幹細胞由来の培養物は、感染症をモデル化する大きな可能性を秘めています。ここでは、成体幹細胞に由来するマウスおよびヒト胃オルガノイドの培養について説明する。オルガノイドには、胃病原体であるヘリコバクター・ピロリをマイクロインジェクションします。
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幹細胞由来の培養物は、感染症をモデル化する大きな可能性を秘めています。ここでは、成体幹細胞に由来するマウスおよびヒト胃オルガノイドの培養について説明する。オルガノイドには、胃病原体であるヘリコバクター・ピロリをマイクロインジェクションします。
最近、感染生物学者は、宿主と病原体の相互作用を研究するための新しいより良いモデルの必要性に応えるために、幹細胞由来の培養物を採用しています。胚性幹細胞(ESC)、人工多能性幹細胞(iPSC)、成体幹細胞の3つの細胞源が使用されています。ここでは、成体幹細胞に由来するマウスおよびヒト胃オルガノイドの培養について説明し、胃病原体ヘリコバクターピロリの感染に使用します。ヒト胃腺は、切除材料から単離され、地下マトリックスに播種され、成長因子、上皮成長因子(EGF)、R-スポンディン、ノギン、Wnt、線維芽細胞成長因子(FGF)10、ガストリンおよびトランスフォーミング成長因子(TGF)ベータ阻害剤を含む培地に埋め込まれます。これらの条件下では、胃腺は胃の4つの系統を含む3次元オルガノイドに成長します。オルガノイドは無期限に増殖し、細胞株と同様に凍結および融解できます。感染研究では、細菌をオルガノイドの内腔にマイクロインジェクションします。感染したオルガノイドはイメージングのために処理されます。記載された方法は、他のオルガノイドや他の細菌、ウイルスまたは寄生虫による感染に適応することができる。これにより、初代細胞の感染誘発性変化の研究が可能になります。
病原体の研究は、in vivoでの感染を模倣するための適切なモデル系に依存しています。使用されるシステムの一部が最適ほど遠いながらいくつかの感染症剤は、適切なモデル系が不足しています。一例としては、胃がんの発症に因果関係である胃の細菌ヘリコバクター・ピロリ ( ピロリ菌 )、です。まだ癌カスケードの終点を表す癌発生用癌細胞株の根底にある分子メカニズムを分析することを目指して、より適切な細胞培養系の非存在下で、多くの研究。プライマリ、非形質転換細胞は、これらの研究のための優れたモデルとなります。しかし、初代細胞は、ドナーの数が少ないからのみ利用可能であり、より長い期間にわたって培養することができません。近年では、幹細胞研究は、感染生物学の研究のための主要な細胞培養のための新しいソースを提供するために重要な進歩を遂げました。
からの文化3幹細胞源が使用されている:胚性幹細胞(ESC)、人工多能性幹細胞(iPS細胞)または成体幹細胞。このような熱帯熱マラリア原虫 8またはトキソプラズマ原虫 9と7、寄生虫、およびそのようなバクテリオテタイオタオミクロン 10またはサルモネラ菌 11などの細菌、 -彼らは、このようなサイトメガロウイルス1,2またはC型肝炎ウイルスなどのウイルス、3の感染をモデル化するために使用されてきました。最近では、いくつかのアプローチがHで感染をモデル化するために公開されています15 - ESCまたはのiPS細胞12由来オルガノイド、マウスの成体幹細胞21,22またはヒト成体幹細胞13とピロリ菌 。
成体幹細胞からオルガノイド培養物の開発は、マウスの腸上皮から単離された単一の幹細胞が3次元マトリックスに播種された研究に由来すると骨形態形成タンパク質(BMP)16シグナリングを阻害するためにWntシグナル伝達とノギンを高めるためにマイトジェン、RスポンジンのようにEGFを含有する腸の幹細胞の環境を模倣媒体に埋め込 まれました。特にこれらの培養物は、間葉系細胞との共培養を必要としません。これらの条件下では、幹細胞は増殖し、ドメインは腸陰窩細胞、および腸絨毛の細胞を含むドメインを保有して小さな構造を形成します。オルガノイドは、このようにin vivoでの状況を模倣するために、自己組織化。今日、多くのネズミと人間的な組織から成体幹細胞を in vitroで増殖させることができ、そのような小腸および結腸17、胃13,18、肝臓19,20、膵臓21と、それらのin vivoでの対応を、似ているオルガノイドに自己組織化前立腺22。
ここでは、成体幹CELから培養マウスまたはヒトの胃オルガノイドのビデオプロトコルを提供LSはHでそれらを顕微注入すると、 ピロリ菌 。このプロトコルは、以前の報告13,18に基づいています。この方法は、腸のオルガノイドのような他のオルガノイド培養を培養し、感染のために適合させることができます。
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1.設立胃のオルガノイド培養
注意:このプロトコルは、マウスまたはヒトの組織からの胃腺の単離のために使用することができます。これは、約1 cm 2での組織を使用することをお勧めします。ヒト組織は、胃切除または生検から得ることができます。
マイクロインジェクションの前に胃オルガノイド培養の2継代。
ove_content ">注:すべてのオルガノイド文化のタイプ独自の倍加時間を持っているマウスの腸だけでなく、胃の培養は、通常1分割されています。。毎に10〜12日5ヒト:5〜7日ごとに5は、ヒトの腸の培養物を1に分割されています。胃の培養物を1に分割されています。5、14日ごとに単一の細胞から開始した場合、ヒト胃オルガノイドも適切に形成するために20日かかる場合がありますそれは、出芽構造は中央内腔を囲む場合は、このプロトコルでは、オルガノイドは、に分割されている良い兆候です。。。マイクロインジェクションのための4ウェルプレート。オルガノイドの維持は、同じプロトコルに従いますが、標準的な24ウェル細胞培養プレートのような、任意の他の細胞培養プレートを使用することができます。オルガノイド培養の3マイクロインジェクション。
注意:このプロトコルは、オルガノイドに細菌を顕微注入するために使用することができます。これは、オルガノイドの注射を開始するために役立つかもしれませんマイクロインジェクションにより許容されていること。例えば、マウスの胃オルガノイドは、ターゲットが簡単で、非常に大きな嚢胞オルガノイドに成長することができます。
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このプロトコルは、胃腺( 図2)の単離を可能にします。腺は、腺はオルガノイド( 図3)に成長できるように、ラミニンおよびコラーゲンが豊富な3次元フレームワークを提供し、ウェル内ドロップとして固化地下行列、中に播種されています。オルガノイドは、典型的には、小さな嚢胞を開始し、12〜16日以内に、彼らは50〜300ミクロン( 図4)の直径を有する球状に展開します。いくつかのオルガノイドは、いくつかの小さなbuddingsを開発し、嚢胞性ままになります。後者は通常、健全な成長の文化のサインです。このプロトコルでは、24ウェルプレートの1ウェルは100腺基底行列の50μlの培地500μlのために使用されます。しかし、これは、上方または縮小することができます。
マイクロインジェクションの成功を容易に菌液をオルガノイド( 図5)を充填し、曇ったように実体顕微鏡下で観察することができます。適切なインキュベーション時間の後、オルガノイドができます任意の所望の分析方...
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このプロトコルは、感染生物学のための成体幹細胞からの絶えず拡大する形質転換されていない一次オルガノイドの使用について説明しています。重要なステップは、i)生存腺の単離、ii)オルガノイドの増殖、およびiii)マイクロインジェクションです。以下は、変更、トラブルシューティング、および技術的な考慮事項に関するいくつかの提案です。
激しい振とうまたはピペッティングを使用して腺を放出し、同様に成功する他の単離方法と比較して、ここで紹介する技術には、組織からの腺の放出を顕微鏡下で直接観察できるという利点があります(ステップ1.2.14)。腺が放出されない場合は、EDTAでのインキュベーションを変えることができます(ステップ1.2.9を参照)。希望する場合は、激しい振とうを使用して腺を単離し、マウス腸陰窩26について説明されているように、顕微鏡下で上清中の腺の存在を制御しようとする。洗浄ステップ中に孤立した腺が崩壊しても、それは重要ではありません。オルガノイドは、以前に実証されたように、断片または単一の幹細胞からでも開始されます13,18,27。 ...
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Hans Cleversは、オルガノイド培養に関するいくつかの特許の発明者です。そうでなければ、著者は開示するものは何もありません。
この研究は、EUマリー・キュリー・フェローシップ(EU/300686-InfO)からS.B.への支援を受け、また、H.C.へのUnited European Gastroenterology Foundationからの研究賞の支援を受けました。技術支援を提供してくださったHarry Begthel氏、Jeroen Korving氏、Hubrechtイメージングセンター、初期オルガノイド培養の支援を提供してくださったMeritxell Huch氏、ディスカッションを提供してくださったYana Zavros
氏に感謝いたします。アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| Medium | |||
| HEPES | Invitrogen | 15630-056 | |
| Advanced DMEM/F12 | Invitrogen | 12634-028 | |
| マトリゲル、GFR、フェノールフリー | BD | 356231 | |
| GlutaMAX | Invitrogen | 35050-079 | ストック濃度 200 mM、最終濃度 2 mM |
| B27 | Invitrogen | 17504-044 | ストック濃度 50 x、最終濃度 1x |
| N-アセチルシステイン | Sigma-Aldrich | A9165-5G | ストック濃度 500 mM、最終濃度 1 mM |
| マウス組換え EGF | Invitrogen | PMG8043 | ストック濃度 500 & micro;g/ml、最終濃度 50 ng/ml |
| ヒト組換え体 FGF10 | Peprotech | 100-26 | ストック濃度 100 & マイクロ;g / ml、最終濃度200 ng / ml |
| TGF&β;i A-83-01 | トクリス | 2939 | ストック濃度500 & マイクロ;M、最終濃度2 µM |
| ニコチンアミド | Sigma-Aldrich | N0636 | ストック濃度 1 M、最終濃度 10 mM |
| [Leu15]-Gastrin | Sigma-Aldrich | G9145 | 原液濃度 100 & マイクロ;M、最終濃度 1 nM |
| RHOKi Y-27632 | Sigma-Aldrich | Y0503 | ストック濃度 10 mM、最終濃度 10 & マイクロ;M |
| Wnt3A馴化培 | 地Clevers Labで作製した安定細胞株 最終濃度50%。細胞はハンス・クレバースから入手できます。 | ||
| R-spondin1 馴化培 | Kuo Lab. 最終濃度 10% で生成された安定細胞株細胞株は、スタンフォード大学のCalvin Kuoから入手できます。 | ||
| Noggin馴化培地 | Clevers Labで作製した安定細胞株 最終濃度10%細胞はハンス・クレバースから入手できます。 | ||
| R-spondin3 | R&D | 3500-RS/CF | R-spondinの代替ソース。これは、ヒト腸オルガノイド(1 µg / ml)ですが、胃オルガノイドにはまだありません。 |
| Noggin | Peprotech | 120-10 | nogginの代替ソース。これは、ヒト腸オルガノイド(100 ng/ml)で試験されていますが、胃オルガノイドではまだ試験されていません。 |
| TrypLE express | Life Technologies | 12605036 | 酵素解離ソリューション |
| クールセル®アルコールフリー細胞凍結容器 | biocision | BCS-405 | |
| Recovery Cell Culture Freezing Medium | Invitrogen | 12648-010 | |
| Antibiotics | |||
| Primocin | Invivogen | ant-pm-1 | 細菌や真菌に対する抗生物質組成物です。文化の開始後に役立ちます。長期的な培養のためには、他の抗生物質に切り替えるか、または何もしないかを選択できます。 |
| ペニシリン/ストレプトマイシン | Invitrogen | 15140-122 | ストック濃度 10,000/10,000 U/ml、最終濃度 100/100 U/ml。長期培養でプリモシンの代わりに使用できます。 |
| その他 | |||
| ピンセット | Neolabs | 2-1033 | 細い先端のピンセットは、組織から筋肉層を除去するのに役立ちます。 |
| 4ウェルマルチディッシュ | Thermo Scientific | 144444 | 他のマルチディッシュを使用することもできます。これらは、外縁が低く、マニピュレーターの可動性が高いため、マイクロインジェクションに特に役立ちました。 |
| マイクロマニピュレーター | 成重 | M-152 | |
| マイクロインジェクター | 成重 | IM-5B | |
| 実体顕微鏡 | ライカ | MZ75 | |
| ワークベンチ | クリーンエア | ML2 条件の実体顕微鏡に合うようにカスタムメイド | |
| ハーバー | ド大学装置 | GC100T-10 | 外径 1mm、内径0.78mm。 |
| マイクロピペットプーラー | サッターインスツルメンツ | フレーミングブラウン マイクロピペットプーラー | |
| 抗 CAG A 抗体 | サンタクルーズ | sc-25766 |
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