כאן, פרוטוקול לתרבית אורגנואידים של הוושט האנושי ותרבות ממשק אוויר-נוזל מסופק. ניתן להשתמש בתרבית ממשק אוויר-נוזל של אורגנואידים בוושט כדי לחקור את ההשפעה של ציטוקינים על מחסום אפיתל הוושט.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
כאן, פרוטוקול לתרבית אורגנואידים של הוושט האנושי ותרבות ממשק אוויר-נוזל מסופק. ניתן להשתמש בתרבית ממשק אוויר-נוזל של אורגנואידים בוושט כדי לחקור את ההשפעה של ציטוקינים על מחסום אפיתל הוושט.
אפיתל הקשקש של הוושט חשוף ישירות לסביבה, מול אנטיגנים זרים ברציפות, כולל אנטיגנים מזון וחיידקים. שמירה על שלמות מחסום האפיתל היא קריטית למניעת זיהומים ולמניעת דלקת הנגרמת על ידי אנטיגנים לא מזיקים שמקורם במזון. מאמר זה מספק פרוטוקולים פשוטים ליצירת אורגנואידים אנושיים בוושט ותרביות ממשק אוויר-נוזל מביופסיות של מטופלים כדי לחקור את תא האפיתל של הוושט בהקשר של הומאוסטזיס רקמות ומחלות. פרוטוקולים אלה היוו אבני דרך מדעיות משמעותיות בעשור האחרון, המתארים מבנים תלת-ממדיים דמויי איברים מתאים ראשוניים שמקורם בחולה, אורגנואידים ותרביות ממשק אוויר-נוזל. הם מציעים את האפשרות לחקור את תפקודם של ציטוקינים ספציפיים, גורמי גדילה ומסלולי איתות באפיתל הוושט במסגרת תלת ממדית תוך שמירה על התכונות הפנוטיפיות והגנטיות של התורם. אורגנואידים מספקים מידע על מיקרו-ארכיטקטורה של רקמות על ידי הערכת התעתיק והפרוטאום לאחר גירוי ציטוקינים. לעומת זאת, תרביות ממשק אוויר-נוזל מאפשרות להעריך את שלמות מחסום האפיתל באמצעות עמידות טרנסאפיתל (TEER) או מדידות שטף מקרומולקולות. שילוב של אורגנואידים אלה ותרביות ממשק אוויר-נוזל הוא כלי רב עוצמה לקידום המחקר במצבי מחסום אפיתל לקוי בוושט.
דלקת בוושט פוגעת בשלמות מחסום האפיתל 1,2,3,4,5, כפי שנצפה בדלקת ושט אאוזינופילית (EoE), מחלה דלקתית כרונית הנשלטת על ידי Th2 בוושט6. EoE תואר לראשונה בשנות ה-90של המאה ה-20 7,8 והוא מושרה בעיקר על ידי אנטיגנים של מזון 9,10,11,12,13. הסימפטומים השכיחים ביותר של EoE באוכלוסייה הבוגרת הם דיספגיה ופגיעה במזון14. אצל ילדים, EoE מתבטא בדרך כלל בכישלון לשגשג, סירוב מזון, הקאות וכאבי בטן15. מחקרי אסוציאציה רחבת גנום (GWAS) זיהו גנים בסיכון EoE המעורבים בשלמות מחסום האפיתל, והעבירו את האפיתל למוקד מחקר EoE 16,17,18. תעתיק EoE גילה עוד כי תהליך התמיינות לקוי והיפרפלזיה תגובתית של אזור הבסיס גורמים לתפקוד המחסום הנפגע של אפיתל הוושט 3,5,19,20,21,22. ההבנה המוקדמת של EoE כמחלה בתיווך Th26 הובילה לגילוי IL-13 כמתווך נהיגה על ידי הפרעה לשלמות האפיתל 3,4,21,23. מערכות ניסיוניות המאפשרות דיסקציה של השפעות בתיווך ציטוקינים על שלמות האפיתל מפגיעה במחסום הפנימי באמצעות נטייה גנטית מספקות את האפשרות לחקור את יחסי הגומלין המורכבים בין תאי מערכת החיסון לבין האפיתל ב-EoE. אורגנואידים של הוושט האנושי ותרביות ממשק אוויר-נוזל (ALI) הוצעו ככלים רבי ערך לניתוח התוצאות של גירוי ציטוקינים על שלמות האפיתל5.
הפרוטוקול הראשון ליצירת אורגנואידים של ושט שמקורם בתאי גזע בוגרים ספציפיים לרקמה (ASC) נקבע חמש שנים לאחר הדוחות הראשונים שפורסמו של אורגנואידי מעיים בשנת 2009 באמצעות LGR5+ ASCs במעי המשחזרים את תא האפיתל של המעי הדק24. DeWard et al. היו חלוצים ביצירת אורגנואידים מתאי אפיתל של הוושט25. בשנת 2018, Kasagi et al. יצרו אורגנואידים אנושיים של הוושט מקו תאי אפיתל קשקשי של הוושט האנושי EPC2-hTERT ותאים ראשוניים שמקורם במטופל26. באותה שנה, Zhang et al. יצרו בהצלחה אורגנואידים של תאי גזע פלוריפוטנטיים מושרים (iPSC) שמקורם בוושט. הם תיארו את המשמעות של עיכוב TGFβ וחלבון מורפוגנטי עצם (BMP) להתפתחות תאי אב של הוושט (EPC) ואת התפקיד המכריע של איתות Notch בהתמיינות של אפיתל קשקשי מרובד26,27. טריזנו ועמיתיו השלימו ממצאים אלה על ידי זיהוי Sox2 כמעכב Wnt המכוון את הגורל ההתפתחותי לקראת התמיינות הוושט28. השכלולים הבאים של פרוטוקולים, הרכב בינוני ותנאי תרבית הגדילו את קצב היווצרות האורגנואידים והפכו את תת-התרבות והשחזור של אורגנואידים לאחר שימור בהקפאה לאפשריים 26,29,30,31,32. למרות שאורגנואידים אלה הם כלים רבי עוצמה לחקר ארכיטקטורת רקמות וביטוי של גני מטרה פוטנציאליים לאחר גירוי עם ציטוקינים, אורגנואידים של הוושט לא יציעו את האפשרות למדוד עמידות טרנסאפיתל (TEER) או שטף מקרומולקולות כאמצעים ישירים לשלמות המחסום. כפי שתואר קודם לכן על ידי שריל ועמיתיו22, תרביות ALI המדגימות התמיינות אפיתל4 מאפשרות הערכות ישירות של שלמות האפיתל. שילוב אורגנואידים שמקורם במטופל ותרביות ALI הוא כלי רב עוצמה לחקר ארכיטקטורת רקמות ותקינות מחסום אפיתל ב- EoE.
להלן נהלים עם הוראות לבידוד תאים ברי קיימא מביופסיות הוושט והקמת תרביות אורגנואידים ותרביות ALI של הוושט שניתן להשתמש בהם כדי לחקור את ההשפעות של ציטוקינים על שלמות המחסום.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הנהלים אושרו על ידי ועדת האתיקה של צפון מערב ומרכז שווייץ (EKNZ; מזהה פרויקט 2019-00273). כל החולים נתנו הסכמה מדעת בכתב לשימוש ניסיוני בביופסיות לפני הבדיקה האנדוסקופית. הריאגנטים והציוד ששימשו במחקר מפורטים בטבלת החומרים.
1. בידוד תאים לאורגנואידים של הוושט שמקורם במטופל
הערה: רשימה של המרכיבים הבינוניים לגידול אורגנואידים של הוושט האנושי מובאת בטבלה 1.
2. תרבית אורגנואידים שמקורה במטופל
3. בידוד תאים עבור תרביות ממשק אוויר-נוזל (ALI) שמקורן במטופל
4. תרבית ממשק אוויר-נוזל (ALI) הנגזר מהמטופל
5. מדידת התנגדות חשמלית טרנסאפיתל (TEER)
6. שטף מקרומולקולרי
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
אורגנואידים של הוושט יגדלו מתאים ראשוניים שחולצו מביופסיות של מטופלים בהתאם להוראות הפרוטוקול שסופק, כפי שתועד במיקרוסקופ שדה בהיר הפוך (איור 1). ASCs אפיתל מתחילים ליצור צבירי תאים באופן התארגנות עצמית ביומיים הראשונים של התרבית לאחר זריעת התאים המבודדים בתמצית קרום המרתף, המשמש פיגום. הגודל והמספר של צבירי תאים, שניתן להבחין בהם במיקרוסקופ שדה בהיר הפוך, גדלים ברציפות בשבוע הראשון (איור 2). עם זאת, בשלב זה, אשכולות התאים חסרים את המבנה דמוי הבצל האופייני לאפית...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
ההליכים הניתנים מאפשרים טיפוח של אורגנואידים שמקורם במטופל ותרביות ALI עם סיכויי הצלחה גבוהים. פרוטוקול האורגנואידים הותאם מהפרוטוקול הראשון שפורסם המדווח על יצירת אורגנואידים של הוושט האנושי26 ומפרוטוקול32 שפורסם לאחרונה. שריל ועמיתיו תיארו את מודלALI 22. אורגנואידים ומודלים של תרבית ALI מסייעים זה לזה בחקר ההשפעה של ציטוקינים ומתווכים אחרים על מחסום האפיתל של הוושט בהקשרים של מחלות ושט, כגון EoE 5,26
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין מה לחשוף.
מענק SNSF 310030_219210 ל- J.H.N. תמך בפרסום כתב יד זה ללא הגבלות. איור 1 נוצר בעזרת BioRender.com.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 1250 ומיקרו; L Griptip - מסנן | Integra | 4445 | |
| 300 ומיקרו; L Griptip - מסנן | אינטגרה | 4435 | |
| 70 ומיקרו; מסננת תאים | M Sarstedt | 83.3945.070 | |
| חומצה אסקורבית | Sigma-Aldrich (Merck) | A4544 | |
| תמצית יותרת המוח בקר | Gibco (Thermo Fischer Scientific) | 3700015 | |
| סידן כלורי | סיגמא-אולדריץ' (Merck) | 21115 | |
| תרבית תאים Multiwell Plates CELLSTAR לתרביות תרחיף | Greiner Bio-One | 7.657 185 | |
| תמצית קרום הבסיס של Cultrex (BME), סוג 2, Pathclear | R& D Systems (Bio-Techne) | 3532-010-02 | |
| דימתיל סולפוקסיד (DMSO), >99,5% בדרגת BioScience | Carl Roth | A994 | |
| Dispase I | Corning | 354235 | |
| Dispase II | Sigma-Aldrich (Merck) | D4693 | |
| Dulbeccos פוספט חוצץ מלח (DPBS) | Sigma-Aldrich (Merck) | D8537 | |
| EVE מונה תאים אוטומטי | NanoEntek | EVE-MC | |
| EVE שקופית ספירת תאים | NanoEntek | EVS-050 | |
| Falcon 5 מ"ל מבחנה פוליסטירן תחתון עגול, עם מסננת תאים מכסה הצמד | פלקון | 352235 | |
| פלואורסצין איזותיוציאנט (FITC)-דקסטרן | סיגמא-אולדריץ' (Merck) | FD4 | ממוצע מול wt 3000-5000 |
| הראוס - מגה-פוגה 40R | Thermo Fisher Scientific | 75004518 | |
| גורם גדילה אפידרמלי רקומביננטי אנושי | Gibco (Thermo Fischer Scientific) | 3700015 | |
| Keratinocyte-SFM | Gibco (Thermo Fischer Scientific) | 17005042 | |
| פניצילין-סטרפטומיצין | Gibco (Thermo Fischer Scientific) | 15140122 | |
| חלבון KGF/FGF-7 רקומביננטי אנושי | R& D Systems (Bio-Techne) | 251-KG-010/CF | |
| צינור מכסה בורג, 15 מ"ל | Sarstedt | 62.554.502 | |
| ערוץ יחיד EVOLVE 100-1000 ומיקרו; L | Integra | 3018 | |
| ערוץ יחיד EVOLVE 20-200 ומיקרו; L | מזרק Integra | 3016 | |
| 1 מ"ל | 1134950 | ||
| ThermoMixer C | מעכב Eppendorf | 5382000015 | |
| טריפסין מבית Glycine max (פולי סויה) | Sigma-Aldrich (Merck) | T9128 | |
| Trypsin-EDTA | SAFC Biosciences (Merck) | 59418C | |
| Y27632 דיהידרוכלוריד | טוקריס (ביו-טקנה) | 1254 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.