כאן, אנו מתארים פרוטוקול ליצירת אורגנואידים במעי אפיקליים מתרביות אורגנואידים סטנדרטיות משובצות מטריצה. הוא גם מתאר את השילוב הבא של EdU בתאים המתרבים באופן פעיל ואת הכימות האוטומטי למחצה של תאים חיוביים ל-EdU.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
כאן, אנו מתארים פרוטוקול ליצירת אורגנואידים במעי אפיקליים מתרביות אורגנואידים סטנדרטיות משובצות מטריצה. הוא גם מתאר את השילוב הבא של EdU בתאים המתרבים באופן פעיל ואת הכימות האוטומטי למחצה של תאים חיוביים ל-EdU.
כאן, אנו מתארים את הדור של תרביות צפות של אורגנואידים במעי הקודקודים מתרביות אורגנואידים במעי משובצות הידרוג'ל. במקביל, תרביות אורגנואידים צפות בבסיס החוצה נקבעות להשוואה ישירה בין אורגנואידים קודקודיים ובזאליים החוצה. אורגנואידים אפיקליים ובסיסיים כפופים לאחר מכן לאנלוגי התימידין 5-ethynyl-2'-deoxyuridine (EdU), המשולב ב-DNA החדש שסונתז במהלך שלב ה-S של חלוקת התא. ניתן לדמיין שילוב זה ב-DNA באורגנואידים שלמים מבחינה מורפולוגית באמצעות מיקרוסקופיה קונפוקלית של סריקת לייזר. תאים המסומנים ב-Hoechst33342 ו-EdU מכומתים לאחר מכן בצורה חצי אוטומטית באמצעות תוכנת ניתוח תמונה. חישוב אחוז התאים החיוביים ל-EdU ממספר התאים הכולל מאפשר ניתוח של התפשטות תאים באורגנואידים תלת מימדיים (3D). למרות שהוא משמש כאן לניתוח התפשטות באורגנואידים במעי, הפרוטוקול ישים לניתוח של כתמים ספציפיים לגרעין מסוגים שונים גם באורגנואידים אחרים או בתרביות תאים דו-ממדיות.
אורגנואידים במעי הם מודלים תלת מימדיים במבחנה המסכמים את אפיתל המעי המורכב מסוגי תאים שונים. ניתן ליצור אורגנואידים אלה בקלות מתאי גזע בוגרים המבודדים מקריפטות מעיים1. מכיוון שאורגנואידים קרובים הרבה יותר לאפיתל in vivo, הם הופכים חשובים יותר ויותר במחקר ביו-רפואי. אורגנואידים של המעי משמשים לא רק לניתוח מנגנונים פיזיולוגיים (למשל, איתות נישת מעיים 2,3 והתמיינות תאים 4,5) אלא גם למחקר על מחלות זיהומיות 6,7. עם זאת, גידול תאים מקוטבים בתלת מימד הסוגר לומן מרכזי הוא מאתגר, מכיוון שמשטח התא האפיקלי בסופו של דבר אינו נגיש בתוך לומן האורגנואיד. בחינת ההבדלים בין משטחי תאים אפיקליים ובסיסיים יכולה להיות חשובה במחקרים מטבוליים, כפי שמודגם על ידי הבדלים בספיגת חומצות שומן8 ומחקר מחלות זיהומיות 9,10,11,12.
יצירת מה שנקרא אורגנואידים אפיקליים היא אפשרות קלה להתגבר על בעיה זו. על ידי הסרת המטריצה החוץ-תאית מתרביות אורגנואידים סטנדרטיות (כלומר, אורגנואידים בסיסיים, משובצים במטריצה) וזריעת אורגנואידים אלה בתווך נטול מטריצה, ניתן לגרום למתג קוטביות9.
כפי שפרסמנו בעבר, רוב האורגנואידים הופכים את הקוטביות שלהם תוך 12 שעות. עם זאת, לוקח 48-72 שעות להשיג תרבית עם יותר מ-90% אורגנואידים אפיקליים. למרות יתרונם בכך שהם מאפשרים גישה למשטח התא האפיקלי, אורגנואידים אפיקליים מראים ירידה משמעותית בהתפשטות לאחר היפוך הקוטביות בעוד ששיעורי מוות התאים עולים13. גורם הפעילות הפרוליפרטיבית יכול לייצג משתנה מבלבל בניתוחים שונים ויש לזכור אותו בעת תכנון ניסוי.
כאן, אנו מציגים פרוטוקול מפורט להקמת תרביות אורגנואידים אפיקליים במעי ואורגנואידים בקרה בזאליים צפים לניתוחים במורד הזרם. יתר על כן, אנו מתארים תיוג עם 5-ethynyl-2'-deoxyuridine (EdU), המשולב ב-DNA שסונתז לאחרונה ובכך מסמן תאים מתרבים באופן פעיל. אנו מתארים עוד את ניתוח התמונה החצי אוטומטי של קצב התפשטות האורגנואידים באמצעות התוכנה arivis Pro (Zeiss) על ידי כימות של תאי EdU+ . סכימה של התהליך מתוארת באיור 1.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
נעשה שימוש באורגנואידים במעי שמקורם בתאי גזע בוגרים מכלבים, שהוקמו על פי Kramer et al., 202014 . בהתבסס על הנחיות ועדת האתיקה המוסדית, השימוש בחומר רקמה שנאסף במהלך כריתה טיפולית או לאחר המוות נכלל ב"הסכמת הבעלים לטיפול" של האוניברסיטה, שנחתמה על ידי כל בעלי המטופלים.
1. תרבות אורגנואידים
2. אינדוקציה של היפוך קוטביות ותיוג EdU
3. תגובת צביעה של Click-it EdU וצביעה של Hoechst 33342
4. ניתוח תמונה חצי אוטומטי
הערה: לצורך ניתוח זה, נעשה שימוש ב-arivis Pro גרסה 4.2.2 (תוכנת ניתוח תמונות).
5. קביעת שיעורי התפשטות אורגנואידים
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
אורגנואידים שגדלו במשך 3 ימים לאחר טריפסיניזציה צריכים להיות באופן אידיאלי בין 50-250 מיקרומטר, כפי שמתואר באיור 2A. אורגנואידים גדולים בהרבה מזה עשויים שלא להפוך את הקוטביות שלהם ביעילות. אורגנואידים גדולים יותר עשויים גם להתחיל לנבוט, ושמנו לב שלאורגנואידים אלה יכולות להיות בעיות גם בהיפוך קוטביות יעיל. אורגנואידים בסיסיים וקודקודיים מציגים הבדלים מורפולוגיים ברורים כבר בהדמיית שדה בהיר. בעוד שאורגנואידים בסיסיים שומרים על לומן גדול (איור 2
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
פרוטוקול זה מתאר בפירוט כיצד לגרום להיפוך קוטביות בתרביות אורגנואידים סטנדרטיות שמקורן בתאי גזע בוגרים. אורגנואידים אפיקליים משרתים את המטרה של קבלת גישה למשטח התא האפיקלי, המכוון בדרך כלל לכיוון לומן האורגנואיד. היכולת לחקור את המשטח האפיקלי יכולה להיות בעלת חשיבות גבוהה עבור יישומים מסוימים מכיוון שזהו החלק של קרום התא החשוף לכל תכולת מערכת העיכול בתנאים פיזיולוגיים in vivo. שיטות אחרות לאתגר את המשטח האפיקלי באופן ספציפי הן מיקרו-הזרקה16, שימוש בחד-שכב...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים מצהירים שאין ניגוד עניינים.
מחקר זה נתמך באמצעות משאבים של מתקן הליבה של VetImaging (VetCore, Vetmeduni, אוסטריה). אנו רוצים להודות לאורסולה רייכרט על תמיכתה בניתוח תמונה כמותי למחצה. GC הוא זוכה מלגת DOC (מענק מספר 26349) של האקדמיה האוסטרית למדעים (ÖAW) במחלקה לרפואה פנימית של בעלי חיים קטנים ב-Vetmeduni.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 24 צלחות באר | Biologix | 07-6024 | |
| [Leu15]-Gastrin I אנושי, ≥ 95% (HPLC) | Sigma-Aldrich | G-9145 | |
| µ-Slide 18 באר זכוכית תחתונה | ibidi | 81817 | |
| 100X תוסף פניצילין-סטרפטומיצין למדיה | Gibco/Thermo | 15140122 | |
| A 83-01 | טוקריס ביוסיינס | 2939/10 | |
| תמיסת שטיפה נגד היצמדות | StemCell Technologies | 7010 | |
| arivis Pro | Zeiss | גרסה 4.2.2 | |
| B27 סרום תוסף תזונה (50X), | Gibco/Thermo | 17504044 | |
| Bisbenzimide H 33342 (Hoechst 33342) | Abcam | ab145597 | |
| סרום בקר אלבומין | Sigma-Aldrich | A7906-100G | |
| Click-iT EdU ערכת התפשטות תאים להדמיה, Alexa Fluor 647 צבע | Thermo Scientific | C10340 | |
| DMEM-F12 | Gibco/Thermo | 11320033 | |
| Geltrex | Gibco/Thermo | A1413202 | |
| תוסף GlutaMAX | Gibco / Thermo | 35050061 | |
| HEPES 1 M, נוזלי | Gibco / Thermo | 15630056 | |
| Human FGF-basic | PeproTech | 100-18B-100 & micro; G | |
| אנושי HGF | PeproTech | 100-39-100& G | |
| IGF-I אנושי; | PeproTech | 100-11-100& G | |
| נוגין אנושי (יונקים) | PeproTech | 120-10C-200& G | |
| N-אצטיל-L-ציסטאין, נבדק בתרבית תאים, BioReagent | סיגמא-אולדריץ' | A9165-5G | |
| תמיסת קציר אורגנואידים | Thermo | C10340 | |
| Triton(TM) X-100, לביולוגיה מולקולרית | Sigma-Aldrich | T8787-250ML | |
| Trypsin-EDTA (0.05%), פנול | אדום Gibco/Thermo | 25300054 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.