Il protocollo presenta un metodo per la coltivazione e l'elaborazione di organoidi linguali derivati da cellule staminali del gusto isolate dalla papilla del gusto posteriore di topi adulti.
È richiesta un abbonamento a JoVE per visualizzare questo contenuto. Accedi o inizia la tua prova gratuita.
Articolo metodologico
* These authors contributed equally
Il protocollo presenta un metodo per la coltivazione e l'elaborazione di organoidi linguali derivati da cellule staminali del gusto isolate dalla papilla del gusto posteriore di topi adulti.
Il senso del gusto è mediato dalle papille gustative sulla lingua, che sono composte da cellule recettrici del gusto (TRC) che si rinnovano rapidamente. Questo continuo turnover è alimentato da cellule progenitrici locali e rende la funzione del gusto soggetta a interruzioni da parte di una moltitudine di trattamenti medici, che a loro volta hanno un grave impatto sulla qualità della vita. Pertanto, studiare questo processo nel contesto del trattamento farmacologico è vitale per capire se e come la funzione progenitrice del gusto e la produzione di TRC sono influenzate. Date le preoccupazioni etiche e la limitata disponibilità di tessuto gustatico umano, i modelli murini, che hanno un sistema di gusto simile agli esseri umani, sono comunemente usati. Rispetto ai metodi in vivo, che richiedono molto tempo, sono costosi e non suscettibili di studi ad alto rendimento, gli organoidi linguali murini possono consentire di eseguire rapidamente esperimenti con molte repliche e meno topi. Qui, i protocolli precedentemente pubblicati sono stati adattati e viene presentato un metodo standardizzato per generare organoidi del gusto da cellule progenitrici del gusto isolate dalla papilla circumvallata (CVP) di topi adulti. Le cellule progenitrici del gusto nel CVP esprimono LGR5 e possono essere isolate tramite lo smistamento cellulare attivato dalla fluorescenza EGFP (FACS) da topi portatori di un allele Lgr5EGFP-IRES-CreERT2. Le cellule ordinate vengono placcate su un sistema di coltura 3D a base di gel a matrice e coltivate per 12 giorni. Gli organoidi si espandono per i primi 6 giorni del periodo di coltura attraverso la proliferazione e poi entrano in una fase di differenziazione, durante la quale generano tutti e tre i tipi di cellule del gusto insieme alle cellule epiteliali non gustative. Gli organoidi possono essere raccolti al momento della maturazione al giorno 12 o in qualsiasi momento durante il processo di crescita per l'espressione dell'RNA e l'analisi immunoistochimica. Standardizzare i metodi di coltura per la produzione di organoidi linguali da cellule staminali adulte migliorerà la riproducibilità e farà progredire gli organoidi linguali come un potente strumento di screening farmacologico nella lotta per aiutare i pazienti che soffrono di disfunzione del gusto.
Nei roditori, le papille gustative linguali sono alloggiate in papille fungiformi distribuite anteriormente, papille fogliate bilaterali posteriormente, nonché una singola papilla circumvallata (CVP) sulla linea mediana posterodorsale della lingua1. Ogni papille gustatica è composta da 50-100 cellule recettrici del gusto (TRC) di breve durata e in rapido rinnovamento, che includono cellule di supporto gliali di tipo I, cellule di tipo II che rilevano dolci, amare e umami e cellule di tipo III che rilevano acido2,3,4. Nel topo CVP, le cellule staminali LGR5+ lungo la lamina basale producono tutti i tipi di TRC e le cellule epiteliali non gustative5. Quando si rinnova il lignaggio del gusto, le cellule figlie LGR5 vengono prima specificate come cellule precursori del gusto post-mitotico (cellule di tipo IV) che entrano in una papille gustatica e sono in grado di differenziarsi in uno qualsiasi dei tre tipi TRC6. Il rapido turnover dei TRC rende il sistema gustatico suscettibile di perturbazioni da parte di trattamenti medici, tra cui radiazioni e alcune terapie farmacologiche7,8,9,10,11,12,13. Pertanto, studiare il sistema del gusto nel contesto della regolazione delle cellule staminali del gusto e della differenziazione TRC è vitale per capire come mitigare o prevenire la disfunzione del gusto.
I topi sono un modello tradizionale per studi in vivo nella scienza del gusto poiché hanno un sistema del gusto organizzato in modo simile agli esseri umani14,15,16. Tuttavia, i topi non sono ideali per studi ad alto rendimento, in quanto sono costosi da mantenere e richiedono molto tempo per lavorare. Per ovviare a questo, negli ultimi anni sono stati sviluppati metodi di coltura organoide in vitro. Gli organoidi gustazionali possono essere generati dal tessuto CVP nativo, un processo in cui gli organoidi germogliano dall'epitelio CVP di topo isolato coltivato ex vivo17. Questi organoidi mostrano un epitelio multistrato coerente con il sistema di gusto in vivo. Un modo più efficiente per generare organoidi che non richiedono la coltura CVP ex vivo è stato sviluppato da Ren et al. nel 201418. Adattando metodi e mezzi di coltura sviluppati per la prima volta per far crescere organoidi intestinali, hanno isolato singole cellule progenitrici Lgr5-GFP+ da CVP di topo e le hanno placcate in gel di matrice19. Queste singole cellule hanno generato organoidi linguali che proliferano durante i primi 6 giorni di coltura, iniziano a differenziarsi intorno al giorno 8 e alla fine del periodo di coltura contengono cellule epiteliali non gustative e tutti e tre i tipi di TRC18,20. Ad oggi, sono stati pubblicati diversi studi che utilizzano il sistema di modelli organoidi linguali17,18,20,21,22; tuttavia, i metodi e le condizioni di coltura utilizzati per generare questi organoidi variano da una pubblicazione all'altra (Tabella supplementare 1). Pertanto, questi metodi sono stati adattati e ottimizzati qui per presentare un protocollo standardizzato dettagliato per la coltura di organoidi linguali derivati da LGR5+ progenitori di CVP di topo adulto.
Gli organoidi linguali forniscono un modello unico per lo studio dei processi biologici cellulari che guidano lo sviluppo e il rinnovamento delle cellule del gusto. Man mano che le applicazioni degli organoidi linguali si espandono e sempre più laboratori si spostano verso l'utilizzo di modelli organoidi in vitro, è importante che il campo si sforzi di sviluppare e adottare protocolli standardizzati per migliorare la riproducibilità. Stabilire gli organoidi linguali come strumento standard all'interno della scienza del gusto consentirebbe studi ad alto rendimento che separano il modo in cui le singole cellule staminali generano le cellule differenziate del sistema del gusto adulto. Inoltre, gli organoidi linguali potrebbero essere impiegati per esaminare rapidamente i farmaci per potenziali impatti sull'omeostasi del gusto, che potrebbero quindi essere studiati in modo più approfondito in modelli animali. Questo approccio alla fine migliorerà gli sforzi per ideare terapie che migliorino la qualità della vita per i futuri destinatari di farmaci.
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Tutte le procedure sugli animali sono state eseguite in una struttura accreditata AAALAC in conformità con la Guida per la cura e l'uso degli animali da laboratorio, la legge sul benessere degli animali e la politica del servizio sanitario pubblico e sono state approvate dal Comitato istituzionale per la cura e l'uso degli animali (IACUC) presso l'Università del Colorado Anschutz Medical Campus. I topi Lgr5EGFP-IRES-CreERT2 utilizzati in questo protocollo provengono da The Jackson Laboratory, Stock No. 008875.
NOTA: i seguenti passaggi devono essere completati prima di iniziare per garantire una progressione regolare e tempestiva del protocollo: impostare il bagno d'acqua a 37 °C, impostare la centrifuga a 4 °C, effettuare soluzioni enzimatiche di iniezione e dissociazione dalle soluzioni madre di dispasi, collagenasi ed elastasi da 10 mg/mL (vedere Tabella dei materiali),rimuovere il gel della matrice dal congelatore a -20 °C (~750 μL necessario per una piastra a 48 pozzetti) e scongelare immergendo il flaconcino nel ghiaccio per a almeno 3-4 ore, tubi microcentrifuga pre-rivestiti in FBS non diluito oscillando delicatamente a temperatura ambiente per almeno 30 minuti (due tubi da 2 ml per la raccolta dei tessuti, due tubi da 1,5 ml per le cellule dissociate e un tubo da 1,5 ml per la raccolta di singole cellule dalla selezionatrice cellulare; rimuovere l'FBS in eccesso prima dell'uso).
1. Isolamento dell'epitelio CVP
NOTA: Per ottenere un numero sufficiente di cellule LGR5+ per una piastra completa a 48 pozzetti, raccogliere tre CVP Lgr5-EGFP nello stesso tubo ed elaborare contemporaneamente. È importante sottolineare che raccogliere ed elaborare il CVP di almeno un cucciolata selvatico in parallelo in un tubo separato e utilizzarlo come controllo di gating per impostare i parametri FACS (vedere Risultati rappresentativi).
2. Dissociazione dell'epitelio CVP
NOTA: La dissociazione dell'epitelio CVP e la placcatura sono rappresentate graficamente nella Figura 2.
3. Placcatura di celle Lgr5-EGFP
4. Manutenzione degli organoidi
NOTA: gli organoidi sono coltivati in mezzi organoidi convenzionali (WENR) comprendenti EGF ricombinante e mezzi condizionati al 50% contenenti Wnt3a, Noggin e R-spondin23. I farmaci A8301 e SB202190 vengono aggiunti per i primi 6 giorni del periodo di coltura per ottimizzare la crescita (wenras media) (Figura 5), quindi rimossi per promuovere la differenziazione (wenr media)20. Y27632 viene aggiunto per i primi 2 giorni di cultura per promuovere la sopravvivenza. Le condizioni dei supporti relative alla sequenza temporale della cultura sono presentate nella Figura 4.
5. Elaborazione dell'RNA
6. Immunoistochimica
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
I topi hanno un CVP, situato posteriormente sulla lingua, da cui possono essere isolate le cellule staminali LGR5+ (Figura 1A, scatola nera). L'iniezione di una soluzione enzimatica sotto e intorno al CVP (Figura 1B) provoca un leggero gonfiore dell'epitelio e la digestione del tessuto connettivo. Una digestione sufficiente si ottiene dopo un'incubazione di 33 minuti, che consente una facile separazione dell'epitelio CVP dal tessuto s...
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Riportato qui è un metodo efficiente e facilmente ripetibile per la coltivazione, il mantenimento e l'elaborazione di organoidi linguali derivati da cellule staminali del gusto di topo adulto. È stato scoperto che l'utilizzo di tre CVP da 8 a 20 settimane di topi Lgr5-EGFP è sufficiente per ottenere ~ 10.000 cellule GFP+ per uso sperimentale, con il risultato di 50 pozzetti placcati ad una densità di 200 cellule per pozzo in piastre a 48 pozzetti. La rimozione degli epiteli della trincea CVP è ottimiz...
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Gli autori desiderano ringraziare il Dr. Peter Dempsey e Monica Brown (University of Colorado Anschutz Medical Campus Organoid and Tissue Modeling Shared Resource) per aver fornito media condizionati WNR e preziose discussioni. Ringraziamo anche l'Università del Colorado Cancer Center Cell Technologies and Flow Cytometry Shared Resources, in particolare Dmitry Baturin, per l'esperienza nello smistamento cellulare. Questo lavoro è stato finanziato da: NIH /NIDCD R01 DC012383, DC012383-S1, DC012383-S2, e NIH/NCI R21 CA236480 a LAB, e R21DC016131 e R21DC016131-02S1 a DG, e F32 DC015958 a EJG.
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Antibodies | |||
| Alexa Fluor 546 Donkey anti Goat IgG | Molecular Probes | A11056, RRID: AB_142628 | 1:2000 |
| Alexa Fluor 546 Goat anti Rabbit IgG | Molecular Probes | A11010, RRID:AB_2534077 | 1:2000 |
| Alexa Fluor 568 Goat anti Guinea IgG Invitrogen | A11075, RRID:AB_2534119 | 1:2000 | |
| Alexa Fluor 647 | Sonde molecolari | A31573, RRID:AB_2536183 | 1:2000 |
| Alexa Fluor 647 Sonde molecolari IgG anti-ratto di capra | A21247, RRID:AB_141778 | 1:2000 | |
| DAPI (per FACS) | Thermo Fischer | 62247 | |
| DAPI (per immunoistochimica) | Invitrogen | D3571, RRID:AB_2307445 | 1:10000 |
| Capra anti-CAR4 | R& D Systems | AF2414, RRID:AB_2070332 | 1:50 |
| Cavia anticorpi Acris anti-KRT13 | BP5076, RRID:AB_979608 | 1:250 | |
| Coniglio anti-GUSTDUCIN | Santa Cruz Biotechnology Inc. | sc-395, RRID:AB_673678 | 1:250 |
| Coniglio anti-NTPDASE2 | CHUQ | mN2-36LI6, RRID:AB_2800455 | 1:300 |
| Ratto anti-KRT8 | DSHB | TROMA-IS, RRID: | 1:100 |
| Equipment | |||
| 2D rocker | Benchmark Scientific Inc. | BR2000 | |
| 3D Rotator | Lab-Line Instruments | 4630 | |
| Timer/cronometro a cifre grandi | Fisher Scientific | S407992 | |
| Centrifuga | Eppendorf | 5415D | |
| Serbatoio CO2 | Airgas | CD USP50 | |
| FormaTM Serie 3 Incubatore a CO2 con martinetto ad acqua | Thermo Scientific | 4110 | 184 L, acciaio inossidabile lucido Sartorio |
| incucita | Modello: S3 | Cancer Center Cell Technologies Shared Resource, Università del Colorado Anschutz Medical Campus | |
| MoFlo XDP100 | Cytomation Inc | Modello: S13211997 | Gates Center Citometria a flusso Core, Università del Colorado Anschutz Medical Campus |
| Agitatore orbitale | New Brunswick Scientific | Excella E1 | |
| Sistema PCR in tempo reale | Applied Biosystems | 4376600 | |
| Centrifuga refrigerata | Eppendorf | 5417R | |
| Spettrofotometro | Thermo Scientific | ND-1000 | |
| Stereomicroscopio | Zeiss | Stemi SV6 | |
| Termociclatore | Bio-Rad | 580BR | |
| Vortex | Fisher Scientific | 12-812 | |
| d'acqua | Precisione | 51220073 | |
| Media | |||
| A83 01 | Sigma | SML0788-5MG | Concentrazione stock 10 mM, finale concentrazione 500 nM |
| Advanced DMEM/F12 | Gibco | 12634-010 | |
| B27 Integratore | Gibco | 17504044 | Concentrazione stock 50X, concentrazione finale 1X |
| Gentamicina | Gibco | 15750-060 | Concentrazione stock 1000X, concentrazione finale 1X |
| Glutamax | Gibco | 35050061 | Concentrazione stock 100X, concentrazione finale 1X |
| HEPES | Gibco 15630080 | Concentrazione di stock 100X, concentrazione finale 1X | |
| EGF murino | Peprotech | 315-09-1MG | Concentrazione di stock 500 &; g/mL, concentrazione finale 50 ng/mL |
| Noggin Murine | Peprotech | 250-38 | Concentrazione madre 50 µ g/mL, concentrazione finale 25 ng/mL |
| N-acetil-L-cisteina | Sigma | A9165 | Concentrazione madre 0,5 M, concentrazione finale 1 mM |
| Nicotinamide | Sigma | N0636-100g | Concentrazione madre 1 M, concentrazione finale 1 mM |
| Pen/Strep | Gibco | 15140-122 | Concentrazione madre 100X, concentrazione finale 1X |
| Primocin | InvivoGen | ant-pm-1 | Concentrazione stock 500X, concentrazione finale 1X |
| SB202190 | R& D Systems | 1264 | Concentrazione stock 10 mM, concentrazione finale 0,4 & micro; M |
| WRN Terreno | Ricevuto da Dempsey Lab (AMC Organoid and Tissue Modeling Share Resource). Derivato da L-WRN (ATCC® CRL-3276™) cellule | ||
| Y27632 diidocloruro 10ug | APExBIO | A3008-10 | Concentrazione madre 10 mM, concentrazione finale 10 &; M |
| Other | |||
| 1 ml Siringa | TB | 309659 | |
| 2-mercaptoetanolo, min. 98% | Sigma | M3148-25ML | β-mercaptoetanolo |
| 2,0 mL Provette per microcentrifuga | USA Scientific | 1420-2700 | |
| piastre a 48 pozzetti | Thermo Scientific | 150687 | |
| 5 3/4 pollici Pasteur Pipets | Fisherbrand | 12-678-8A | |
| Albumina da siero bovino (BSA) | Sigma Life Science | A9647-100G | |
| Buffer RLT Tampone di lisi | QIAGEN | 1015750 | |
| Soluzione di recupero cellulare | Corning | 354253 | |
| Cohan-Vannas Spring Scissors | Fine Science Tools | 15000-02 | |
| Collagenasi da Clostridium histolyticum, tipo I | Sigma Life Science | C0130-1G | |
| Cultrex RGF BME, tipo 2, Pathclear | R& D Systems | 3533-005-02 | Matrigel |
| Dispase II (proteasi neutra, grado II) | Sigma-Aldrich (Roche) | 4942078001 | |
| Filtri monouso | Sysmex | 04-0042-2316 | |
| Dulbecco' s Soluzione salina tamponata con fosfato pH 7,4 (1X) (Ca2+ & Mg2+ gratuito) | Gibco | 10010-023 | |
| Dulbecco' s Soluzione salina tamponata con fosfato con Ca2+ & Mg2+ | Sigma Life Sciences | D8662-500ML | |
| Dumont #5 Forcipe | Fine Science Tools | 11252-30 | |
| EDTA, 0,5 M (pH 8,0) | Promega | V4231 | |
| Elastasi Liofilizzato | Worthington Biochemical | LS002292 | |
| Extra Fine Bonn Forbici | Strumenti di Fine Science | 14084-08 | |
| Siero fetale bovino (FBS) | Gibco | 26140-079 | |
| Fluoromount G | SouthernBiotech | 0100-01 | |
| Soluzione HEPES | Sigma Life Science | H3537-100ML | |
| HyClone Tryspin 0,25% + EDTA | Thermo Scientific | 25200-056 | |
| Kit di sintesi iScript cDNA | Bio-Rad | 1706691 | |
| Argilla da modellare, Sargent | grigio Art | 22-4084 | |
| Siringa BD | ad ago | 305106 | |
| siero d'asino normale | Jackson ImmunoResearch | 017-000-121 | |
| Siero di capra normale | Jackson ImmunoResearch | 005-000-121 | |
| Paraformaldeide | Sigma-Aldrich | 158127 | |
| PowerSYBR Green PCR Master Mix | Applied Biosystems | 4367659 | |
| RNeasy Micro Kit | QIAGEN | 74004 | |
| Provette con chiusura di sicurezza 1,5 mL | Eppendorf | 022363204 | |
| Cloruro di sodio | Fisher Chemical | 7647-14-5 | |
| Fosfato di sodio bibasico anidro | Fisher Chemical | 7558-79-4 | |
| Fosfato di sodio monobasico anidro | Fisher Bioreagents | 7558-80-7 | |
| Vetrini per microscopio SuperFrost Plus Forbici | Fisher Scientific | 12-550-15 | |
| - Sharp | Fine Science Tools | 14002-14 | |
| Triton X-100 | Sigma Life Science | T8787-100ML | |
| VWR micro vetro di copertura | VWR | 48366067 | 22x22mm |
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.