Il metodo generale di placcatura, coltura e test di funzionalità di base del sistema di coltura epatica coinvolge le comuni tecniche e analisi di coltura cellulare primaria, come illustrato nella Figura 1. L'attacco epatocitario e la percentuale di piacabilità sono stati calcolati il giorno 14 utilizzando l'analisi ImageJ di almeno cinque immagini di citocheratina 18 e colorazione DAPI per pozzetto (Figura 2). Immagini rappresentative di PHH coltivati con cellule feeder sono mostrate nella Figura 3. Le varie densità di semina epatica hanno mostrato differenze visive di confluenza in base alla densità di semina e hanno mantenuto la tipica morfologia epatica e cuboidale per 14 giorni di coltura. Le immagini dei lotti A e B dei donatori di epatociti sono state acquisite per ciascuna densità di semina testata (Figura 4A). La percentuale media di platabilità per il donatore B (89,04% ± 3,99%, 198.552 ± 49.885 PHH) è risultata superiore a quella del donatore A (66,08% ± 6,67%, 146.128 ± 33.063 PHH) in tutte le densità di semina utilizzate (Figura 4B). Il donatore A ha avuto una percentuale di platabilità significativamente più elevata utilizzando 150.000 PHH/pozzetto (76,07% ± 12,87%) rispetto a 250.000-300.000 PHH/pozzetto (62,75% ± 9,64%). Il donatore B non ha mostrato differenze significative nella percentuale di piacabilità degli epatociti. Il donatore B aveva la più bassa piagliabilità epatocitaria (85,78% ± 13,25%) alla più alta densità di semina, 300.000 PHH/pozzetto. Analogamente al donatore A, il donatore B di semina a 150.000 PHH/pozzetto ha avuto la più alta percentuale di piacabilità degli epatociti (94,75% ± 15,07%).
La produzione di albumina e la sintesi dell'urea sono state misurate in tre punti temporali durante il periodo di coltura di 14 giorni e normalizzate agli epatociti attaccati calcolati. Nel complesso, il donatore A ha aumentato la produzione di albumina rispetto al donatore B (41,32 ± 4,58 μg alb/die/106 PHH vs. 34,66 ± 10,03 μg alb/die/106 PHHs) (Figura 5). I donatori A e B hanno avuto la più alta produzione di albumina seminando epatociti rispettivamente a 150.000 PHH/pozzetto, 45,91 ± 5,96 μg alb/die/106 PHH e 48,67 ± 20,44 μg alb/die/106 PHHs. Non sono state osservate differenze significative nella produzione di albumina nelle densità di semina utilizzate. Come affermato da Baudy et al.3, è auspicabile che i sistemi microfisiologici epatici mantengano una produzione costante di albumina e sintesi di urea con meno del 50% di variazione in 14 giorni di coltura. Il coefficiente di variazione (CV) è stato calcolato dividendo la media per la deviazione standard per i giorni 7, 10 e 14. Tutti i campioni sono stati eseguiti in duplicati. Il CV per la produzione di albumina nel periodo di coltura di 14 giorni a 150.000 PHH/pozzetto è stato del 12,24% per il donatore A e del 37,97% per il donatore B, inferiore al criterio del 50% desiderato. Un'elevata varianza nella produzione di albumina è stata osservata sia nel donatore A che nel donatore B quando seminato a 250.000 e 300.000 PHH/pozzetto. A queste densità di semina, entrambi i donatori sperimentano una forte diminuzione della produzione di albumina tra i giorni 7, 10 e 14 della coltura (donatore CV A, 22,49% e donatore B, 45,07%).
La sintesi di urea del donatore B (95,09 ± 18,91 μg di urea/die/106) è risultata aumentata rispetto al donatore A (64,92 ± 4,66 μg di urea/die/106 PHHs) quando si calcola la media dei dati specifici del lotto di PHH per i giorni 7, 10 e 14 (Figura 6). Il donatore B (113,49 ± 37,34 μg di urea/giorno/106 PHH) e il donatore A (69,12 ± 17,06 μg di urea/giorno/106 PHH) hanno avuto la maggiore sintesi di urea in un periodo di coltura di 14 giorni, seminando rispettivamente a una densità di 150.000 PHH/pozzetto e 200.000 PHH/pozzetto. Entrambi i lotti donatori hanno avuto la più bassa produzione di urea e il CV più alto a 300.000 PHH/pozzetto. Non sono state osservate differenze significative nella sintesi dell'urea nelle densità di semina utilizzate. Il CV più basso per la sintesi di urea per il donatore A è stato osservato quando coltivato a 250.000 PPH/pozzetto (23,11%) e 200.000 PHH/pozzetto per il donatore B (28,26%). Come evidenziato da questi risultati, la densità di semina ottimale per un dato lotto di PHH dipende dal livello di confluenza desiderato al momento del saggio e dalla natura dei risultati che vengono misurati; Una maggiore densità di semina potrebbe non essere sempre correlata a un segnale o a una gamma dinamica più elevati.

Figura 1: Diagramma di flusso della placcatura, della coltura e del test funzionale di epatociti con cellule feeder. (A) Le cellule di alimentazione vengono scongelate in uno specifico mezzo di scongelamento (vedi Tabella dei materiali), risospese in un mezzo di placcatura completo (vedi Tabella dei materiali) e le cellule vengono contate. Le cellule vengono diluite, piastrate e incubate per 60 minuti a 37 °C/5% di CO2 . (B) Gli epatociti vengono scongelati in uno specifico mezzo di scongelamento (vedi Tabella dei materiali), risospesi in un mezzo di placcatura completo e le cellule vengono contate. Gli epatociti vengono diluiti e placcati con cellule feeder. Le cellule vengono incubate per 2-4 ore a 37 °C/5% di CO2 , agitando con un movimento N-S-E-W ogni 15 minuti per i primi 60 minuti di coltura. Il terreno di coltura viene sostituito con un terreno di coltura completo preriscaldato per il mantenimento della coltura (vedere la tabella dei materiali). Le colture vengono nutrite quotidianamente. (C) Nei giorni 7, 10 e 14, vengono raccolti campioni di terreno per il test dell'albumina e dell'urea. Dopo la raccolta dei campioni il giorno 14, le cellule vengono fissate e colorate con l'anticorpo Citocheratina 18 (vedi Tabella dei materiali) 16-24 h a 4 °C. Inoltre, vengono incubati in un anticorpo secondario appropriato, lavati e montati con DAPI (vedi Tabella dei materiali) per l'acquisizione e l'analisi delle immagini. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 2: Analisi delle immagini con il software ImageJ. Elaborazione ImageJ delle immagini acquisite. Fase 1: viene applicata una scala a tutte le immagini in base alla barra della scala specifica del microscopio. Passaggio 2: il tipo di immagine viene modificato. Passaggio 3: viene applicato un limite di soglia per selezionare le particelle DAPI. Fase 4: viene eseguita un'analisi delle particelle e viene registrato il conteggio. Passo 5: per determinare il numero di celle di alimentazione collegate, un'immagine unita viene contata utilizzando lo strumento multipunto. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 3: Morfologia di varie densità di semina epatica coltivate con cellule feeder. Immagini rappresentative nei giorni 7 e 14 di PHH coltivati con cellule feeder (50.000 cellule/pozzetto) a densità di semina epatica di 150.000, 200.000, 250.000 e 300.000 PHH/pozzetti. Le immagini sono state scattate utilizzando un obiettivo 10x su un microscopio a contrasto di fase invertito. Barra della scala = 100 μm. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 4: Immunocitochimica fluorescente di varie densità di semina epatica coltivate con cellule feeder. (A) Immagini rappresentative della colorazione della citocheratina 18 (rosso) il giorno 14 a densità di semina epatica di 150.000, 200.000, 250.000 e 300.000 PHH/pozzetti. Due pozzetti per ogni densità di semina sono stati fissati per 30 minuti a 4 °C. I pozzetti sono stati incubati 16-24 ore a 4°C con anticorpo primario a 1:1000. Un anticorpo secondario è stato utilizzato a 1:500 per 30 minuti a 4 °C al buio. Il colorante nucleare DAPI (blu) è stato aggiunto ai pozzetti per 15 minuti a temperatura ambiente. Le immagini sono state scattate utilizzando un obiettivo 10X su un microscopio a fluorescenza invertita. Barra della scala = 100 μm. (B) Epatociti attaccati calcolati e percentuale di piattilità di varie densità di semina epatica calcolate utilizzando ImageJ. *p ≤ 0,05, alla percentuale di platinabilità per 200.000, 250.000 e 300.000 PHH/pozzetto. Le barre di errore rappresentano la deviazione standard (n ≥ 5 immagini per condizione). Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 5: Produzione di albumina di epatociti coltivati con cellule nutritrici. Produzione di albumina da densità di semina epatica a 150.000, 200.000, 250.000 e 300.000 PHH/pozzetto. Le colonne rappresentano la media a 14 giorni di microgrammi di albumina/giorno normalizzati sul totale degli epatociti attaccati. Una linea rappresenta il CV tra i giorni 7, 10 e 14. Le barre di errore rappresentano la deviazione standard (n ≥ 2 pozzetti per condizione con repliche). Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 6: Sintesi dell'urea di epatociti coltivati con cellule feeder. Sintesi dell'urea da densità di semina epatica a 150.000, 200.000, 250.000 e 300.000 PHH/pozzetto. Le colonne rappresentano la media di 14 giorni di μg di urea/giorno normalizzata rispetto al totale degli epatociti attaccati. Una linea rappresenta %CV tra i giorni 7, 10 e 14. Le barre di errore rappresentano la deviazione standard (n ≥ 2 pozzetti per condizione con repliche). Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
| Standard (S) # | Concentrazione (μg/mL) | Soluzione di urea (μL) | Coltura completa (μL) |
| 1 | 100 | 53.3 75 mg/dL di magazzino | 346.7 |
| 2 | 50 | 100 (soluzione S1) | 100 |
| 3 | 25 | 100 (soluzione S2) | 100 |
| 4 | 12.5 | 100 (soluzione S3) | 100 |
| 5 | 6.26 | 100 (soluzione S4) | 100 |
| 6 | 3.125 | 100 (Soluzione S5) | 100 |
| 7 | 1.5625 | 100 (Soluzione S6) | 100 |
| Vuoto | 0 | 0 | 100 |
Tabella 1: Preparazione del campione standard di urea. Utilizzando 75 mg/dL di urea madre, preparare una soluzione di urea da 100 μg/mL. Aliquotare i volumi suggeriti per raggiungere la concentrazione finale per la curva standard.