Viene descritto un protocollo semplificato ed economico per la co-coltura indiretta di cellule endometriali, stromali ed epiteliali. Questo metodo utilizza un'impalcatura fatta in casa per vetrini cellulari, che comprende un anello di supporto superiore su misura per il fissaggio a piastre di coltura cellulare standard a 12 pozzetti, completato da un supporto per vetrini di cellule basali con quattro strutture a forma di bastoncino a forma di L. Questa configurazione facilita la separazione delle cellule endometriali, stromali ed epiteliali, consentendo al contempo la loro interazione attraverso lo scambio di molecole di segnalazione nel terreno di coltura. Uno dei principali vantaggi di questo approccio è la sostanziale riduzione del tempo e dei costi rispetto ai sistemi di co-coltura disponibili in commercio11. L'impalcatura fatta in casa è costruita con materiali facilmente reperibili, riducendo significativamente il costo dell'installazione. Inoltre, il suo design è semplice e consente ai ricercatori di montare e smontare l'impalcatura con facilità, risparmiando così tempo e fatica in laboratorio. Inoltre, l'impalcatura fatta in casa può essere pulita e sterilizzata per molteplici usi, rendendola un'opzione sostenibile ed economica per la ricerca in corso. Questa caratteristica è particolarmente vantaggiosa per gli studi a lungo termine, in cui risultati coerenti e affidabili sono fondamentali.
Le cellule stromali endometriali e le cellule epiteliali svolgono un ruolo fondamentale nel facilitare il successo dell'impianto dell'embrione. In condizioni fisiologiche, le cellule epiteliali endometriali e le cellule stromali nell'endometrio in genere non hanno un contatto diretto. La ricerca sulla decidualizzazione delle cellule stromali endometriali umane ha dimostrato che le cellule epiteliali influenzano il processo deciduale da parte della paracrina. La stretta vicinanza delle cellule epiteliali e stromali consente una comunicazione efficace attraverso la segnalazione paracrina12. Questa interazione è vitale per coordinare i cambiamenti ciclici nell'endometrio, compresa la preparazione per l'impianto e la successiva perdita di tessuto se l'impianto non si verifica11. Sia le cellule epiteliali che quelle stromali esprimono recettori per gli estrogeni e il progesterone, che ne regolano la proliferazione, la differenziazione e le attività secretorie. Il crosstalk epiteliale-stromale assicura che queste risposte siano ben coordinate13. Pertanto, la complessa diafonia tra queste cellule rimane un'area critica di indagine, poiché è essenziale comprendere gli intricati processi che sono alla base della ricettività endometriale e dell'impianto dell'embrione14. Nonostante i significativi progressi nella biologia riproduttiva, i meccanismi dettagliati di comunicazione tra questi tipi di cellule durante l'impianto non sono ancora completamente chiariti15.
Lo scaffold fornisce un modo conveniente per ottenere la co-coltura di due tipi di cellule aderenti. Tuttavia, nel processo di co-coltura a lungo termine, le cellule vetrino continuano a crescere e rinnovarsi nel tempo e le cellule morte cadranno ed entreranno in contatto con le cellule dello strato inferiore, il che potrebbe avere un impatto sulle cellule dello strato inferiore. Inoltre, le cellule che si seminano sul vetrino coprioggetti vengono posizionate a faccia in giù sull'impalcatura. Non si sa se la gravità abbia qualche effetto sullo stato delle cellule. In questa ricerca, due linee cellulari, hESC e Ishikawa, sono state utilizzate per la dimostrazione. Lo scaffold può essere ampiamente utilizzato nella co-coltura di due diversi tipi di linee cellulari aderenti. Inoltre, lo scaffold può essere utilizzato anche come piattaforma per altri composti o mezzi di rilascio di farmaci e come piattaforma di montaggio per vari dispositivi come dispositivi di luminescenza, riscaldamento ed elettrodi.
Qui, presentiamo un sistema di coltura cellulare in vitro affidabile e robusto che utilizza lo scaffold specifico, che è uno strumento utile e conveniente per studiare ulteriormente il meccanismo molecolare delle interazioni tra cellule uterine embrio-materne. Inoltre, abbiamo caratterizzato la fattibilità dello scaffold stabilito come modello per studi di blastocisti/trofoblasto. Questo protocollo consente la costruzione di scaffold adatti mediante stampa 3D e la loro funzione come struttura 3D per le piattaforme di migrazione o invasione in piccoli volumi (piastre a 12 pozzetti), dove diversi fattori possono essere valutati utilizzando sistemi di quantificazione di imaging.
L'uso di linee cellulari consente la standardizzazione del modello per confrontare diverse condizioni, cosa che non è applicabile utilizzando tessuti primari freschi dei villi. Tuttavia, qualsiasi componente della linea cellulare può essere sostituito dalla coltura primaria per la convalida. Incorporando le cellule e i tessuti derivati dai pazienti di interesse, il modello proposto può facilitare la dimostrazione e la modellazione di diverse malattie che sono note per contribuire all'infertilità e al fallimento della gravidanza.
Passaggi critici
In primo luogo, la densità delle cellule di Ishikawa per la co-coltura dovrebbe essere limitata, circa il 60%-70% di confluenza. In secondo luogo, il coprioggetto con le celle deve essere tenuto abbassato. In terzo luogo, la concentrazione di ECM dovrebbe essere inferiore a 3 mg/mL per evitare la formazione di un gel. In quarto luogo, il livello del liquido del terreno nel sistema di co-coltura dovrebbe coprire il vetrino coprioggetti.
Limitazioni
Il modello sopra menzionato comprende le cellule epiteliali endometriali e le cellule stromali; una limitazione dello studio è stata l'uso di cellule di Ishikawa di adenocarcinoma come surrogati di cellule epiteliali invece di cellule primarie. L'integrazione di cellule epiteliali primarie e stromali della stessa paziente replicherebbe le condizioni fisiologiche dell'endometrio umano. Per alcune applicazioni sperimentali, una possibile limitazione riguarda la mancanza di altri tipi di cellule, come le cellule endoteliali e le cellule immunitarie, e non esiste una caratterizzazione della struttura ghiandolare in questo modello per valutare l'impatto interattivo delle ghiandole endometriali su altri tipi di cellule endometriali. Tuttavia, in condizioni fisiologiche, le cellule epiteliali rivelano polarità e questo carattere difficilmente simula condizioni in vitro senza un ambiente luminale uterino. Le cellule stromali endometriali sono sotto il processo deciduale nel ciclo mestruale16,17. Tuttavia, il meccanismo molecolare della decidualizzazione rimane poco chiaro. Diversi fattori, tra cui gli immunociti e le cellule endoteliali, potrebbero svolgere un ruolo nella decidualizzazione. Questo modello fornisce un modo limitato di esaminare il crosstalk indiretto tra cellule stromali ed epiteliali durante il processo deciduale. Inoltre, i livelli e i ruoli dei marcatori biologici durante la decidualizzazione non sono ancora chiari, il che giustifica ulteriori esplorazioni