כאן אנו מציגים שיטה מהירה, טהורה וחסכונית ליצירת אורגנידים של גידול מקו התאים A549, המתאימה לבדיקות ראשוניות ולמטרות חינוכיות.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
* These authors contributed equally
כאן אנו מציגים שיטה מהירה, טהורה וחסכונית ליצירת אורגנידים של גידול מקו התאים A549, המתאימה לבדיקות ראשוניות ולמטרות חינוכיות.
כאן, אנו מתארים פרוטוקול ליצירת אורגנידים גידוליים שמקורם בקו התאים (CDTOs) מקו תאי אדנוקרצינומה ריאתית אנושית A549. הפרוטוקול כולל הטמעת תאי A549 מורחבים דו-ממדיים במטריג'ל ושמירתם במדיום תרבית תלת-ממדי לתרבית לטווח ארוך. צפיפות זריעה מומלצת של 500 תאים למיקרוליטר נקבעה כתמיכה ביצירת אורגנידים עקביים. ה-CDTO שהתקבלו התאפיינו בצביעה של המטוקסילין ואאוזין (H&E) ואימונופלואורסצנציה (IF). האורגנידים שמרו על ביטוי גבוה של סמני האדנוקרצינומה הריאתית: פקטור השעתוק של בלוטת התריס 1 (TTF-1), חלבון ההידבקות E-Cadherin (ECAD), וחלבון שלד תאי Keratin 7 (KRT7). יתרה מזאת, ביטוי חלבון Zona Occludens 1 (ZO-1) בחיבור הדוק הראה קוטביות לא מבוקרת של אורגנידים גידוליים. פרוטוקול זה מציע פלטפורמה אורגנואידית פשוטה מבחינה טכנית, חסכונית וטהורה למחקר אדנוקרצינומה ריאתית. הפשטות והיכולת לשחזור שלה הופכות אותה גם למתאימה להוראה במעבדה לתואר ראשון, שם היא יכולה לסייע לסטודנטים לרכוש טכניקות בסיסיות של תרבית גידולים אורגנואידי תלת-ממדית במסגרת לוח זמנים מוגבל במעבדה.
אורגנואידים הם מבנים תלת-ממדיים (תלת-ממדיים) מאורגנים בעצמם במבחנה, שמקורם בתאי גזע ומסוגלים לשחזר מורכבויות ביולוגיות של איברים אמיתיים במידה ניכרת1. התאים המרכיבים אורגנואידים עשויים להיווצר מתאי גזע פלוריפוטנטיים מושרים או מתאי רקמה, כאשר האחרונים כוללים תאי גזע/אב תקינים, תאים ממיינים, ותאי גידול2. בהשוואה למערכות תרביות דו-ממדיות מסורתיות ומודלים של בעלי חיים, אורגנואידים יכולים לחקות בצורה קרובה יותר את התכונות הפיזיולוגיות של גוף האדם תוך מתן גמישות ניסויית גבוהה יותר. כתוצאה מכך, טכנולוגיית האורגנידים יושמה באופן נרחב בפיתוח תרופות3, רפואה מותאמת אישית4, ומודל מחלות5.
מחקרים רבים קבעו מודלים אורגנואידיים למגוון רחב של סוגי סרטן, כולל קולורקטלי6, ערמונית7, לבלב8, קיבה9, כבד10, מרה11, שד12 וגידולים נוירואנדוקריניים. עם זאת, אחד האתגרים המרכזיים במחקר אורגנואידים של גידולים טמון בשמירה על טוהר. לדוגמה, מחקר על סרטן ריאות לא קטן גילה שרק 17% מהאורגנואידים שנמצאו היו גידוליים טהורים, שכן דגימות גידול מכילות לעיתים תערובת של תאים תקינים וממאירים שקשה להפריד במלואם לפני תרבית13. בעיית הזיהום הזו עלולה לגרום להסרת תאי הגידול על ידי התפתחות של תאים שאינם גידוליים, להפריע לקריאות של בדיקות רגישות לתרופות, ולהוביל לניתוחים מולקולריים לא מדויקים, כמו RT-qPCR או Western Blot, שבהם RNA וחלבונים מתאי הגידול מדוללים על ידי פרופורציות בלתי נשלטות של תאים מזהמים.
כדי להתמודד עם בעיה זו, חוקרים בחנו את עיצוב מדיום תרבית סלקטיבי שמנצלים את הפחתת התלות של תאי הגידול בגורמי גדילה מסוימים, ובכך מעכבים צמיחה תקינה של תאים תוך קידום התרחבות תאי הגידול14. בנוסף, מפותחות אסטרטגיות כמו מיון תאים או זיהוי מונוקלונלי לבניית אורגנידים טהורים של הגידול.
פרוטוקול זה מתאר את יצירת אורגנואידים גידולים שמקורם בקו התאים (CDTOs) באמצעות קו תאי אדנוקרצינומה ריאתית אנושית A549, שדווח כי מציג באופן חלקי תכונות דמויות תאי גזע סרטניים, וכן שיפורים בקלונוגניות, פוטנציאל רב-רבטיבי וגידולים בתנאי חוץ-גופה.15. ה-CDTOs שהתקבלו שמרו על ביטוי של סמנים ביולוגיים ייחודיים לקו שושלת: פקטור שעתוק של בלוטת התריס 1 (TTF-1)16, חלבון הדבקה E-Cadherin (ECAD)17, וחלבון שלד תא Keratin 7 (KRT7)16 , והפגינו תכונות פיזיולוגיות אופייניות לאורגנואידים של גידול. מודל זה קל להקים ומכיל רכיבים מוגדרים של תאי סרטן, מה שהופך אותו למתאים לחוקרים חדשים בתחום האורגנואידים של הגידולים או לאלו שמתמודדים עם אובדן זהות גידול בתרביות אורגנית ראשוניות. יישומים פוטנציאליים כוללים בדיקות רגישות ראשוניות לתרופות18, מחקרי מיקרוסביבה של גידול19, והכשרה חינוכית בטכניקות תרבית תלת-ממדית.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
טמפרטורת החדר במעבדה היא 22–24 מעלות צלזיוס ונקראת RT. מומלץ להשתמש בצנטריפוגה עם דלי נדנדה. החומרים והציוד בהם משתמשים מופיעים בטבלת החומרים.
1. הקמת אורגנואידים ראשוניים מסוג A549
2. קיבוע, הטמעה וחתך של אורגנואידים
3. צביעת המטוקסילין ואאוזין (H&E)
4. צביעת אימונופלואורסצנציה מלאה
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
התהליך הכללי של פרוטוקול זה כולל הרחבת תאי A549 דו-ממדיים לשלב האקספוננציאלי (איור משלים 1A) ומעבר לחומרים תלת-ממדיים ליצירת אורגנואידים (איור 1A). בעת הקפסולציה במטריג'ל, התאים התרבו והרכיבו את עצמם, בעיקר יוצרים אורגנואידים מונוקלונליים (איור 1B). המורפולוגיה הצפופה והמסובכת שלו הייתה אחידה לאורך כל המעבר (איור משלים 1C). בהשוואה לכך, רוב המבנים הללו היו כדוריים וגדלו בגודלם עם המשך התרבות; שבר נדבק לתחתית הלוח מההתחלה, מה שיצ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
פרוטוקול זה מתאר שיטה ליצירת אורגנידים של גידולים שמקורם בקו התאים A549 אדנוקרצינומה ריאתית, המותאמים לפשטות טכנית, שחזוריות ושימוש חינוכי. שלושה פרמטרים קובעים באופן קריטי את ההצלחה: מצב התא ההתחלתי, ניסוח התווך, והרכב המטריצה. בנוסף, משך התרבית אינו מומלץ לעלות על 14 ימים. להלן פרמטרים מרכזיים ופתרון תקלות.
מצב התא ההתחלתי
התאים נשמרו במספר מעברים נמוך (<20 מעברים) כדי למזער נדידה גנטית וברירה קלונלית. תאים נקטפו במהלך שלב הצמיחה הלוגריתמ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין ניגודי עניינים לחשוף.
עבודה זו נתמכה על ידי תוכנית ההוראה והלמידה של פודאן, המכון הלאומי למחקר לחומרי הוראה, והתוכנית הלאומית להכשרת כישרונות בתחומים בסיסיים (מס' J1210012), וכן על ידי תוכנית טיפוח תלמידים מצטיינים בתחומים בסיסיים של משרד החינוך (מס' 20211021). איור 1A נוצר ב-BioRender (Joe, Z. (2026) https://BioRender.com/0qi2gmd).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 1.5 mL Micro Centrifuge tube | Biofil | CFT003015 | |
| A549 [A-549]human non-small cell lung cancer cells | ZQXZbio | ZQ0003 | STR: Amelogenin: X,Y; CSF1PO: 10,12; D13S317: 11; D16S539: 11,12; D5S818: 11; D7S820: 8,11; TH01: 8,9.3; TPOX: 8,11; vWA: 14. Mycoplasma was negetive when purchased was tested every 2 weeks. Passage number within 10 passages from the P1 aliquots of the purchased batch was used. |
| Advanced DMEM/F12 | Gibco | 12634010 | |
| Anti-E Cadherin antibody | Abcam | ab231303 | |
| Anti-Fade Mounting Medium | YEASEN | 36307ES08 | |
| Anti-HIF-1 alpha antibody | Abcam | ab51608 | |
| Biological Safety Cabinet | Nuaire LABGARD | NU-540 | |
| Biological Tissue Embedding Machine | KEDEE | KD-BM | |
| BSA | Sigma | A1933 | |
| Cell-Grade BSA | Sigma | A1933-100G | |
| Centrifuge | Eppendorf | Centrifuge 5702 R | Swing bucket; Mild to low speed. |
| Centrifuge tube | Biofil | CFT920150 | |
| Citrate Antigen Retrieval Solution (pH 6.0) | ZSGB-BIO | ZLI-9065 | |
| Cryostage | KEDEE | KD-BL | |
| Cytation 5 Cell Imaging Multimode Reader | Biotek | Cytation 5 | |
| Cytokeratin 7 (KRT7) Rabbit mAb | Abclonal | A4357 | |
| DMEM | Gibco | 11965092 | |
| DMSO | Solarbio | D8371 | |
| Donkey Serum | Solarbio | SL050 | |
| Dulbecco's Modified Eagle Medium | Gibco | 11965118 | |
| Eclipse Ts2 Inverted Microscope | Nikon | Eclipse Ts2 | |
| Eosin Staining Solution (Alcohol-Soluble) | Servicebio | G1001 | |
| FBS | Nobimpex | B118-500 | |
| Forma Steri-Cycle i160 CO2 Incubator | Thermo Scientific | i60 | |
| Hematoxylin Bluing Solution | Servicebio | G1040 | |
| Hematoxylin Differentiation Solution | Servicebio | G1040 | |
| Hematoxylin Staining Solution | Servicebio | G1004 | |
| Hemocytometer | Solarbio | YA0810 | |
| Human Lung Adenocarcinoma Organoid Medium (3D medium) | PMO Bio | HC1001 | |
| Immunohistochemistry (IHC) Pen | ZSGB-BIO | ZLI-9305 | Store in 4°C |
| Laser Confocal Microscope FV3000 | Olympus | FV3000 | Usual parameter range: PMT Voltage: 500 ± 200 V; Laser Transmissivity: 5 ± 3%; Offset: 3 % |
| Manual Rotary Microtome | Leica | RM2235 | |
| Metal Bath | ALLSHENG | MK-3000 | |
| Microwave Oven | Galanz | ||
| Nail Polish | Lete | ||
| Neutral Balsam (Mounting Medium for Microscopy) | Beyotime | C0173 | |
| Organoid-Specific Extracellular Matrix Gel | PMO Bio | BM1001 | |
| PBS | WISENT | 311-010-CL | |
| Peroxidase Blocking Solution | Beyotime | P0100A | |
| Pipettes | Eppendorf | 312300063/312300020/312400083 | |
| Pipettes tips | Axygen | 14-222-692/14-222-723/14-222-869 | Consider using low retention tips if possible. |
| Three-Dimensional Shaker | SCILOGEX | SK-D3309-Pro | Low speed. |
| Tissue Flotation Water Bath | KEDEE | KD-P | |
| Triton X-100 | VWR | 92046-34-9 | |
| Trypan Blue | Gibco | 15250061 | |
| TryPLE | Gibco | 12605028 | |
| TTF1 Recombinant Monoclonal Antibody | HUABIO | HA720067 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.