Qui, presentiamo un protocollo per generare insulina esprimendo 3D pancreatoids murino da progenitori pancreatici e 10.5 digalleggiante dissociato e mesenchima associato.
Articolo metodologico
Qui, presentiamo un protocollo per generare insulina esprimendo 3D pancreatoids murino da progenitori pancreatici e 10.5 digalleggiante dissociato e mesenchima associato.
Il pancreas è che un organo complesso composto di molti diversi tipi di cellule che lavorano insieme per regolare la digestione e l'omeostasi del glucosio di anima. Questi tipi di cellule includono enzima-secrezione delle cellule acinose, un sistema duttale arborized responsabile del trasporto degli enzimi per le cellule endocrine dell'intestino e producono ormoni.
Beta-cellule endocrine sono il tipo di suola delle cellule nel corpo che producono l'insulina per abbassare i livelli di glucosio nel sangue. Diabete, una malattia caratterizzata da una perdita o la disfunzione delle cellule beta, sta raggiungendo proporzioni epidemiche. Quindi, è essenziale stabilire protocolli per studiare lo sviluppo della beta-cellula che può essere utilizzato ai fini dello screening per derivare la droga e le terapie basate su cellule. Mentre l'indagine sperimentale del mouse sviluppo è essenziale, in vivo gli studi sono laboriosa e che richiede tempo. Cellule coltivate forniscono una piattaforma più conveniente per lo screening; Tuttavia, essi sono in grado di mantenere la diversità cellulare, organizzazione architettonica e interazioni cellulari trovati in vivo. Quindi, è essenziale per sviluppare nuovi strumenti per studiare la fisiologia e l'organogenesi pancreatica.
Cellule epiteliali pancreatiche si sviluppano in stretta associazione con mesenchima fin dall'inizio dell'organogenesi come cellule organizzano e si differenziano nell'organo adulto complesso, fisiologicamente competente. Il mesenchima pancreatico fornisce segnali importanti per lo sviluppo del sistema endocrino, molti dei quali non sono buono capiti ancora, così difficile ricapitolare durante la coltura in vitro . Qui, descriviamo un protocollo alla cultura del mouse complesso tridimensionale, cellulare organoids che conservano mesenchima, chiamato pancreatoids. Il germoglio pancreatico murino e 10.5 è sezionato, dissociato e coltivato in un ambiente senza impalcatura. Questi galleggianti cellule assemblarsi con mesenchima avvolgente il pancreatoid in via di sviluppo e un robusto numero delle beta-cellule endocrine, sviluppando insieme l'acinose e cellule del condotto. Questo sistema può essere utilizzato per studiare le interazioni cellula-cellula cellula determinazione di destino, organizzazione strutturale e morfogenesi, durante l'organogenesi, o per la droga, piccola molecola o screening genetico.
Delineare i meccanismi dello sviluppo normale e la fisiologia è fondamentale per capire l'eziologia di malattia e coltivare in ultima analisi, metodi di trattamento. Mentre la coltura e la differenziazione delle cellule staminali permette analisi di alto-rendimento e veloce di sviluppo, è limitata dal corpo esistente di conoscenza dei meccanismi che regolano il destino delle cellule e artificialmente ricapitola lo sviluppo in un relativamente omogenea, bidimensionale stato1,2. Non solo è in vivo sviluppo influenzato dai fattori estrinseci, con diversi tipi di cellule nella nicchia e milieu fornendo segnali paracrini e supporto organizzativo per guidare l'organogenesi, ma la funzione di queste cellule si basa anche sulla loro dintorni per orientamento3,4,5. Dato l'importanza di queste indicazioni esterne, le limitazioni dei protocolli di differenziazione e la natura laboriosa di in vivo modelli murini, nuovi sistemi sono necessari studiare sperimentalmente fisiologia e processi di base inerente allo sviluppo.
L'emersione dei protocolli per generare organoids tridimensionale, complesso fornisce un sistema conveniente e congruo per studiare l'organogenesi, la fisiologia, l'efficacia dei farmaci e anche patogenesi. Che istituisce organoids murino per diversi sistemi come lo stomaco6 e intestino7 hanno ampliato la nostra comprensione dell'organogenesi, fornendo uno strumento per studiare la complessità inerente allo sviluppo con meno restrizioni rispetto a vivo e modelli in vitro . A causa di questi avanzamenti nella murino organoid formazione e l'avvento di pluripotenti umane derivano cellule, intestinale umano8, retinica9, renale10,11, e cerebrale12 organoids sono state prodotte e questo repertorio è limitato solo dalla conoscenza esistente per quanto riguarda i meccanismi di sviluppo.
Di particolare interesse è la generazione dei organoids del pancreas, come una miriade di malattie affligge tipi differenti delle cellule del pancreas, compreso le cellule acinose e condotti in insufficienza pancreatica exocrine13, cellule acinose in pancreatite14, e cellule beta nel diabete15. Acquisire conoscenze relative allo sviluppo di questi tipi differenti delle cellule potrebbe aiutare a comprendere la loro patologia e può, inoltre, agire come una piattaforma per lo screening di stupefacenti personalizzati o trapianto. In precedenza, Greggio et al ha sviluppato un metodo per creare organoids pancreatico murino che ricapitolare in vivo morfogenesi e sviluppare strutture organizzate, tridimensionale, complesse composte da tutti i principali delle cellule epiteliali del pancreas tipi di16,17. Si tratta di un importante passo avanti nel campo del pancreas, soprattutto come fare le cellule in vitro possibile attivare indagini biologiche dello sviluppo della cellula beta. Tuttavia, una scarsità di cellule endocrine formata in questo protocollo, a meno che il organoids sono stati trapiantati in tessuto, dove la nicchia potrebbe interagire e fornire spunti didattici17. Il mesenchima costituisce la più grande parte della nicchia, pesantemente avvolgente dell'epitelio in via di sviluppo dalle fasi iniziali dell'organogenesi a fasi successive, tra cui endocrino delaminazione e differenziazione3,4, 18. L'interazione del mesenchyme con il pancreas in via di sviluppo è l'ennesimo esempio di segnalazione estrinseca e l'importanza di mantenere in vivo cellulare complessità per studiare l'organogenesi.
Qui, descriviamo come generare tridimensionale organoids pancreatico, chiamato pancreatoids, da progenitori pancreatico murino dissociate e 10.5. Questi pancreatoids conservare mesenchima nativo, auto-assemblarsi in condizioni di libero di fluttuare e generare tutti i tipi principali delle cellule del pancreas, compreso un robusto numero di cellule endocrine beta19. Questo approccio è più adatto per l'analisi dello sviluppo endocrino, come protocolli precedenti mancano robusta differenziazione endocrina. Tuttavia, utilizzando il protocollo per organoids pancreatico come descritto da Greggio et al è più adatto per analisi di ramificazione epiteliale del pancreas e morfogenesi, come ramificazione è più limitato a pancreatoids.
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Tutti gli esperimenti sugli animali descritti in questo metodo sono stati approvati dal istituzionale Animal Care e uso Comitato del Baylor College of Medicine.
1. preparazione del Mouse giorno embrionale 10.5 progenitori del pancreas
Nota: Questo protocollo non ha bisogno di essere seguiti in condizioni sterili fino al passaggio 2, tuttavia è ottima per sterilizzare strumenti di dissezione e spruzzare prima di etanolo al 70% di utilizzare.
2. coltura dissociati progenitori per formare Pancreatoids
Nota: Il seguente deve essere eseguito in un ambiente sterile in un cappuccio di coltura del tessuto standard, utilizzando le procedure sterili standard.
3. il trattamento Pancreatoids per l'Imaging immunofluorescente
4. isolamento di RNA da Pancreatoids per analisi della trascrizione
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La dissezione attenta degli embrioni del mouse alle e 10.5 dal corno uterino dovrebbe produrre embrioni intatti in PBS per ulteriore dissezione (Figura 1A). Il tratto gastrointestinale può essere rimosso in modo efficiente dall'embrione (Figura 1B), permettendo di discernimento del germoglio pancreatico dorsale alla giunzione dell'intestino e dello stomaco (Figura 1<...
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La progressione dei modelli della coltura cellulare è fondamentale per correttamente modello sviluppo, produrre tipi cellulari clinicamente rilevanti, prova l'efficacia dei farmaci o trapianto anche ai pazienti. Tuttavia, artificialmente ricapitola lo sviluppo in un piatto è impegnativo come siamo ancora lontani dal comprendere i meccanismi della organogenesi e fisiologia in vivo. Così le cellule in vitro sono inefficacemente generato, non completamente funzionale, incapace di essere mantenuti per lungh...
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Gli autori non hanno nulla a rivelare.
Jolanta Chmielowiec vi ringraziamo utile discussione per quanto riguarda il protocollo e il manoscritto. Ringraziamo anche Benjamin Arenkiel per l'accesso al microscopio confocale. Questo lavoro è stato supportato da NIH (P30-DK079638 a M.B.) e T32HL092332-13-m.a.s. e M.B., il fondamento medico di McNair (a M.B.) e il nucleo confocale al BCM intellettuale e centro di ricerca di inabilità inerenti allo sviluppo (NIH U54 HD083092 dal Eunice Kennedy Shriver National Institute of Child Health and Human Development).
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| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| 2-Mercaptoetanolo | Sigma-Aldrich | M6250 | |
| Tubi Aspiratore per Pipette Microcapillari Calibrate | Sigma-Aldrich | A5177 | |
| BarnStead NanoPure Acqua priva di nucleasi | ThermoFisher | D119 | |
| Tubi capillari in borosilicato | Sutter Instruments | GB1007515 | O.D. 1 mm, D.I. 0,75 mm, lunghezza |
| 1,5 cmCaCl2 | Sigma-Aldrich | C5080 | |
| Greiner per micropiastre a 96 pozzetti repellente per cellule | Bio-One | 650970 | Centrifuga con fondo a U |
| 5424 R | Eppendorf | 5401000013 | |
| Cloroformio | Sigma-Aldrich | 233306 | |
| anticorpo Cromogranina-A | Abcam | ab15160 | |
| Stereomicroscopio compatto e modulare M60 | Leica | ||
| Countess Contatore di cellule automatizzato | Invitrogen | C10310 | |
| Countess Contatore di cellule Vetrini | Invitrogen | C10312 | |
| CryoStar NX70 | ThermoFisher | 957000L | |
| D-(+)-glucosio | Sigma-Aldrich | G7528 | |
| DAPI (4',6-diamidina-2'-fenilindo-dicloridrato) | Roche | 10 236 276 001 | Anticorpo |
| DBA | Vector Lab | RL-1032 | |
| Dispase II, Gibco in polvere | 17105041 | ||
| DMEM/F-12, HEPES | Gibco | 11330032 | |
| Dnase I | Invitrogen | 18068-015 | |
| Dumont #5 Pinze | Strumenti per la scienza fine | 11251-10 | 0,05 x 0,02 mm; Titanio; Consiglio per la biologia |
| EGF (fattore di crescita epidermico) | Sigma-Aldrich | E9644 | |
| Etanolo, 200 Proof | Decon Laboratories | 2716 | |
| Incubatori a CO2 a ciclo Forma Steri ThermoFisher | 370 | ||
| Fluoromount-G | Southern Biotech | OB10001 | |
| Eparina sale sodico dalla mucosa intestinale suina | Sigma-Aldrich | H3149-10KU | |
| INSM1 Anticorpo | Santa Cruz Biotechnology | sc-271408 | Isopropanolo policlonale di topo |
| Isopropanolo | Fisher | a4164 | |
| Isothesia isoflurane, USP | Henry Schein | 11695-6776-2 | |
| Anticorpo insulina | Dako | A056401 | cavia policlonale |
| KAPA SYBR FAST Universal | KAPA Biosystems | KK4618 | |
| KCl KaryoMax | 10575090 | ||
| KnockOut Siero di ricambio | Invitrogen | 10828028 | |
| Leica TCS SPE Confocale spettrale ad alta risoluzione | Leica | ||
| MgCl2 | Sigma-Aldrich | 442615 | |
| Mouse C-peptide ELISA | ALPCO | 80-CPTMS-E01 | |
| Mouse ultrasensibile Lame | ALPCO | 80-INSMSU-E01 | |
| MX35 | ThermoFisher | 3052835 | |
| NaCl | Sigma-Aldrich | S7653 | |
| NaHCO3 | Sigma-Aldrich | S3817 | |
| NaH2PO4 | Sigma-Aldrich | ||
| Siero d'asino normale | Jackson Immuno Research | 017-000-121 | |
| Paraformaldeide | Sigma-Aldrich | 158127 | |
| PBS 1X | Corning | 21-040-CV | |
| Pdx1 anticorpo | DSHB | F6A11 | Mouse monoclonale MIgG1 |
| Peel-A-Way Stampi per inclusione monouso | VWR | 15160-157 | |
| Soluzione di penicillina-streptomicina | Corning | MT30002CI | |
| PMA (Phorbol 12-Myristate 13- Acetato) | Sigma-Aldrich | P1585 | |
| Protein LoBind Provette per microcentrifuga | Eppendorf | 22431081 | capacità di 1,5 ml |
| Proteina umana ricombinante FGF-10 | R& D Systems | 345-FG | |
| FGF-acido umano ricombinante | Peprotech | 100-17A | |
| Proteina R-spondina I umana ricombinante | R& D Systems | 4546-RS | |
| BenchRocker 2D | Benchmark | BR2000 | |
| Saccarosio 500g | Sigma-Aldrich | S0389 | |
| SuperFrost Plus Vetrini per microscopio | Fisher Scientific | 12-550-15 | |
| Super Pap Pen | Microscopia elettronica Sciences | 71310 | |
| Thermomixer R | Eppendorf | 05-412-401 | |
| Tessuto Tek O.C.T. Composto | Sakura | 4583 | |
| Triton X-100 | Sigma-Aldrich | T8787 | |
| TRIzol Reagente | Invitrogen | 15596018 | |
| TrypLE Express | Invitrogen | 12604039 | (1x), senza fenolo rosso |
| Trypan Blue Stain | Invitrogen | 15250061 | Per vetrini per conteggio cellulare |
| Tripsina-EDTA (0,05% ) | Corning | 25-052-CI | |
| Tripsina-EDTA (0,25%) | Gibco | 25200072 | Rosso fenolo |
| Attacco ultrabasso Piastra a 24 pozzetti | Corning | 3473 | |
| Piastra sferoidale a bassissimo attacco | Corning | 4520 | |
| Anticorpo Vimentina | EMD Millipore | AB5733 | Pollo policlonale IgY |
| Vortex Genie | BioExpres | S-7350-1 | |
| Y-27632 Dicloridrato | R& D Systems | 1254 | Conosciuto anche come inibitore ROCK |
| Zeiss 710 Microscopio confocale | Zeiss |
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