$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
בלוטת יותרת המוח היא איבר אנדוקריני הממוקם בבסיס המוח ומפעיל שליטה היררכית על ההומאוסטזיס ההורמונלי. פעילותו מוסדרת על ידי אותות היפותלמים שמעוררים או מעכבים את ייצור הורמוני יותרת המוח, אשר בתורם שולטים בתפקוד האיברים האנדוקריניים ההיקפיים. הבלוטה מכילה אוכלוסייה הטרוגנית ודינמית של תאים, כולל תאי גזע/אב ותאים מייצרי הורמונים מובינים1. בתגובה ללחץ פיזיולוגי או פציעה, תאי גזע/קדם יותרת המוח יכולים לפעול, להתחדש ולהתמיין למספר שושלות מפרישות הורמונים 2,3. מבחינה מבנית, יותרת המוח מאורגנת לשני אונות עיקריות: האונה האחורית (PL), המורכבת מפיטויציטים וטרמינלים נוירוספקטוריים המשחררים אוקסיטוצין ווזופרסין, והאונה הקדמית (AL), הכוללת סוגי תאים אנדוקריניים מיוחדים המפרישים הורמון גדילה, פרולקטין, הורמון מגרה בלוטת התריס (TSH), הורמון אדרנוקורטיקוטרופי, והורמון מגרה זקיקים (FSH) והורמון לוטאיניזציה (LH). בהיפופיזה הקדמית מכילה גם סוגי תאים לא-הורמונליים, כגון תאי זקיקים חיוביים ל-S100B, תאי אנדותל ופריציטים, התומכים בתפקוד אנדוקריני 4,5,6. מכרסמים גם מכילים מלנוטרופים באונה האמצעית של בלוטת יותרת המוח 7,8.
העניין בתפקוד, התמיינות והתפתחות בלוטת יותרת המוח הוביל לפיתוח פרוטוקולים מרובים שמטרתם לבודד תאי גזע ותאי קדם בוגרים של יותרת המוח במודלים של מכרסמים. חולדות משמשות לעיתים קרובות במחקר פיזיולוגיה של יותרת המוח מכיוון שבלוטות יותרת המוח הגדולות שלהן מניבות מספר תאים גבוה יותר ומשפרות את ההתאוששות במהלך עיבוד רקמות 4,9. לעומת זאת, בידוד תאי יותרת המוח מעכברים נותר מאתגר טכנית, והפרוטוקולים הסטנדרטיים מוגבלים. פרוטוקולים עדכניים המשתמשים באגרגטים של תאי גזע/אב בלוטת יותרת המוח בוגרים מספקים כלים שימושיים למידול התפתחות ותפקוד יותרת המוח10; עם זאת, מערכות אלו עדיין אינן מאפשרות בידוד ישיר של אוכלוסיות תאים אנדוקריניים ספציפיות. מבין סוגי התאים המייצרים הורמונים של ההיפופיזה הקדמית, תירוטרופים הם הרגולטורים העיקריים של ציר ההיפותלמוס–יותרת המוח–בלוטת התריס (HPT), השולטים בסינתזת והפרשה של הורמון בלוטת התריס (TH) ביונקים. ה-TSH המיוצר על ידי תירוטרופים הוא גליקופרוטאין הטרודימרי המורכב מתת-יחידה α משותפת (מקודדת על ידי CGA ומשותפת עם FSH ו-LH) ותת-יחידה β (מקודדת על ידי Tshb), שמעניקה ספציפיות לקולטנים. תאים אלו רגישים מאוד לרמות טריאודותירונין (T3) ותירוקסין (T4) במחזור הדם. אוכלוסיית התירוטרופ מתרחבת כאשר רמות T3 ו-T4 נמוכות במהלך תת-פעילות בלוטת התריס ומתכווצת במהלך היפרתירואידיזם באמצעות מנגנון משוב שלילי קלאסי 11,12,13.
למרות תפקידם הפיזיולוגי החיוני, תירוטרופים עדיין קשים למחקר משום שהם מהווים רק חלק קטן מתאי יותרת המוח הקדמיים (כ-5%) וחולקים תכונות פנוטיפיות עם אוכלוסיות אנדוקריניות אחרות. מחסור זה, יחד עם היעדר מודלים עמידים במבחנה, הגביל את המחקרים המכניים של ויסות התירוטרופ ובקרת ציר ה-HPT. קו תאי הגידול TαT1 מייצג מודל14 הדומה לתירוטרופ נפוץ, אך אינו משקף באופן מלא תגובות פיזיולוגיות; במיוחד, דיכוי Tshb התלוי ב-T3 לעיתים קשה להערכה בגלל רמת השעתוק הבסיסית הנמוכה מאוד15. כתוצאה מכך, מחקרים רבים הסתמכו על קווי תאים שאינם תירוטרופ כגון HEK293, COS, CV1, GH3 או JEG3 המבטאים מבני Tshb שונים15. עם זאת, אלו מערכות הטרולוגיות שיכולות להכניס ארטיפקטים רגולטוריים לא פיזיולוגיים, כולל השפעות המונעות על ידי עמודי שדרה של פלסמיד ולא על ידי מנגנוני שעתוק אנדוגניים.
כאן, אנו מציגים פרוטוקול שלב אחר שלב לבידוד תירוטרופים מבלוטת יותרת המוח של העכבר הבוגרת, מותאם משיטה מוכרת בעבר בחולדות9, ומותאם לגודל קטן יותר ולתכולת התירוטרופ הנמוכה יותר של יותרת המוח בעכבר. הוכנסו מספר שינויים מרכזיים לשיפור התפוקה של תאי הביטוי-Tshb ולהבטחת ניתוח אמין במורד הזרם. הפרוטוקול משתמש בביטוי של אנטיגן פני השטח CD90, סמן שטח מועשר בתירוטרופים. CD90 (המוכר גם בשם THY1) הוא חלבון ממברנה מעוגן גליקוזילפוספטידילינוזיטול 16,17, המתווך איתות ג'וסטקרין באמצעות אינטראקציות הטרוטיפיות עם הליגנד אינטגרין β2 (ITGB2). למרות ש-CD90 מזוהה בדרך כלל עם אוכלוסיות תאי חיסון ועצבים, מחקרים קודמים בטרנסקריפטומיה זיהו העשרת Thy1 בתירוטרופים. איתות מגע התלוי ב-THY1 מתרחש בסוגי תאים מגוונים, כולל תאים המטופואטיים, תאי T, פיברובלסטים, תאי אנדותל ונוירונים, שם הוא מווסת הידבקות, נדידה, אפופטוזיס, דיכוי גידולים ופיברוזיס 18,19,20.
חשוב לציין כי פרופיל טרנסקריפטומי חד-תאי של יותרת המוח הקדמית של העכברוש זיהה את Thy1 כאחד הגנים הקשורים להידבקות המובע ביותר בתירוטרופ5, מה שמרמז ש-THY1 הוא סמן שטחי מועשר בתירוטרופים. יתרה מזאת, מערכי נתונים זמינים לציבור של ריבונוקלאית ריבונקלאית חד-תאית (RNA) של יותרת המוח בעכברים מצביעים על כך שביטוי Thy1/CD90 מועשר בתירוטרופ 22,23. עם זאת, ביטויו אינו מוגבל לחלוטין לקו זה, עם ביטוי שניתן לזהות בתת-קבוצות של תאי שושלת PIT1, כולל סומטוטרופ ולקטוטרופים, וכן באוכלוסיות דמויות אבות. מחקרים טרנסקריפטומיים חד-תאיים הראו חפיפה משמעותית של שעתוק בין תאי יותרת המוח בקו PIT1, כולל זיהוי אוכלוסיית אבות משותפת של PIT1 המסוגלת לייצר סומטוטרופים, לקטוטרופים ותירוטרופים. באופן דומה, Thy1/CD90 אינו מזהה באופן בלעדי את אוכלוסיית התירוטרופ אלא עשוי לשמש להעשיר תירוטרופים בעכברים. בהתבסס על ממצאים אלו, השימוש בנוגדנים ממוקדים ל-THY1 באסטרטגיית הבידוד שלנו מספק שיטה יעילה להעשרת התירוטרופ לאחר התרחבות הנגרמת מתת-פעילות בלוטת תריס ומאפשר מחקרים פונקציונליים, כולל הערכת תגובות הורמונליות ל-T3.
הפרוטוקול מתחיל בהאכלת עכברים מסוג בר מסוג C57BL/6 בתזונה דלת יוד ועיכוב תפקוד בלוטת התריס באמצעות מתימיזול (MMI) ופרכלוראט אשלגן (KClO4) במי השתייה25. טיפול זה גורם לתת-פעילות משמעותית של בלוטת התריס בתוך שבוע ומרחיב את אוכלוסיית התירוטרופים המבטאים את Tshb בהיפופיזה הקדמית. תאים המפיקים TSH בתנאי תת-פעילות של בלוטת התריס עוברים התאמות פיזיולוגיות ומורפולוגיות משמעותיות, כולל היפרפלזיה, היפרטרופיה, שפע של ציטופלזמה ואקואולטית, תהליכים ציטופלזמיים בולטים וליזוזומים מוגדלים, המשקפים התאמה להיעדר משוב TH 26,27,28. לכן, ניתן להשתמש בהשראת תת-פעילות של בלוטת התריס כאסטרטגיה להרחבת אוכלוסיית התירוטרופים.
לאחר השראת תת-פעילות של בלוטת התריס, העכברים מורדמים באיזופלוראן ונחשפים לפרפוזיה לבבית עם תמיסת מלח חסרת Ca2+/Mg2+, ללא בופר HEPES, כדי למקסם את חיוניות התאים במהלך דיסוציאציה של רקמות. לאחר הקציר, בלוטת יותרת המוח הקדמית עוברת עיכול אנזימטי עדין ליצירת תלות חד-תאיות שמודגרות בנוגדן אנטי-CD90.2 פיקואריתרין-ציאנין 7-קונוגטי להעשרת התירוטרופ באמצעות מיון תאים מופעל בפלואורסצנציה (FACS). תאים מסומנים נאספים לאחר מכן או לתוך מדיום גדילה לתרבות קצרה או לטריזול להפקת RNA. כדי לאמת את אסטרטגיית ההעשרה, נמדד ביטוי RNA שליח Tshb באוכלוסיות ממוינות ונמצא כי הוא מועשר מאוד בתאים חיוביים ל-CD90. שיטה זו תומכת במגוון רחב של יישומים במורד הזרם בעכברים, כולל פרופילינג ביטוי גנים, ניתוחים טרנסקריפטומיים ואפיגנומיים, בדיקות במהירות גבוהה ותרבות תאים ראשונית, ומספקת פלטפורמה חשובה לחקר המנגנונים התאיים והמולקולריים שמאחורי תפקוד ותיקון התירוטרופים של ציר ה-HPT.