פרוטוקול זה מתאר טכניקה ידנית ליצירת הידרוגלים המכילים קולגן המוטמעים בתרביות אורגנואידיות תלת-ממדיות של תאי גזע מרקמת מיומטריאלית ופיברואיד רחמי.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
פרוטוקול זה מתאר טכניקה ידנית ליצירת הידרוגלים המכילים קולגן המוטמעים בתרביות אורגנואידיות תלת-ממדיות של תאי גזע מרקמת מיומטריאלית ופיברואיד רחמי.
פיברואידים ברחם הם הגידולים השפירים, החד-שבטיים והגינקולוגיים הנפוצים ביותר ברחם של אישה. כדי להתגבר על המכשולים הנפוצים הקשורים לשיטות הלימוד של פתולוגיות אלו, שאפנו לגבש אסטרטגיה ליצירת מודלים תלת-ממדיים אורגנואידים של תאי גזע מיומטריום ופיברואיד ברחם, תוך שימוש בהידרוגלים המכילים קולגן כפיגומי הטמעה. בפרט, נוצלו הידרוגלים המכילים קולגן בלוחות V-bottom עם חיבור נמוך ב-96 בארות. שיטה זו אפשרה פיתוח אורגנואידים תלת-ממדיים משני סוגי תאי גזע ממיומטריום רגיל וממיומטריום המכיל פיברואיד ברחם, על ידי הטמעה שלהם בהידרוגלים המכילים קולגן ויצירת אורגנואידים בתווך מתאים להתרבות תאי גזע. האורגנואידים הצליחו להבחין, להתרבות ולהתארגן למבנים מורכבים, ופיתחו מערכת בת-קיימא. חשיבות המודל הזה היא בהבנת הפתופיזיולוגיה והאתיופתוגנזה, וכן בבדיקת תרופות חדשות למניעה או טיפול בפיברואידים ברחם.
פיברואידים ברחם, או לייומיומות, הם הגידולים השפירים הנפוצים ביותר ברחם1. הן משפיעות על חלק משמעותי מהנשים במהלך שנות הפוריות, כאשר מחקרים מצביעים על כך שכ-77% מהנשים חוות אותן בשלב כלשהו. בעוד שרבות מהנשים סובלות מפיברואידים ללא תסמינים, 25% משמעותיות חוות תסמינים כמו דימום רחמי לא תקין, כאבי אגן או עקרות2. התפתחות וצמיחת הפיברואידים מושפעים ממגוון גורמים, כולל הורמוני מין, גורמי גדילה, שינויים גנטיים ומנגנונים ביולוגיים נוספים3.
כדי לחקור פתוגנזה ולבדוק את יעילות התרופות, פותחו מודלים במבחנה ובעלי חיים. תאים בתרביות דו-ממדיות נאלצים לגדול על משטח שטוח, מה שמעוות את צורתם ומשנה את התנהגותם בהשוואה להתנהגותם בסביבה של רקמות תלת-ממדיות. החיסרון העיקרי של תרבות דו-ממדית לעומת תרבית תלת-ממדית הוא שהיא מייצגת בצורה לקויה את הסביבה התאית הטבעית בתוך הרקמה, ואינה מחקה במדויק אינטראקציות מורכבות בין תא ותא ומטריקס תאים המתרחשות באורגניזם חי, מה שמוביל לתוצאות שעלולות להיות לא מדויקות בחקר התנהגות תא ותגובות לגירויים4. בנוסף, תאי UF ותאי מיומטריה מאבדים במהירות את התגובה להורמונים בתרבות דו-ממדית5. בסך הכל, מודלים שונים של בעלי חיים סיפקו מידע רלוונטי בנוגע לפתופיזיולוגיה של UF6. בהשוואה למודלים של בעלי חיים, אורגנואידים תלת-ממדיים מציעים מספר יתרונות: הם מפשטים ניסויים, תואמים להדמיה בזמן אמת, ומאפשרים חקר היבטים התפתחותיים ומחלתיים ייחודיים לאדם שאינם מיוצגים היטב במודלים של בעלי חיים. מצד שני, ניסויים עם בעלי חיים מתוחכמים יותר, כמו פרימטים, קשים מאוד להצדקה אתית, בנוסף להוצאות גבוהות8. המודל האורגני התלת-ממדי בדרך כלל עדיף על תרביות תאים דו-ממדיות בכך שהוא מחקה יותר את ארכיטקטורת הרקמות ב-vivo תוך שהוא מבוקר, יעיל וחסכוני יותר ממודלים של בעלי חיים. לכן, חיוני לפתח מודלים חלופיים יעילים יותר המשכפלים במדויק את צמיחה טבעית של תאים ואת המורכבות של רקמות חולות.
מטרתנו להקים הליך לביצוע תרביות תלת-ממדיות של תאי גזע מיומטריאליים ופיברואידים ברחם באמצעות הידרוג'לים המכילים קולגן באמצעות הליך ידני, תוך הדגשת היתרונות והמגבלות העיקריים.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הפרוטוקול אושר על ידי ועדת האתניות של אוניברסיטת שיקגו, עם מספר אישור IRB#20-1414. לפי בנק הרקמות של אוניברסיטת שיקגו, התקבלה הסכמה מדעת מכל הנבדקים מהם נאספה הרקמה.
1. 3D תרבות של אורגנואיד
2. חתך קפוא
3. צביעת אימונופלואורסצנציה של אורגנידים שלמים
4. דיסוציאציה אורגנואידית
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כבר ביום הראשון לאחר הזרעה, SCs החלו להתאגד בעצמם, וליצור אורגנואידים, כפי שמוצג. קבענו שצפיפות הזריעה האופטימלית היא 10,000 SCs, אשר יצרו בעקביות אורגנואידים בעת גידול במערכת תרביות מוגדרת. מערכת זו השתמשה בהידרוגלים המכילים קולגן כמגמת ECM לתאי גזע מוטמעים ולמדיום התרבות תאי גזע למשך 7 ימים בלוח 96 בארות עם חיבור נמוך במיוחד איור 2C-G. בסביבה זו, התאים מאורגנים בעצמם כבר ביום הראשון, ומתפתחים למבנים אורגנוא...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
אורגנואידים הם מבנים תלת-ממדיים הדומים לאיברים מוקטנים ומורכבים מתאים מאורגנים שמקורם בתאי גזע או דגימות רקמה11. אורגנואידים של תאי גזע שמקורם ברקמה של המטופלים יכולים לחולל מהפכה במחקר ביו-רפואי וביישומים קליניים, בזכות יכולתם המרשימה לשחזר במדויק את פיזיולוגיית UF ומחלה12. כאן, מחקר זה מנסה לגשר על הפער הזה על ידי הכנסת מערכת תרבית אורגנואידית שמקורה ב-SCs אנושיים של חולים רגילים וחולים עם UF.
הנקודה המרכזית ב...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים מצהירים שאין להם אינטרסים מתחרים. המכון הלאומי לבריאות סיפק את דוחות ד"ר איימן אל-הנדי. איימן אל-הנדי דיווח על קשר עם Myovant Sciences Ltd. ו-Pfizer, כולל ייעוץ או ייעוץ. בנוסף, ד"ר איימן אל-הנדי הוא מייסד חברת INOFFA.
המחברים רוצים להודות לארין סאליבן וג'וליאן רומנו מאוניברסיטת שיקגו על עזרתם בהפקת הווידאו הזו. המחברים מבקשים להודות לסומיה ואפאי, טאו באי, וינסטון אי. תומפסון וצ'יווי יאנג על תרומתם לייצוב הטכניקות. ליבת מיקרוסקופ אור משולבת של אוניברסיטת שיקגו. מחקר זה נתמך בחלקו על ידי מענקי המכון הלאומי לבריאות (NIH) כמו RO1 ES028615, RO1 HD094378, U54 MD007602, RO1 HD087417, RO1 HD106285 (AAH), ומענק מחקר של החברה לאנדומטריוזיס והפרעות רחם (SUED) (MA).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| קונפוקל 2-פוטון מיקרוסקופ | לייקה, ארה"ב | ||
| אגארוזה הראשון | תאגיד VWR, ארה"ב | 97062-248 | |
| מיקרופלטות ספרואידי של אקורה 96 | אינספרו | CS-09-004-03 | לוחות V-bottom עם חיבור נמוך |
| Alexa Fluor 488 נגד עכבר עזים IgG | לייף טכנולוגיות, קליפורניה, ארה"ב | (A11029) | (1:1000) |
| אלקסה פלואר 594 עזים נגד ארנב IgG | לייף טכנולוגיות, קליפורניה, ארה"ב | (A11037) | (1:1000) |
| אנטי-אהר [RPT] | ג'נטקס, טייוואן | (GTX227700a) | (1:1000) |
| נוגדן אקטין נגד שריר חלק אלפא | אבקאם, מסצ'וסטס, ארה"ב | (ab7817) | 1 ומיקרו; g/mL |
| נוגדן אנטי-קולגן III | אבקאם, מסצ'וסטס, ארה"ב | (ab7778) | (1:500) |
| נוגדן נגד SOX1 | אבקאם, מסצ'וסטס, ארה"ב | ab242125 | (1:500) |
| גורם ההתקשרות | גיבקו, ארה"ב | S-006-100 | |
| חסימת מאגר | דאקו | X0909 | 5% סרום סוס + 0.5% טריטון X-100 ב-1X PBS |
| קריוסטט | פישר סיינטיפיק, וולת'ם, מסצ'וסטס | מיקרום HM 550 | |
| DAPI (4′,6-diamidino-2-phenylindole) | תרמו סיינטיפיק, גרמניה | 62248 | 1 מ"ג/מ"ל |
| DNase I | תרמו-סיינטיפיק, ליטא | EN0521 | |
| דולבקו' s Modified Eagle' s בינונית, DMEM ו F12 | גיבקו, ארה"ב | 21041-025 | |
| סרום בקר עוברי | אומגה סיינטיפיק, וולת'ם, מסצ'וסטס | NC0471611 | |
| מטריג'ל (הידרוגלים המכילים קולגן) | קורנינג, קורנינג, ניו יורק | 356237 | |
| MesenCult-ACF Plus Medium (מדיום מתרבים ללא סרום עם תאי גזע מתרבים&nb;) | טכנולוגיות תאי הגזע, ונקובר, קנדה | 5446 | |
| תרכובת OCT (תרכובת טמפרטורת חיתוך אופטימלית ) | סאקורה, ארה"ב | 4583 | |
| מיקרוסקופ Olympus BX41 | אולימפוס אמריקה, סנטר ואלי, פנסילבניה | ||
| תמיסת מעכב פרוטאז Ovomucoid | תאגיד וורת'ינגטון ביוכימיקלים, ארה"ב | LK003182 | |
| פפיין | תאגיד וורת'ינגטון ביוכימיקלים, ארה"ב | LK003176 | תמיסת הפעלה (1.1 מ"מ EDTA, 0.067 מ"מ מרקפטואנול, 5.5 מ"מ L-ציסטאין HCl) |
| PBS (סליין מפופר-פוספט) | גיבקו, ארה"ב | 70011 | pH 7.4 |
| PFA (פאראפורמלדהיד) 4% | אינויטרוגן, ארה"ב | FB002 | |
| קוופאת | בנקהד, פ. ואחרים; QuPath: תוכנה בקוד פתוח לניתוח תמונות פתולוגיה דיגיטלית. דוחות מדעיים (2017). | https://doi.org/10.1038/s41598-017-17204-5 | תוכנה לניתוח הדמיה ביולוגית |
| מיקרוסקופ טיים-לאפס | |||
| בקבוקי תרבית רקמה | פישר סיינטיפיק, וולת'ם, מסצ'וסטס | FB012937 | |
| Trypsin | גיבקו, ארה"ב | A12859-01 | 0.25% טריפסין ו-0.1% EDTA ב-HBSS ללא סידן או מגנזיום |
| מדיום הרכבה אנטיפייד של VECTASHIELD בתוספת DAPI | מעבדות וקטור, קליפורניה, ארה"ב | # UX-93952-24 | 1 ng/mL |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
