אנו מציגים פרוטוקול מפורט לקביעת ומניפולציה גנטית של אורגנידים צוואריים בצוואר הרחם האנושי.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
אנו מציגים פרוטוקול מפורט לקביעת ומניפולציה גנטית של אורגנידים צוואריים בצוואר הרחם האנושי.
סרטן צוואר הרחם הוא הסרטן הרביעי בשכיחותו בקרב נשים ופוגע בעיקר באקטוצרוויקס הרחם. האקטוסרוויקס הרחם מצופה באפיתל קשקשי שכבתי, הכולל תאי בסיס ותאים פראבאסליים וסופרבאזליים מתמיינים. ההתחדשות שנצפתה לאחר הקוניזציה של צוואר הרחם מרמזת על נוכחות של פעילות תאי גזע חזקה. עם זאת, הבנתנו את זהות ומנגנוני הרגולציה של תאי גזע צוואר הרחם ותהליך הטרנספורמציה הממאיר שלהם מוגבלת בשל הגישה המוגבלת לרקמות צוואר הרחם והיעדר מערכות אופטימליות להערכת פעילות תאי הגזע באקטוצרוויקס הרחם. אורגנואידים צוואריים אנושיים שהוקמו לאחרונה יכולים לסייע בהתגברות על מגבלות אלו ולהציע הזדמנויות חדשות לחקר פיזיולוגיה ופתולוגיה של צוואר הרחם. עם זאת, אין שיטה סטנדרטית לבידוד והקמת אורגנואידים צוואריים אנושיים. כאן אנו מתארים שיטה לקביעת אורגנידים אקטוסרוויים אנושיים. באופן ספציפי, אנו מציגים פרוטוקול לבידוד תאים בודדים מהאפיתל האקטוצרוקי האנושי. על ידי דגירה של רקמת צוואר הרחם בתמיסת אנזימים אופטימלית, אנו מקלפים את האפיתל הצווארי כדי למקסם את תפוקת התאים תוך מזעור זיהום פיברובלסטים. אנו מפרטים עוד את התנאים לגידול אורגנידים צוואריים אנושיים באמצעות פורמולציה מיטבית. בנוסף, אנו מפרטים את ההליכים להעברת ומניפולציה גנטית של אורגנואידים בצוואר הרחם. פרוטוקול זה מספק גישה יעילה מאוד להקמת אורגנידים צוואריים אנושיים ולשימושם לחקר תאי גזע ומחלות צוואר הרחם.
אקטוסרוויקס הרחם הוא האתר הנפוץ ביותר לסרטן צוואר הרחם 1,2. למרות שסרטן צוואר הרחם פוחת לאחר כניסת חיסון נגיף הפפילומה האנושי (HPV) במדינות מפותחות, בעולם הוא עדיין נשאר הסרטן הרביעי בשכיחותו בקרב נשים 3,4. כמו כן, שכיחות נגעים טרום-סרטניים בצוואר הרחם ממשיכה לעלות בכמה מדינות. בעוד שנגע תוך-אפיתל קשקשי בדרגה נמוכה (LSIL) לעיתים נסוג מעצמו, נגע תוך-אפיתל קשקשי בדרגה גבוהה (HSIL) נושא סיכון להתפתחות לסרטן פולשני ודורש בדרך כלל התערבות כירורגית, כגון כריתה או קוניזציה. הליכים אלו יכולים לקצר את האקטוצרוויקס ולהעלות את הסיכון להפלה או ללידה מוקדמת 7,8. הבנה מעמיקה יותר של ביולוגיית צוואר הרחם, יחד עם פיתוח טיפול רגנרטיבי, יכולה לסייע בהתמודדות עם אתגרים אלו, אך דורשת מערכות מודל חזקות ורלוונטיות פיזיולוגית.
מודלים בעלי חיים קידמו משמעותית את ההבנה שלנו לגבי הומאוסטזיס צוואר הרחם, מנגנוני מחלה ואסטרטגיות טיפוליות. עם זאת, ההבדלים המובנים שלהם מהביולוגיה והפתולוגיה האנושית מגבילים את ערכם התרגומי. כחלופה, אורגנואידים הפכו לפלטפורמות עוצמתיות למידול ביולוגיה ומחלות אנושיות. אורגנואידים הם מיקרו-מבנים תלת-ממדיים שמקורם בתאי גזע, המשחזרים את ההיסטולוגיה והחתימות המולקולריות של רקמת המקורשלהם 9,10,11. הם שימשו לזיהוי תאי גזע מגוונים של רקמות אנושיות ברקמות רבות, כולל קנה הנשימה, הוושט וצוואר הרחם 12,13,14. יתרה מזאת, אורגנואידים מאפשרים מניפולציה גנטית, ומאפשרים מידול של פתוגנזה של מחלות מגוונות, כולל סרטן ופיברוזיס 15,16,17. בנוסף, אורגנואידים משמשים כפלטפורמה יעילה לסינון היעילות והרעילות של תרופות או טיפולים תאיים 18,19,20,21.
לאחרונה, שתי קבוצות עצמאיות הקימו מערכות אורגנואידים צוואריות אנושיות22,23. בהתבסס על ההתקדמות הזו, שיפרנו משמעותית את יעילות תרבית האורגנים הצווארמיים וזיהינו תאי גזע צוואריים אנושיים. יתרה מזאת, על ידי קילוף האפיתל הצווארי, צמצמנו את הכללת הפיברובלסטים שמתחת לאפיתל צוואר הרחם. באמצעות שימוש באורגנידים צוואריים עם מניפולציה גנטית, גילינו את תפקידם של מטבוליטים מיקרוביאליים ומסלוליהם במורד הזרם בשמירה על הומאוסטזיס צוואר הרחם ובמניעת התקדמות טרום-סרטנית. לכן, פרוטוקול סטנדרטי ומותאם ליצירה, תחזוקה ושינוי גנטי של אורגנואידים צוואריים ישמש ככלי חיוני לחקר ביולוגיה ופתולוגיה של צוואר הרחם.
במאמר זה אנו מציגים פרוטוקול מפורט ומותאם ליצירת והעברת אורגנידים צוואריים אנושיים. אנו גם מתארים פרוטוקול למניפולציה הגנטית שלהם באמצעות אלקטרופורציה.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בידוד תאים ותרבות אורגנואידים באמצעות רקמות צוואר הרחם האנושיות אושרו ובוצעו בהתאם לכל התקנות האתיות הרלוונטיות על ידי ועדות הביקורת הפנימיות של DGIST, דאגו, קוריאה ובית החולים הלאומי צ'ילגוק קיונגפוק, גיאונגסאנגבוק-דו, קוריאה (DGIST-20210401-BR-112-01 ו-KNUCH-2020-12-020-001). רקמות אקטוסרוויקליות אנושיות סופקו על ידי המחלקה למיילדות וגינקולוגיה בבית החולים הלאומי צ'ילגוק קיוןפוק. רקמות צוואר הרחם הבריאות הושגו ממטופלים שעברו כריתת רחם לפרוסקופית מלאה בשל מחלות רחם שפירות. התקבלה הסכמה מדעת מכל המטופלים.
1. בידוד תא יחיד מרקמות אקטוסרוויקליות
הערה: פרוטוקול זה מתחיל בדגימת ביופסיה של אקטוסרוויקס אנושי בגודל של כ-5 מ"מ × 5 מ"מ × 5 מ"מ (איור 1).
2. זריעה וגידול אורגנואידים אקטוסרוויקליים
3. דיסוציאציה אורגנואידית וזריעה מחדש
4. מניפולציה גנטית של אורגנואידים צוואריים אנושיים באמצעות אלקטרופורציה
הערה: פרוטוקול זה מבוסס על שימוש ב-Lonza Amaxa 4D-Nucleofector ובערכת P4 Primary Cell 4D-Nucleofector X (#V4XP-4032).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
תרבית אורגנית צווארית תלת-ממדית של צוואר הרחם
רקמות אקטוסרוויקליות אנושיות מבודדות טריות פורקו לתאים בודדים בסדר שהוזכר לעיל, אשר צויפו מעל תרבית תאים עם 24 בארות וגודלו ליצירת אורגנידים צוואריים כפי שמפורט בפרוטוקול זה (איור 1). אורגנואידים צוואריים אנושיים גדלים עד קוטר של עד 500 מיקרון מתאים בודדים במשך שבועיים (איור 2A). שיעור ההצלחה ביצירת אורגנואידים הוא מעל 90% (פי 10 מ-11 רקמו...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
במאמר זה אנו מתארים את הפרוטוקול להקמת והעברת אורגנואידים צוואריים אנושיים. אנו גם מספקים פרוטוקול למניפולציה גנטית שלהם, שמקדם משמעותית את חקר הביולוגיה והפתולוגיה של צוואר הרחם. למרות שאופטימיזציה של הפרוטוקול במיוחד עבור אורגנואידים צוואריים ברחם האדם, ניתן ליישם את הפרוטוקול על מערכות אורגנואידיות אחרות עם שינויים קלים.
המידע החיוני להקמת ואופטימיזציה של תרבית אורגנואידים כולל הרכב מדיה מפורט ליעילות מקסימלית עם רכיבים מינימליים, וכן פרוטוקול פירוק תא יחיד...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
עבודה זו נתמכה במענק ממשרד הבריאות והרווחה (RS-2024-00439434 עבור י. ג'ונג).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| ערכת P4 Primary Cell 4D-Nucleofector X | לונזה | V4XP-4032 | |
| לוח חיבור אולטרה-נמוך עם 96 בארות | SPL | 39796 | |
| מסננת תאים 40 ומיקרו; m | SPL | 93040 | |
| צינור קוני 50 מ"ל 500/קופסה | קלינאי דיבור | SPL50050 | |
| צינור קוני 15 מ"ל | סארסטדט | 62.554.502 | |
| צינור CryoPure 1.8 מ"ל - לבן | סארסטדט | 72.379P | |
| 37 & deg; C, 5% CO2 חממה | אפנדורף | 9734IQ905476 | |
| הכנסת תרבית תאים | SPL | 37024 | |
| Amaxa 4D-Nucleofector | לונזה | AAF-1003X | |
| בופר חסימה (2% BCS ב-DPBS) | גיבקו / וולג'ין | BCS: 26010074; DPBS: LB001-02 | |
| אבקת Dispase II | גיבקו | 17105041 | |
| DNAse I | אנזינומיקה | M059L | |
| מטריג'ל | קורנינג | 356231 | |
| בופר ליזיס RBC | ביוססאנג | R2015 | |
| TrypLE Express | גיבקו | 12605 | |
| בופר שטיפה (HBSS) | JBI | BL003-1 | |
| DMEM/F12 מתקדם | גיבקו | 12634028 | |
| תוסף GlutaMAX | גיבקו | 35050-061 | |
| פניצילין– סטרפטומיצין | ביוווסט | L0022-100 | |
| HEPES | גיבקו | 15630-080 | |
| תוספת B27 | גיבקו | 17504044 | |
| נוגין | PeproTech | 118214 | |
| N-אצטיל-אל-ציסטאין | סיגמא | A9165 | |
| Y-27632 | טכנולוגיות STEMCELL | 72307 | |
| FGF2 | PeproTech | 100-18B-50UG | |
| FGF7 | PeproTech | AF-100-19-250UG | |
| A83-01 | סלקכם | S7692 | |
| פורסקולין | סיגמא | F6886 | |
| ניורגולין 1 | PeproTech | 100-03-50UG | |
| NGF | PeproTech | AF-450-01-100UG | |
| ר-ספונדין | סינוביולוגיה | 11083-HNAS | |
| HGF | פפרוטק | 100-39H-250ug | |
| FGF10 | פפרוטק | 100-26 | |
| פטרידיש 35 מ"מ; | SPL | 10035 | |
| <מתכון למדיה חזקה>אורגנואיד | |||
| <חזק>שם | <חזק>חברה | מספר קטלוג | <חזק>ריכוז |
| DMEM/F12 מתקדם | גיבקו | 12634028 | |
| תוסף GlutaMAX | גיבקו | 35050-061 | 1x |
| פניצילין– סטרפטומיצין | ביוווסט | L0022-100 | 1x |
| HEPES | גיבקו | 15630-080 | 10 מ"מ |
| תוספת B27 | גיבקו | 17504044 | 1x בלי ויטמין A |
| נוגין | PeproTech | 118214 | 100 ng/ml |
| N-אצטיל-אל-ציסטאין | סיגמא | A9165 | 1 mM |
| Y-27632 | טכנולוגיות STEMCELL | 72307 | 10 uM |
| FGF2 | PeproTech | 100-18B-50UG | 50 ng/ml |
| FGF7 | PeproTech | AF-100-19-250UG | 25 ng/ml |
| FGF10 | פפרוטק | 100-26 | 100 ng/ml |
| A83-01 | סלקכם | S7692 | 500 ננומטר |
| פורסקולין | סיגמא | F6886 | 10 & mu; M |
| ניורגולין 1 | PeproTech | 100-03-50UG | 50 ng/ml |
| NGF | PeproTech | AF-450-01-100UG | 20 ng/ml |
| ר-ספונדין | סינוביולוגיה | 11083-HNAS | 100 ng/ml |
| HGF | פפרוטק | 100-39H-250ug | 25 ng/ml |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.