Name: Monostrati Colonoid umana per studiare le interazioni tra gli agenti patogeni, Commensals ed epitelio intestinale Host (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-04-09T14:45:00.000+00:00
Duration: 7 min 20 s
Description: Scopri come coltivare monostrati di colonoidi umani per studiare le interazioni tra patogeni, commensali ed epitelio intestinale. Questo metodo permette di analizzare la biologia del muco e le prime fasi dell'infezione.

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Quest'opera è stata sostenuta da sovvenzioni NIH P01 AI125181, K01 DK106323 (JGI) e K01 DK113043 (JFA). Ringraziamo James Kaper (Università del Maryland, Baltimora, MD, USA) per la fornitura di e. coli ceppo HS ed EHEC. Riconosciamo anche la fisiologia integrata e Imaging Core della base malattia digestiva Hopkins Conte e traduzione Research Core Center (P30 DK089502) e la spettrometria di massa di Johns Hopkins e Proteomics Core.

Questo protocollo è basato su studi precedentemente pubblicati dagli autori. 6 , 7 , 14 , 15 , 16 la seguente procedura dovrebbe essere effettuata in un armadio di sicurezza biologica sterile utilizzando tecniche asettiche appropriate. Tutti i metodi che coinvolgono campioni umani sono stati approvati dall'istituzionale recensione Board di Johns Hopkins University School of Medicine (IRB NA_00038329).
1. cappotto cella cultura inserti con matrice extracellulare
<ol><li>Preparare 5 mL di soluzione stock collagene IV (1 mg/mL) in acido acetico di 100 mM. Lasciate riposare a 4 ° C per circa 4 h a completamente idrato/dissolvenza.</li>
	<li>Aliquotare il collagene IV soluzione e conservare a 4 ° C (≤ 1 mese) o a-20 ° C (> 1 mese).</li>
	<li>Immediatamente prima del rivestimento, diluire la soluzione madre di collagene IV in acqua di grado sterili per coltura ad una concentrazione finale di 34 μg/mL. Per piastra a 24 pozzetti inserti in coltura cellulare, cappotto ciascuno inserire con 100 μL di soluzione, che corrisponde a 10 μg/cm2.</li>
	<li>Incubare la piastra in un incubatore standard CO di coltura del tessuto2 a 37 ° C per ≥ 2 h, o per comodità, sigillare i bordi della piastra con la pellicola di paraffina e incubare a 4 ° C durante la notte o fino a 1 settimana.</li>
</ol>2. isolare enteroids/colonoids da cultura 3D
Nota: Enteroids o colonoids sono stabiliti dalle biopsie di donatore e mantenute in coltura 3D secondo protocolli standard descritto in precedenza. 14 , 18 brevemente, cripte vengono raccolte da biopsie intestinali o resezioni tramite chelazione e agitazione meccanica. Le cripte sono lavate, raccolte e placcate in BMM. Media di espansione (descritto al punto 4.2) è aggiunto alla cultura e sostituito ogni 2 giorni. Formazione di cultura 3D è visibile nelle ore dopo il placcaggio.
<ol><li>Aspirare il terreno di coltura dalla piastra a 24 pozzetti e sostituire con 1 mL di soluzione raccolta ghiacciata (Vedi Tabella materiali) per pozzetto.</li>
	<li>Utilizzare un raschietto mini cella per sloggiare e break-up il pellet di matrice della membrana dello scantinato, prestando particolare attenzione a qualsiasi materiale vicino ai bordi ben.</li>
	<li>Agitare la piastra su agitatore orbitale a circa 200 rpm, 4 ° C per 30-45 min.</li>
</ol>3. dissociare 3D enteroids/colonoids
<ol><li>Utilizzare una pipetta monocanale P200 o una pipetta multicanale dotato di puntali sterili con filtro per triturare la sospensione cellulare.</li>
	<li>Piscina il suspension(s) delle cellule in un flaconcino di conico da 15 mL. Utilizzare fiale multiple se il volume di sospensione totale è > 6 mL.</li>
	<li>Aggiungere un volume equivalente di Advanced DMEM/F12 mezzo contenente 10 mM HEPES, dipeptide L-alanil-L-Glutammina (1x) e penicillina-streptomicina (1x) (lavaggio medio). Capovolgere la provetta 3 - 4 volte per mescolare. Centrifugare a 300 x g, 10 min, 4 ° C.<ol>
<li>Facoltativamente, aspirare il mezzo di lavaggio e sostituire con 0,5 mL/pozzetto tripsina (Vedi Tabella materiali). Risospendere colonoids con una pipetta P200, richiudere la provetta e posto in un bagno di acqua di 37 ° C per circa 2 min. immediatamente rimuovere il tubo, aggiungere lavaggio medio ad un volume finale di 10 mL, quindi ripetere la centrifugazione come passo 3.3. Nota: Questo passaggio potrebbe essere preferibile se triturazione non si traduce in frammenti di dimensioni.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. la sospensione di enteroid/colonoid di placcatura
<ol><li>Se inserti rivestiti sono stati conservati a 4 ° C, equilibrare in incubatore a 37 °C/5% CO2 coltura tissutale per almeno 30 min prima della placcatura di cella.</li>
	<li>Per ogni inserimento a essere placcato, prepara 1 mL di terreno di espansione caldo (tra 25-37 ° C) (EM) e aggiunta 10 μM Y-27632 e 10 μM CHIR 99021. Nota: EM è composto di Advanced DMEM/F12 contenente B27 (1x), 50% WNT3A condizionata medio, medio RSPO1 condizionata 15%, 10% Noggin condizionata medio, EGF umano di 50 ng/mL, 500 nM A-83-01, 10 μM SB 202190, antibiotico/antimicotico cocktail (1x), 10 mM HEPES, L-alanil-L-Glutammina dipeptide (1x) e penicillina-streptomicina (1x) (Vedi Tabella materiali).</li>
	<li>Aspirare il mezzo di lavaggio dal tubo contenente il pellet cellulare e risospendere in un volume di EM sufficienti per produrre almeno 100 μL/inserto.</li>
	<li>Aspirare la soluzione di collagene IV da ogni inserto e lavare due volte con 150 µ l del mezzo lavaggio per inserto.</li>
	<li>Dispensare 600 μL di EM nello spazio sotto ogni inserto.</li>
	<li>Pipettare 100 µ l di sospensione cellulare in ogni inserto.</li>
	<li>Riporre la piastra nell'incubatore di coltura del tessuto e lasciare riposare per almeno 12 ore. Nota: Evitare di scuotere o acutamente inclinando la piastra per evitare la distribuzione irregolare di frammenti di colonoid sulla membrana inserto.</li>
	<li>Monitorare l'adesione cellulare e diffusione per formare un monostrato confluente inserendo la piastra su un microscopio ottico a contrasto di fase sotto un 2.5 x-10 x lente dell'obiettivo.</li>
	<li>Dopo 1-2 giorni, la maggior parte frammenti dovrebbero rispettare la matrice del collagene. Aggiornare il terreno di coltura e interrompere il trattamento con Y-27632 e CHIR 99021. Continuare ad aggiornare il mezzo ogni 2-3 giorni fino a confluenti. Confluency viene generalmente raggiunta in 7-10 giorni.</li>
</ol>5. misurare la resistenza elettrica transepiteliale
<ol><li>Collegare i cavi degli elettrodi e accendere il voltohmmeter epiteliale (EVOM). Verificare che la funzione di misurazione è impostata su ohm.</li>
	<li>Immergere le punte dell'elettrodo brevemente in etanolo al 70% e asciugare con un tessuto di laboratorio. Equilibrare l'elettrodo in 5 mL di mezzo di lavaggio per circa 5 min.</li>
	<li>Immergere la punta dell'elettrodo più corta nel mezzo di inserto e orientare la punta dell'elettrodo più lungo nella piastra ben inferiore. Mantenere l'elettrodo in posizione completamente verticale fino a quando la lettura di EVOM è relativamente stabile, o per non più di 60 s. Nota: Se l'elettrodo è inclinato lontano dalla verticale, o impropriamente all'altezza di punta, la punta più corta può entrare in contatto con e perturbare il monostrato cellulare.</li>
	<li>Confronta le misure EVOM al valore ottenuto da un inserto senza cellula sommerso nel terreno di coltura per valutare i progressi verso la confluenza o differenziazione.</li>
</ol>6. differenziazione dei monostrati confluenti di enteroid/colonoid
<ol><li>EM di Exchange per mezzo di differenziazione (DM) e continuare ad aggiornare media ogni due giorni fino al giorno 5. DM è EM che manca WNT3A, RSPO1, A-83-01 e SB 202190.</li>
	<li>Continuare a monitorare TER per verificare che la differenziazione sta procedendo come previsto. TER continuerà ad aumentare nei giorni 1-5 di differenziazione. Monostrati possono continuare ad aumentare TER e mantenere la redditività oltre 5-6 ° giorno ma esibiscono la massimale e più riproducibili risultati quando utilizzato al giorno 5-6.</li>
</ol>7. batterica infezione con commensali o patogeni di Escherichia coli
<ol><li>Un giorno prima di compiere l'infezione, lavare e nutrire gli strati monomolecolari con antibiotico-free EM o DM.</li>
	<li>Utilizzare un ciclo di microbiologia sterile per raschiare la superficie di uno stock di glicerolo batterica congelati e inoculare 2 mL di brodo LB delicatamente. Il tubo di trasferimento ad un livello di agitazione incubatore a 37 ° C per 12-16 h.</li>
	<li>Diluire 50 μL della cultura starter in 5 mL di brodo fresco di LB (1: 100) e continuare l'incubazione con agitazione per 90 min. Questo produrrà una cultura di fase di log con una densità di 105-106 unità formanti colonie (cfu) / mL.<ol>
<li>Facoltativamente, confermare la concentrazione batterica tramite la misura di densità ottica a 600 nanometro (OD600) di uno spettrofotometro.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Rotazione verso il basso la coltura batterica a 12.000 x g per 10 min, rimuovere il supernatante e risospendere batteri antibiotico-libero EM o DM a una concentrazione finale di 107 cfu/mL.</li>
	<li>Aggiungere 10 μL di sospensione batterica all'inserto (concentrazione finale 106 cfu/mL). Pipettare lentamente a mescolare e non disturbare lo strato di muco extracellulare.</li>
	<li>Restituire la piastra per un incubatore di coltura del tessuto per il periodo di infezione desiderata.</li>
</ol>8. fissazione per preservare e immunostain muco
<ol><li>Ascensore la coltura delle cellule consente di inserire la piastra a 24 pozzetti, invertendo attentamente su una carta velina laboratorio per rimuovere il mezzo apicale e pulire via liquido esterno aggrappato all'inserto.</li>
	<li>In una nuova piastra a 24 pozzetti, immergere l'inserto in una soluzione di 1:3 di acido acetico glaciale in etanolo assoluto (soluzione di Clarke) per 10 min a temperatura ambiente.</li>
	<li>Invertire l'inserto per rimuovere il fissativo e reidratare le cellule in 1X PBS per 10 minuti procedere con protocolli standard che immunostaining.</li>
	<li>Usare una lama di rasoio per tagliare intorno al perimetro della membrana inserto. Trasferire la membrana di un vetrino per microscopio usando il forcipe e apporre un coprioggetto con mezzo di montaggio.</li>
</ol>9. preparazione dei lisati cellulari per immunoblotting
Nota: Eseguire la procedura seguente sul ghiaccio o in una stanza fredda.
<ol><li>Medio di aspirare e lavare inserire una volta con PBS.</li>
	<li>Aggiungere 150 μL lysis buffer contenente inibitori della proteasi (Vedi tabella materiali) sull'inserto e lasciare riposare 5-10 min buffer di lisi contiene 50 mM Tris pH 8, 150 mM NaCl, 1% IGEPAL CA-630, 0,5% sodio desossicolato, 0.1% SDS, inibitore della proteasi di 1: 100 cocktail.</li>
	<li>Usate un raschietto mini cella per rimuovere le cellule dall'inserto, quindi utilizzare una pipetta P200 per triturare brevemente la sospensione e il trasferimento ad un tubo del microcentrifuge.</li>
	<li>Sottoporre ad ultrasuoni la sospensione con 5 x 1 s Pulse ampiezza 20% con un microtip sonda (Vedi Tabella materiali).</li>
	<li>Aggiungere tampone di caricamento SDS-PAGE, se si esegue immediatamente l'elettroforesi, o aliquota e memorizzare lisati a-20 ° C.</li>
</ol>

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</ol>

Gli autori non hanno nulla a rivelare.

I parametri critici per la formazione di successo di enteroid/colonoid monostrati includono 1) sano, proliferando 3D culture come materia prima; 2) ricoprire la superficie di inserto di cultura cellulare con collagene umano IV prima del monostrato semina; 3) frammentazione del 3D culture meccanicamente o enzimaticamente, ma non a livello della singola cellula.
Durante l'isolamento di 3D enteroids/colonoids, la velocità di agitazione ottima può variare a seconda del diametro di rotazione di un modello dato shaker. L'intento è non solo agitare la piastra per una miscelazione efficiente, ma anche evitare spruzzi la sospensione cellulare sul coperchio della piastra o in pozzetti adiacenti. Periodi di incubazione di < 30 min possono produrre residui BMM aggrappato alle cellule, che possono ostacolare l'attaccamento e la formazione di strati monomolecolari della cellula uniforme quando placcato su inserti. Incubazione estesa (≥ 1h) resa di attuabilità delle cellule significativamente in diminuzione.
Il grado di triturazione per dissociare 3D enteroids/colonoids necessaria può variare con destrezza di rigidità e utente di pistone. L'esame periodico del contenuto bene su un microscopio ottico a contrasto di fase è consigliabile per determinare frammento uniformità durante la triturazione, con l'obiettivo di circa 30 celle per frammento. In luogo di o oltre a triturazione, la sospensione può essere digerita brevemente con tripsina per ottenere più piccoli frammenti uniforme. Digest di tripsina può essere desiderabile se monostrati contengono una grande percentuale di 3D-come le strutture tra un altrimenti singolo strato epiteliale. Tuttavia, dissociazione di singole cellule non è desiderabile come questo riduce significativamente l'attuabilità delle cellule. Un pozzo di enteroids/colonoids coltivate in una gocciolina BMM 35 μL sarà generalmente sufficiente per popolare 2-3 inserti, ma questo fattore può variare a seconda del numero e la dimensione media di enteroids/colonoids.
Colonoid monostrati possono assorbire un volume considerevole del mezzo apicale come si differenziano. Questo può essere aggirato mediante l'applicazione di ulteriori DM alla camera di inserto superiore (150-200 μL), anche se parziale essiccazione della camera superiore non sembra influenzare negativamente la redditività dello strato monomolecolare o funzione nelle analisi a valle. Dopo circa 4-5 giorni di differenziazione, colonoid monostrati sviluppano muco extracellulare che può essere visibile come materiale di spessore/gelatinoso sulla superficie delle cellule dopo l'attenta aspirazione del DM.
Per l'interazione con lo strato esterno muco EHEC, usiamo ordinariamente il periodo di titolo ed incubazione batterico specificato nel protocollo. Tuttavia, unici ceppi batterici inizialmente devono essere analizzati a più concentrazioni e periodi di incubazione per determinare i parametri appropriati per l'effetto desiderato.
Durante la fissazione di muco, aspirando il mezzo apicale probabilmente rimuoverà la maggior parte del livello extracellulare muco non collegato. Pertanto, è importante a riversare attentamente il mezzo. Se il supporto è mantenuto nell'inserto dalla tensione superficiale, è possibile utilizzare l'angolo di un fazzoletto di carta piegato laboratorio per rompere la tensione superficiale e stoppino via la maggior parte del mezzo. Dopo la fissazione e colorazione, lo strato di muco può essere sloggiato involontariamente o appiattito mentre montaggio un coprioggetto sopra l'inserimento del filtro. Per mantenere l'altezza di muco, posizionare il filtro su una goccia di supporti di montaggio e posizionare con cura il coprioggetto sul filtro. Non toccare o premere giù il coprioggetto come questo può appiattire significativamente lo strato di muco.
Per formare un monostrato polarizzato da cellule in coltura 3D, è necessario per riprodurre l'interazione tra le integrine di membrana basolaterale delle cellule epiteliali intestinali e proteine della matrice extracellulare (ECM). Laminina, collagene IV, fibronectina e una matrice di proteoglicani costituiscono l'ECM epiteliale intestinale. 21 , 22 abbiamo confrontato umano cellule derivate laminina, fibronectina, collagene IV e BMM murino-derivati come inserto rivestimenti. Solo collagene IV supportato la formazione di stabili, a lungo termine (fino a 4 settimane) monostrati confluenti di enteroid/colonoid (figure 1-2). Piccole macchie di crescita simil-monostrato sono stati ottenuti su ciascuna delle altre matrici testati, ma queste regioni non è riuscito a progredire al confluency. Uso di collagene umano IV come il surrogato di ECM ha un certo numero di vantaggi. BMM derivato da Engelbreth-Holm-Swarm (EHS) cellule di sarcoma murino non sono di origine umana, mentre il collagene umano IV è commercialmente disponibile e generalmente più conveniente. Inoltre, il BMM è una miscela complessa delle proteine con variabilità intrinseca e può contenere i fattori di crescita secernuti dal sarcoma che influenzano l'espressione genica. 23
Interazioni tra cellule epiteliali intestinali e l'ECM sottostante in restituzione epiteliale intestinale è ancora in modo incompleto capiti. L'importanza del collagene IV, ma non laminin, come un ligando di adesione per i colonocytes umani24 e rinforzatore della cripta intestinale delle cellule epiteliali restituzione25 è stato suggerito usando gli anticorpi contro il collagene IV che ha impedito di allegato . Epiteliale-espresso β1-integrina sembra essere importante per l'interazione di ECM, come un anticorpo specifico per β1-integrina bloccato significativamente l'adesione dei colonocytes di tipo collageno di IV. 24 mentre collagene IV fornisce un affidabile ECM per enteroid/colonoid monostrato formazione sugli inserti, epiteliali rimodellamento dell'ECM nel corso del tempo non è ancora stata valutata in questo modello, né ha l'influenza di miscele di ECM più complesse e definite di collagene IV, laminina e fibronectina.
Umana enteroids/colonoids in formato monostrato (figure 1-4) consentire manipolazioni e campionamento che sarebbe ingombrante o impossibile da realizzare utilizzando 3D incorporati matrice culture. 3D enteroids/colonoids variano in dimensione, complessità strutturale e luminal volume, e così microinjection dei microbi o piccole molecole sono difficili da quantificare con precisione. Inoltre, in contrasto con gli strati monomolecolari (tabella 1), 3D culture impediscono l'accesso diretto su entrambe le superfici luminale e basolaterale per misurare ioni, sostanze nutritive, citochine o secreti fattori associati ai processi fisiologici o patofisiologici . Confluency (figure 1-2) è una delle proprietà principali di strato monomolecolare del enteroid/colonoid necessaria per stabilire non solo i gradienti fisiologici delle sostanze nutrienti, ioni e altre macromolecole,16 ma anche la creazione della barriera corretta tra il microbiota luminal e ambienti serosal popolate delle cellule mesenchimali/immunitario sterili. Questi aspetti sono importanti da considerare per gli studi futuri che incorporano monostrati di enteroid/colonoid con tipi di cellule mesenchimali, immuni o neuronale per costruire modelli fisiologici più complessi.
Noti limitazioni del modello di inserto cultura cellulare descritto qui includono mancanza di forze fisiche come fluido shear stress e tratto/compressione meccanica (peristalsi) e l'assenza di un ambiente anaerobico apicale normalmente vissuto da intestinale epiteli in vivo. Questi elementi hanno il potenziale per essere affrontato con più sofisticate piattaforme di microphysiological,26 , ma richiedono anche ulteriori spese, attrezzature e competenze per implementare. Colture monostrato e 3D sono anche senza interazioni con o contributi dal microbioma intestinale, popolazioni di cellule stromali e il sistema immunitario a meno che questi componenti sono volutamente aggiunto.
Applicazioni future di strato monomolecolare del enteroid/colonoid il collagene IV-rivestito cella cultura inserti possono includere altri studi di interazione microbica patogena o commensale, l'assorbimento del farmaco o sostanza nutriente, tossicità, metabolismo e funzione di barriera e funzionale potenziamento catalizzata dalla co-cultura con tipi aggiuntivi delle cellule intestinali. Valutazioni possono essere realizzate solo all'interno di epiteli di donatori sani, ma anche da individui con mutazioni genetiche o disturbi intestinali, purché i fenotipi in vivo sono stabiliti sia conservato nei ex vivo enteroid/colonoid cultura.

Colonoids, enteroids e organoids intestinale hanno portato a molti progressi nella comprensione comportamento delle cellule staminali, sviluppo intestinale, funzione di barriera/trasporto e differenziazione cellulare. 1 tuttavia, 3D cultura limita lo studio dell'interazione epiteliale-patogeno ospite perché il lume non è direttamente accessibile ai batteri o fattori di virulenza a meno che le strutture chiuse sono sottoposti a microiniezione. 2 , 3 inoltre, secreto materiali come piccole molecole, proteine, o muco non può essere facilmente provato dalla cultura 3D per l'analisi a valle. L'impatto di agenti patogeni su barriera epiteliale funzione ionica e4 trasporto5 è stata valutata in 3D cultura usando coloranti fluorescenti e microscopia time-lapse, ma gli strati monomolecolari coltivati su supporti di coltura del tessuto permeabile sono suscettibili di tecniche aggiuntive quali TER misurazione e registrazione Morsetto tensione/camera di Ussing. 6 , 7
Numerose pubblicazioni hanno descritto i protocolli per la cultura 2D o monostrato di enteroids/colonoids. Materiali trovati per promuovere l'adesione delle cellule epiteliali includono idrogeli di collagene, gelatina di 0,1%9 8,,10 strato sottile della membrana dello scantinato derivata sarcoma murino matrix (BMM),11,12, 13 e collagene umano IV. 6 , 7 , 14 , 15 , 16 , 17 Seeding approcci includono la frammentazione meccanica pipettando6,14,15 e/o dissociazione dei fattori di adesione delle cellule con tripsina,10,11 Dispase,13 o EDTA. 9 alcuni protocolli utilizzano plasticware di coltura del tessuto poroso per semina, ma questo limita l'accesso basolaterale, così la maggior parte delle applicazioni dipendono da inserti di coltura del tessuto permeabile. Documentazione di formazione stabile monostrato confluente e manutenzione varia ampiamente fra le pubblicazioni. Inoltre, crescita e differenziazione composizioni multimediali per culture umane differiscono fra i vari gruppi e continuano a evolversi come i ricercatori più adottano e regolare la metodologia per soddisfare la loro applicazione e le risorse disponibili.
Per risolvere le limitazioni della cultura epiteliale intestinale 3D in studi di interazione ospite-patogeno, presentiamo un protocollo modificato per la conversione 3D umano enteroids o colonoids in un monostrato. Dopo aver raggiunto la confluenza in uno stato immaturo simile alla cripta, ritiro di fattori di crescita WNT3A, RSPO1 e gli inibitori A-83-01 e SB 202190 conduce alla differenziazione rappresentativa del piccolo del villo intestinale o superficie epitelio colico. Descriviamo la matrice ideale, collagene umano di tipo IV, per ricoprire gli inserti e ottenere frammenti uniforme di enteroid o colonoid per la placcatura. Dimostriamo che questo protocollo produce un monostrato confluente con un alto Colonoid TER. monostrati secernono uno strato di muco denso apicale, che consente per gli studi ex vivo dell'interazione patogeno-muco mediante immunoblotting o immunostaining. Inoltre è descritta una procedura di fissazione modificate per preservare lo strato di muco colica per immunostaining. Questo metodo si propone di fornire un modello trattabile per studiare le interazioni ospite-patogeno intestinale più presto dopo l'infezione.

<table><tbody><tr><td>2-Ammino-2-(idrossimetil)-1,3-propandiolo</td><td>Sigma</td><td>T4661</td><td>Tris base, Componente del tampone di lisi</td></tr><tr><td>A-83-01</td><td>Tocris</td><td>2939</td><td>ALK4/5/7 Inibitore</td></tr><tr><td>Acido acetico, glaciale</td><td>Fisher Scientific</td><td>A38</td><td></td></tr><tr><td>Advanced DMEM/F12</td><td>Life Technologies</td><td>12634-010</td><td>Componente del mezzo di crescita</td></tr><tr><td>Alexa Fluor 488 falloidina</td><td>Life Technologies</td><td>A12379</td><td>Sonda fluorescente per F-actina</td></tr><tr><td>Cocktail antibiotico/antimicotico</td><td>Invivogen</td><td>ant-pm-2</td><td>Primocin (100x)</td></tr><tr><td>B27, 50x</td><td>Life Technologies</td><td>17504-044</td><td>Componente del mezzo di crescita</td></tr><tr><td>Inserti per colture cellulari</td><td>Corning</td><td>3470</td><td>Transwell, membrana PET, 0,4 &mu; m pore, piastra a 24 pozzetti</td></tr><tr><td>CHIR 99021</td><td>Tocris</td><td>4423</td><td>GSK3&beta; inibitore</td></tr><tr><td>Click-iT Plus EdU Alexa Fluor 594 Kit di imaging</td><td>Life Technologies</td><td>C10639</td><td></td></tr><tr><td>Collagene IV, da placenta umana</td><td>Sigma</td><td>C5533</td><td></td></tr><tr><td>Soluzione di raccolta di organoidi Cultrex Trevigen</td><td></td><td>3700-100-01</td><td>Depolimerizza la matrice</td></tr> <tr><td>della membrana basaleEnteroemorragico Escherichia coli (EHEC)</td><td>Kaper lab, Università del Maryland</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Voltohmmetro epiteliale</td><td>World Precision Instruments</td><td>EVOM2</td><td></td></tr><tr><td>Elettrodo voltohmmetro epiteliale</td> World <td>Precision Instruments</td><td>STX3</td><td></td></tr><tr><td>Escherichia coli ceppo HS</td><td>Kaper lab, Università del Maryland</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Etanolo, assoluto</td><td>Pharmco</td><td>111000200</td><td></td></tr><tr><td>FluorSave Terreno di montaggio</td><td>Millipore</td><td>345789</td><td>Per il montaggio della membrana dell'inserto sul vetrino del microscopio</td></tr><tr><td>GlutaMAX</td><td>Life Technologies</td><td>35050-061</td><td>L-alanil-L-glutammina dipeptide, 200 mM</td></tr><tr><td>HEK293T/Noggin-Fc linea</td><td>cellulare van den Brink lab, Tytgat Institute for Liver and Intestinal Research</td><td></td><td>Per la produzione di Linea</td></tr><tr><td>cellulare HEK293T/RSPO1-Fc-HA</td><td></td><td></td> per la <td>produzione di terreno condizionato con Rspondin-1</td></tr><tr><td>HEPES, 1 M</td><td>Life Technologies</td><td>15630-080</td><td>Componente del terreno di coltura</td></tr><tr><td>Heraeus Multifuge X1R Centrifuga</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>75004250</td><td></td></tr><tr><td>Hoechst 33342</td><td>Life Technologies</td><td>H3570</td><td>Fluorescente colorante nucleare</td></tr><tr><td>Fattore di crescita epidermico umano (EGF)</td><td>R& D Systems</td><td>236-EG-01M</td><td>Componente del terreno di crescita</td></tr><tr><td>IGEPAL CA-630</td><td>Sigma</td><td>I8896</td><td>Componente del tampone di lisi</td></tr><tr><td>Microscopio ottico per colture cellulari invertite</td><td>Olympus</td><td>CKX51</td><td></td></tr><tr><td>LB broth</td><td>EMD Millipore</td><td>1.10285.0500</td><td></td></tr><tr><td>Linea cellulare L-WNT3A</td><td>ATCC</td><td>CRL-2647</td><td>Per la produzione di terreno condizionato Wnt3a</td></tr><tr><td>Matrigel, fattore di crescita ridotto</td><td>Corning</td><td>356231</td><td>Matrice della membrana basale per coltura 3D</td></tr><tr><td>Mini raschietto cellulare</td><td>United BioSystems</td><td>MCS-200</td><td></td></tr><tr><td>MUC2 anticorpo, monoclonale di topo</td><td>Abcam</td><td>ab11197</td><td>Utilizzare in 1:100 per l'immunocolorazione, 1:500 per l'immunoblotting</td></tr><tr><td>MUC2 shRNA particelle lentivirali</td><td>GE Dharmacon</td><td>RHS4531</td><td>GIPZ lentivirale shRNA, ID: 4583</td></tr><tr><td>Agitatore orbitale</td><td>Grant Instruments</td><td>PSU-10i</td><td></td></tr><tr><td>Penicillina-streptomicina, 100x</td><td>Life Technologies</td><td>15140-122</td><td>Componente del terreno di crescita</td></tr><tr><td>Soluzione salina tamponata con fosfato</td><td>Corning</td><td>21-031</td><td></td></tr><tr><td>Sonicatore a sonda con micropunta</td><td>Branson Ultrasonics</td><td>450</td><td></td></tr><tr><td>Cocktail di inibitori della proteasi per cellule di mammifero</td><td>Sigma</td><td>P8340</td><td>Componente del tampone di lisi</td></tr><tr><td>SB 202190</td><td>Tocris</td><td>1264</td><td>p38 Inibitore MAPK</td></tr><tr><td>Cloruro di sodio</td><td>Sigma</td><td>S3014</td><td>Componente del tampone di lisi</td></tr><tr><td>Dexicolato di sodio</td><td>Sigma</td><td>D6750</td><td>Componente del tampone di lisi</td></tr><tr><td>Dodecil solfato di sodio</td><td>Sigma</td><td>L3771</td><td>Componente del tampone di lisi</td></tr><tr><td>TrypLE Express, 1x</td><td>Life Technologies</td><td>12605-010</td><td>Tripsina, per digerire frammenti enteroidi/colonoidi Anticorpo</td></tr><tr><td>vinculina, coniglio monoclonale</td><td>Abcam</td><td>ab129002</td><td>Utilizzare in scala 1:1000 per l'immunoblotting</td></tr><tr><td>Acqua, grado di coltura tissutale, filtrata sterile</td><td>Corning</td><td>25-055</td><td></td></tr><tr><td>Y-27632</td><td>Tocris</td><td>1254</td><td>Inibitore RhoA/ROCK</td></tr></tbody></table>

monostrati colonoid umana per studiare le interazioni tra gli agenti patogeni, commensals ed epitelio intestinale host

Human Colonoid Monolayers to Study Interactions Between Pathogens, Commensals, and Host Intestinal Epithelium

3-dimensionale (3D) enteroid o colonoid culture umane derivate da cellule staminali base cripta sono attualmente il modello più avanzato ex vivo dell'epitelio intestinale. Grazie alle strutture chiuse e significativa supporto matrice extracellulare, culture 3D non sono l'ideale per gli studi di ospite-patogeno. Enteroids o colonoids può essere coltivata come monostrati epiteliali sulle membrane di coltura del tessuto permeabile per consentire la manipolazione di entrambi luminal e superfici di basolaterale delle cellule e fluidi d'accompagnamento. Questa mobilità ridotta superficie luminal facilita la modellazione interazioni epiteliali batterico-ospite ad esempio la possibilità di muco-degradanti di enteroemorragica e. coli (enteroemorragico EHEC) su epitelio colico. Un metodo per frammentazione di cultura 3D, monostrato semina e transepiteliale misurazioni di resistenza elettrica (TER) per monitorare i progressi verso la confluenza e differenziazione sono descritti. Differenziazione di monostrato Colonoid produce muco secernuto che possa essere studiata mediante tecniche di immunofluorescenza o immunoblotting. Più in generale, enteroid o colonoid gli strati monomolecolari attivare una piattaforma fisiologicamente rilevanti valutare le popolazioni di cellule specifiche che possono essere mirate da patogeno o commensale microbiota.

Culture umane di enteroid e colonoid sono cresciute come strutture 3D, poi dissociate e frammentate per placcatura su inserti di cultura cellulare rivestite con IV collagene umano. Lo stato di avanzamento della formazione dello strato monomolecolare facilmente monitorato su base giornaliera tramite microscopia del campo luminoso, immunofluorescenza che macchia (Figura 1) e da un costante aumento nella resistenza elettrica transepiteliale (TER) (Figura 2), che riflette la permeabilità delle giunzioni strette a ioni e correla con la confluenza dello strato monomolecolare. Il TER di un inserto di 24 pozzetti vuoto è di circa 50-100 Ω·cm2e dopo aver raggiunto la confluenza aumenta a circa 400-500 Ω·cm2. Tutte le cellule epiteliali in monostrati confluenti sono collegate da complessi giunzionali rilevati dall'anello F-actina nel perimetro della cella (Figura 1). Monostrati in piena crescita fattore media rappresentano l'epitelio cripta-come proliferativa composto principalmente da attivamente divisione delle cellule che incorporano i nucleosidi analogici EdU (Figura 2). Ritiro dei fattori di crescita WNT3A e RSPO1 promuove la differenziazione, che conduce alle culture del villo-come privi di cellule proliferanti. Monostrati differenziati contengono enterociti (enteroids) o colonocytes (colonoids) e sviluppano le cellule epiteliali intestinali specializzate come è stato dimostrato in 3D culture,18 compreso le cellule di calice ed enteroendocrine. 15 strati monomolecolari differenziato anche dimostrano un significativo aumento in TER (&gt; 1000 Ω·cm2) (Figura 2), che indica mature giunzioni strette.
In fisiologia umana normale, lo strato epiteliale intestinale separa le sostanze nutrienti e lo spazio di luminal microbo-arricchita dall'ambiente serosal sterile. L'epitelio regola strettamente il cross-talk tra questi due compartimenti. Enteroid e colonoid gli strati monomolecolari preservare questa proprietà di compartimentalizzazione importante come dimostra l'analisi di proteomica in tabella 1. Ci sono differenze sostanziali tra la composizione della proteina in apicale e basolaterale condizionata media raccolti da monostrati enteroid differenziato. Accesso a entrambi i lati apicali e basolaterale permette di collezione di entrambi i surnatanti in modo dipendente dal tempo per la misurazione della secrezione differenziale di altre molecole come le citochine e chemochine. 15 , 17
Gli strati monomolecolari sono conveniente e altamente riproducibili modelli per rilevare i cambiamenti nell'espressione della proteina mediante immunoblotting e immunostaining. Così, cambia in mucina 2 (MUC2) espressione di shRNA atterramento (KD) può essere rilevato utilizzando entrambe le tecniche (Figura 3). La trasduzione di shRNA è stata eseguita su 3D colonoids e mantenuta in media selezione antibiotica. Dopo aver verificato il KD, colonoids può essere continuamente mantenuto come culture 3D o placcato come strati monomolecolari per scopi sperimentali. Inoltre, MUC2 KD non pregiudica l'efficienza della formazione dello strato monomolecolare rispetto alla linea parentale colonoid wild-type. Collezione di monostrati per immunoblotting è semplice e simile ai protocolli descritti per le linee di cellule epiteliali umane dell'adenocarcinoma-derivato. In genere, circa 50 µ g o più di proteine totali può essere estratta da un monostrato di inserto-cresciuta di singolo 0,33 cm2 . Come mostrato nella Figura 3, MUC2 è appena rilevabile negli strati monomolecolari di colonoid (UD) WT indifferenziati ma è altamente espressa negli strati monomolecolari WT (DF) differenziati. MUC2 è di sotto del livello di rilevazione negli strati monomolecolari della colonoid sia UD e DF trasformata con shRNA MUC2.
Importante, monostrati sono un modello adatto per studiare le interazioni ospite-microbica sulla superficie apicale del epithelia. Colonoid monostrati formano uno spesso strato di muco MUC2-positiva associato al momento di differenziazione che non è facilmente pervaso da commensal batteri Escherichia coli HS (Figura 4), simili a quello che è stato suggerito nel colon umano normale. 19 tuttavia, enteroemorragica e. coli enteroemorragico (EHEC), un agente patogeno umano del colon, ha dimostrato di avere la capacità di distruggere lo strato di muco associata MUC2-arricchita per raggiungere la superficie apicale dell'epitelio (Figura 4). 14 , 20 restanti MUC2 solo è presente all'interno delle cellule di calice.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59357/59357fig1.jpg"> Figura 1: Istituzione di umani monostrati di enteroid/colonoid. (A) esempio di colonoid frammenti dopo la dissoluzione del BMM e triturazione. (B) esempio di inserimento immediatamente dopo il placcaggio colonoid frammenti. Scala bar (A-B) = 200 μm. Proiezione di intensità massima rappresentante (C) e (D) confocale ottico Z-sezione con le proiezioni ortogonali corrispondenti mostrano che colonoid frammenti seminate su collagene umano rivestite con IV filtri forma le isole più monostrato 2-4 giorni post-semina. Aree senza cellula (asterisco) sono identificabili dall'assenza di entrambi nucleare (Hoechst 33342, blu) e apicale F-actina (falloidina, verde) colorazione sia C e D. rappresentante proiezione di massima intensità (E) ed (F) confocale ottico sezione con le proiezioni ortogonali corrispondenti mostrano un monostrato confluente colonoid con superficie apicale continua rilevato di F-actina immunostaining circa 1 settimana post-semina. (G) ad alto ingrandimento di un rappresentante di intensità massima proiezione e sezione ottica confocale (H) con le corrispondenti proiezioni ortogonali mostrano che le cellule negli strati monomolecolari confluenti colonoid formano il perijunctional di F-actina anelli (freccia bianca) e un bordo di spazzola apicale immaturi (teste di freccia gialla). Scala bar (C-H) = 20 μm. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59357/59357fig1large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59357/59357fig2.jpg"> Figura 2: valutazione di differenziazione enteroid/colonoid monostrato. (A) EdU (rosso) incorporazione dimostra una progressiva perdita di proliferazione durante la differenziazione dello strato monomolecolare del digiuno. (B) medio TER misure negli strati monomolecolari confluenti del digiuno in mezzo di espansione o di differenziazione. Barre di errore rappresentano SEM. UD, indifferenziato; DF, differenziato. I numeri corrispondono ai giorni sotto la condizione specificata; UD1 era il primo giorno di confluency, circa 1 settimana dopo la semina. (C) gli strati monomolecolari digiunale UD hanno cellule ampie, più brevi e un bordo di meno-mature apicale spazzola di actina-basato di strati monomolecolari DF 5 giorno del digiuno. Scala bar (A, C) = 50 μm. Tutti gli strati monomolecolari erano raffigurati almeno 1 settimana post-semina ed erano confluenti prima dell'inizio di differenziazione. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59357/59357fig2large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59357/59357fig3.jpg"> Figura 3: Colonoids di tipo selvaggio e shRNA trasdotte atterramento (KD) colonoids ogni monostrati confluenti forma. (A) immagini rappresentative di monostrato confluente umano colonoid wild type (WT) differenziano per 5 giorni e (B) allo stesso modo coltivato monostrati derivata da culture colonoid MUC2 KD. Scala bar (A-B) = 50 μm (C) rappresentante immunoblot di culture colonoid trasformate con shRNA strapazzata o shRNA MUC2 dimostra che i cambiamenti nell'espressione di proteine a causa di KD possono essere quantificati da immunoblot. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59357/59357fig3large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59357/59357fig4.jpg"> Figura 4: Enteroid/colonoid monostrati sono modelli adatti per studiare le interazioni di luminal microbo-host. (A) intensità massima rappresentante proiezione e sezione ottica ortogonale di un monostrato di colonoid viene illustrato lo spesso strato di muco apicale MUC2-positivo che non è permeabile ad Escherichia coli HS (frecce nere) seduto presso il muco apicale superficie. Il monostrato è stato infettato per 6 ore con 106 cfu/mL HS. (B) proiezione intensità massima rappresentante di colonoid umano monostrato apically infettato da EHEC (106 cfu/mL, 6 ore). Scala bar (A-B) = 50 μm. (C) misure di intensità di MUC2 immunofluorescenza mostrano una diminuzione significativa in MUC2 negli strati monomolecolari colonoid EHEC-infettati rispetto ai comandi non infetti. Barre di errore rappresentano SEM. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59357/59357fig4large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>Proteina</td>
			<td>Numero di accessione</td>
			<td>Abbondanza di peptide</td>
		</tr>
<tr>
<td>Basolateral Media</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
<tr>
<td>proteina legante dell'acido grasso, fegata [Homo sapiens]</td>
			<td>NP_001434.1</td>
			<td>1299</td>
		</tr>
<tr>
<td>profilina-1 [Homo sapiens]</td>
			<td>NP_005013.1</td>
			<td>797</td>
		</tr>
<tr>
<td>precursore dell'apolipoproteina A-IV [Homo sapiens]</td>
			<td>NP_000473.2</td>
			<td>744</td>
		</tr>
<tr>
<td>ecto-ADP-queuine 4 precursore [Homo sapiens]</td>
			<td>NP_066549.2</td>
			<td>633</td>
		</tr>
<tr>
<td>gliceraldeide-3-fosfato deidrogenasi isoforma 1 [Homo sapiens]</td>
			<td>NP_002037.2 (+ 1)</td>
			<td>616</td>
		</tr>
<tr>
<td>serotransferrin precursore [Homo sapiens]</td>
			<td>NP_001054.1 (+ 1)</td>
			<td>572</td>
		</tr>
<tr>
<td>precursore di vitamina D-legante della proteina isoforma 3 [Homo sapiens]</td>
			<td>NP_001191236.1 (+ 2)</td>
			<td>567</td>
		</tr>
<tr>
<td>catalasi [Homo sapiens]</td>
			<td>NP_001743.1</td>
			<td>427</td>
		</tr>
<tr>
<td>agrina isoforma 1 precursore [Homo sapiens]</td>
			<td>NP_940978.2 (+ 1)</td>
			<td>377</td>
		</tr>
<tr>
<td>lactotransferrin isoforma 1 precursore [Homo sapiens]</td>
			<td>NP_002334.2 (+ 1)</td>
			<td>262</td>
		</tr>
<tr>
<td>Apicale Media</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
<tr>
<td>precursore di fattore 3 trifoglio [Homo sapiens]</td>
			<td>NP_003217.3</td>
			<td>326</td>
		</tr>
<tr>
<td>precursore di fattore 1 di trifoglio [Homo sapiens]</td>
			<td>NP_003216.1</td>
			<td>304</td>
		</tr>
<tr>
<td>specifiche della membrana dello scantinato eparan solfato proteoglicano nucleo proteina isoforma un precursore [Homo sapiens]</td>
			<td>NP_001278789.1 (+ 3)</td>
			<td>303</td>
		</tr>
<tr>
<td>filamina-B isoforma 1 [Homo sapiens]</td>
			<td>NP_001157789.1 (+ 2)</td>
			<td>240</td>
		</tr>
<tr>
<td>precursore di fattore 2 trifoglio [Homo sapiens]</td>
			<td>NP_005414.1</td>
			<td>182</td>
		</tr>
<tr>
<td>eliminati nel precursore di cerebrale maligno tumori 1 proteina isoforma b [Homo sapiens]</td>
			<td>NP_015568.2 (+ 3)</td>
			<td>169</td>
		</tr>
<tr>
<td>cheratina, tipo II del citoscheletro 1 [Homo sapiens]</td>
			<td>NP_006112.3</td>
			<td>157</td>
		</tr>
<tr>
<td>miosina-9 [Homo sapiens]</td>
			<td>NP_002464.1</td>
			<td>150</td>
		</tr>
<tr>
<td>aminopeptidasi N precursore [Homo sapiens]</td>
			<td>NP_001141.2 (+ 1)</td>
			<td>145</td>
		</tr>
<tr>
<td>agrina precursore [Homo sapiens]</td>
			<td>NP_940978.2 (+ 1)</td>
			<td>112</td>
		</tr>
</tbody></table>Tabella 1. Un elenco parziale dei peptidi identificati tramite spettrometria liquida di cromatografia/tandem massa in apicale e basolaterale fluidi campionati da differenziato strati monomolecolari del digiuno.

Qui, presentiamo un protocollo alla cultura umana enteroid o colonoid monostrati che hanno funzione di barriera intatta per studiare le interazioni epiteliali-microbiota ospite a livello cellulare e biochimico.

Monostrati Colonoid umana per studiare le interazioni tra gli agenti patogeni, Commensals ed epitelio intestinale Host

Human 3-dimensional (3D) enteroid or colonoid cultures derived from crypt base stem cells are currently the most advanced ex vivo model of the intestinal ...

La coltura organoide intestinale 3D limita lo studio dell'interazione epiteliale-patogeno ospite perché il lume non è direttamente accessibile a batteri o fattori di virulenza. Inoltre, materiali secreti come piccole molecole, proteine o muco non possono essere facilmente campionati dalla coltura 3D per l'analisi a valle. Per risolvere queste limitazioni, presentiamo un protocollo modificato per convertire enteroidi o colonoidi umani 3D in un monostrato.I monostrati colonoidi secernono uno spesso strato di muco apicico, consentendo studi ex vivo sull'interazione patogeno-muco. Questo metodo mira a fornire un modello trattabile per studiare le prime interazioni intestinali ospite-patogeno al momento dell'infezione. I monostrati colonoidi consentiranno un nuovo modo di studiare la biologia del muco, che è importante nell'interazione ospite-patogeno, negli studi sul microbioma e nella malattia infiammatoria intestinale.Questo metodo può essere applicato ad altri organi che secernono muco come il tratto gastrointestinale superiore, il sistema respiratorio e il sistema riproduttivo femminile. La dimostrazione visiva aiuterà l'utente con la conservazione del muco durante la crescita del monostrato e durante la fissazione per l'immunosottenzione. A dimostrare la procedura sarà Karol Dokladny, uno scienziato dello staff del nostro laboratorio.Dopo aver incubato la coltura cellulare rivestita, aspirare il mezzo di coltura dalla piastra a 24 pozzi e sostituire con una soluzione di raccolta a freddo-ghiaccio millilitro per pozzo. Utilizzare un mini raschietto per cellulari per spodestarsi e rompere il pellet della matrice della membrana del seminterrato. Prestare particolare attenzione a qualsiasi materiale vicino ai bordi dei pozzi.Quindi, agitare la piastra su uno shaker orbitale a circa 200 giri al minuto a quattro gradi Celsius per 30-45 minuti. Utilizzare una pipetta a canale singolo P200 dotata di punte filtranti sterili per triturare la sospensione cellulare. Consegnare la sospensione cellulare in una fiala conica da 15 millilitri.Utilizzare più flaconcini se il volume totale delle sospensioni è maggiore di sei millilitri. Successivamente, aggiungere nel flaconcino un volume uguale di mezzo DMEM/F12 avanzato contenente 10 HEPES millimolare, dipeptide L-alanil-L-glutammina e penicillina-streptomicina. Questo è il mezzo di lavaggio.Invertire la fiala da tre a quattro volte per mescolare. Centrifuga a 300 volte g per 10 minuti a quattro gradi Celsius. Prima della placcatura cellulare, equilibrare gli inserti rivestiti in un incubatore di coltura tissutale per almeno 30 minuti.Per ogni inserto da placcare, riscaldare un millilitro di mezzo di espansione in un bagno d'acqua di 37 gradi Celsius e aggiungere due inibitori. Quindi, aggiungere la miscela ai pozzi. Aspirare il mezzo di lavaggio dal tubo contenente il pellet cellulare e sostituire con un mezzo di espansione con un volume sufficiente a produrre almeno 100 microlitri per inserto e resuspend.Quindi, aspirare la soluzione collagene IV da ogni inserto e lavare due volte con 150 microlitri del mezzo di lavaggio per inserto. Pipetta 600 microlitri di mezzo di espansione nello spazio sotto ogni inserto. Pipetta 100 microlitri di sospensione cellulare dal flaconcino in ogni inserto.Riportare il piatto nell'incubatrice di coltura tissutale e lasciare indisturbato per almeno 12 ore. Evitare di scuotere o inclinare bruscamente la piastra. Dopo l'incubazione, posizionare la piastra su un microscopio leggero a contrasto di fase con una lente da 2,5 volte a 10 volte obiettiva.Rinfrescarsi con il mezzo di coltura senza inibitori per interrompere il trattamento di inibizione. Continuare ad aggiornare il supporto ogni due o tre giorni fino a quando non è confluente. Sollevare gli inserti della coltura cellulare dalla piastra a 24 po', con pinze o pinzette a punta fine.Invertire con cura su una carta velina da laboratorio per rimuovere il mezzo apicale e asciugare il liquido esterno aggrappato all'inserto. In una nuova piastra da 24 po' immergere gli inserti in una soluzione uno-tre di acido acetico glaciale ed etanolo assoluto per 10 minuti a temperatura ambiente. Quindi, sul banco, invertire l'inserto su carta velina per rimuovere il fissatore.Posizionare gli inserti in un contenitore di plastica riempito con 1X PBS per 10 minuti per reidratare le cellule prima di procedere con protocolli di immunosottenzione standard. Per conservare, utilizzare una lama di rasoio per tagliare intorno al perimetro della membrana dell'inserto. Utilizzando le forcep, trasferire la membrana su uno scivolo al microscopio di vetro.Quindi, aggiungere il supporto di montaggio e apporre un vetro di copertura. In questo esperimento, le colture enteroidi e colonidi umane vengono coltivate come strutture 3D, quindi dissociate e frammentate per la placcatura su inserti di coltura cellulare rivestiti di collagene-IV umano. L'avanzamento della formazione di monostrati viene monitorato quotidianamente tramite microscopia a campo luminoso e colorazione ad immunofluorescenza.Frammenti di colonoidi seminati su filtri rivestiti di collagene-IV umano formano più isole monostrato da due a quattro giorni dopo la semina. Sia la proiezione ad intensità massima che la sezione Z ottica confocale con le corrispondenti proiezioni ortogonali mostrano che le aree senza cellule sono identificabili dall'assenza di colorazione F-actina sia nucleare che apicale. Un monostrato colonoide confluente con superficie apicica continua è stato rilevato dall'immunoso immunosocienza F-actina che ha raggiunto circa una settimana dopo la semina.L'ingrandimento elevato di una proiezione rappresentativa ad intensità massima e di una sezione ottica confocale con le corrispondenti proiezioni ortogonali mostrano che le cellule nei monostrati colonoidi confluenti formano gli anelli periunzionali F-actin e un bordo del pennello apicale immaturo. L'incorporazione di EdU dimostra una progressiva perdita di proliferazione durante la differenziazione jejunal monostrato. I monostrati jejunal indifferenziati hanno cellule più ampie e corte e un bordo del pennello a base di actina apicale meno maturo rispetto ai monostrati jejunal dopo cinque giorni di differenziazione.Frammentare i colonoidi è fondamentale. Se i frammenti sono troppo grandi, non si attaccheranno al filtro rivestito, ma si riformeranno invece in un colonoide 3D. Abbiamo presentato un metodo modificato per studiare la biologia del muco sui monostrati colonoidi.Altri studi sull'agente patogeno ospite possono essere eseguiti per esaminare l'interazione tra l'agente patogeno e la superficie apicica intestinale.

human-colonoid-monolayers-to-study-interactions-between-pathogens

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Ricerca

JoVE Journal

Immunology and Infection

Immunologia e Infezioni

Questo protocollo descrive un microfluidica co-coltura modello per la cultura contemporanea e localizzato delle cellule epiteliali e batteri. Questo modello può essere utilizzato per indagare il ruolo dei diversi segnali solubili molecolare sulla patogenesi e schermo l'efficacia del putativo ceppi batterici probiotici.

Microfluidica Co-coltura di cellule epiteliali e batteri per le indagini solubile del segnale mediato da Interazioni

Fonte: In, J. G., et al. Monostrati colonoidi umani per studiare le interazioni tra patogeni, commensali ed epitelio intestinale ospite. J. Vis. Esp. (2019).Questo video mostra la procedura per la coltivazione di cellule epiteliali derivate dal colon su un sistema Transwell rivestito di collagene per generare uno strato monostrato che produce muco e modella la barriera intestinale e consente studi di interazione ospite–patogeno.

Generazione di un monostrato colonoide umano con funzione barriera per studiare le interazioni ospite–patogeno

La coltura di organi ex vivo consente lo studio dei processi biologici nel contesto dell'architettura del tessuto intatto. Qui, introduciamo un metodo di coltura ex vivo del colon di topo, che può essere utilizzato per studiare l'immunità innata e la difesa antimicrobica dell'ospite nell'intestino.

Il<em&gt; Ex Vivo</em&gt; Colon Organ Culture e il suo uso in Antimicrobial Host Defense Studies

Questo protocollo descrive la misura della permeabilità della barriera epiteliale in tempo reale dopo il trattamento farmacologico in organoids intestinale umana utilizzando la microscopia a fluorescenza e microscopia cellulare di vivere.

Misura in tempo reale di permeabilità della barriera epiteliale in Organoids intestinale umana

Qui, descriviamo la preparazione di monostrati epiteliali intestinali derivati da organoidi umani per studiare la funzione, la permeabilità e il trasporto della barriera intestinale. Poiché gli organoidi rappresentano la risposta originale del tessuto epiteliale agli stimoli esterni, questi modelli combinano i vantaggi dell'espandibilità delle linee cellulari e la rilevanza e la complessità del tessuto primario.

Monostrato epiteliale derivato da organoidi: un modello in vitro clinicamente rilevante per la funzione di barriera intestinale

In questo protocollo, descriviamo come generare monostrati epiteliali primari murini direttamente dalle cripte intestinali. Forniamo approcci sperimentali per generare monostrati confluenti su filtri permeabili, monostrati confluenti per la guarigione delle ferite da graffio e studi biochimici e monostrati sparsi e confluenti per l'analisi dell'immunofluorescenza.

Generazione di monostrati epiteliali del colon primario murino da cripte intestinali

Qui presentiamo due protocolli che consentono la modellazione di interazioni intestinali apicali-specifiche. I monostrati intestinali di derivazione organoide e le colture Air-Liquid Interface (ALI) facilitano la generazione di epitelia ben differenziate accessibili sia dal lato luminare che basolaterale, mentre gli organoidi intestinali invertiti dalla polarità espongono il loro lato apicale e sono suscettibili a test ad alta produttività.

Metodi di coltura per studiare interazioni apicali-specifiche utilizzando modelli organoidi intestinali

Descriviamo un protocollo che descrive in dettaglio l'isolamento delle cripte del colon murino per lo sviluppo di colonoidi tridimensionali. I colonoidi stabiliti possono quindi essere differenziati terminalmente per riflettere la composizione cellulare dell'epitelio ospite prima di ricevere una sfida infiammatoria o di essere diretti a stabilire un monostrato epiteliale.

Studiare gli effetti epiteliali dell'infiammazione intestinale in vitro su colonoidi murini accertati

Il presente protocollo descrive saggi di infezione per interrogare l'aderenza, l'invasione e la replicazione intracellulare di Shigella utilizzando linee cellulari epiteliali in vitro .

Analisi delle infezioni delle cellule epiteliali con Shigella

Lo studio presenta un metodo per l'indagine in vitro delle infezioni batteriche utilizzando organoidi intestinali derivati dalle cellule staminali tissutali. Il protocollo descrive come coltivare e differenziare gli organoidi in due dimensioni, infettarli con Escherichia coli invasiva da aderenti e valutare i dati chiave, tra cui la rottura della barriera epiteliale, l'imaging infezionale e la risposta dell'RNA epiteliale.

Una coltura organoide bidimensionale su estratto di invasina o membrana basale per studiare le interazioni ospite-batteri

Scopri come coltivare monostrati di colonoidi umani per studiare le interazioni tra patogeni, commensali ed epitelio intestinale. Questo metodo permette di analizzare la biologia del muco e le prime fasi dell'infezione.

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