' s מלחים | Gibco | 12-350-039 | רכיב של שטיפת זקיקים בינונית |
| Triton X-100 | Fisher Scientific | BP151-100 | חומר ניקוי למאגר חדירות צביעה חיסונית |
| מגיב טריזול | Thermo Fisher Scientific | 15596026 | מגיב בידוד RNA |
| Trypan Blue Solution, 0.4% | Gibco | 15-250-061 | משמש לבדיקת כדאיות של זקיקים מבודדים |
| Tween 20 | חומר ניקוי למאגר כביסה חיסוני | ||
| צלחת חמה אוניברסלית | WTA | 20931 | צלחת חמה לשמירה על זקיקים ב-38.5 מעלות; C תוך כדי חיפוש תחת המיקרוסקופ |
| Wiretrol II מיקרופיפטות מכוילות | Drummond | 50002-005 | מיקרופיפטות זכוכית למניפולציה של זקיקים |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.