乳腺は二重構造であり、外筋上皮および内皮上皮細胞を含む。提示は、微分トリプシン法を用いてオルガノイドを調製するためのプロトコルである。この効率的な方法により、研究者はこれら2つの細胞タイプを別々に操作して、乳腺の形態と機能における彼らの役割に関する質問を探求することができます。
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乳腺は二重構造であり、外筋上皮および内皮上皮細胞を含む。提示は、微分トリプシン法を用いてオルガノイドを調製するためのプロトコルである。この効率的な方法により、研究者はこれら2つの細胞タイプを別々に操作して、乳腺の形態と機能における彼らの役割に関する質問を探求することができます。
オルガノイドは、料理の利便性の中で生理学的プロセスを再現する自己組織化された3次元組織構造を提供します。マウス乳腺は、外側、収縮性筋上皮コンパートメントおよび内側の分泌状の発光コンパートメントの異なる機能を提供する2つの異なる上皮細胞コンパートメントで構成されています。ここでは、これらの区画を含む細胞を単離し、結合して乳腺形態形成および分化に対する個々の系統の寄与を調べる方法を説明する。この方法は、シンプルで効率的であり、蛍光活性化細胞選別などの高度な分離技術を必要としません。代わりに、組織を収穫して酵素的に消化し、接着組織培養皿に上皮を播種し、次に微分トリプシン化を使用して、ミノエピテリアルと高精液を約90%の純度で結び付けます。その後、細胞は細胞外マトリックスにめっきされ、培養で10日後に牛乳を生産するために分化できる二重層三次元(3D)オルガノイドに組織化されます。遺伝子変異の影響をテストするために、細胞は野生型または遺伝子操作されたマウスモデルから採取することができ、または3D培養の前に遺伝子操作することができる。この技術は、特に、ルミナルまたはミオエピテリアルコンパートメントにおける遺伝子機能の調査を可能にするモザイクオルガノイドを生成するために使用することができる。
乳腺(MG)は、腺細胞の豊富なストロマの中に埋め込まれた木状の管状の上皮構造である。二層状管上皮は、収縮性の外部、基底層、筋上皮細胞(MyoIC)および内層のルミナル、分泌上皮細胞(LECs)を含み、中央内腔1を囲む。外側の筋膜が内側の肺胞のLECsからミルクを絞るために収縮する授乳中に、MGは成長因子(例えば、EGFおよびFGF)およびホルモン(例えばプロゲステロン、インスリンおよびプロラクチン)の制御下にある多数の変化を受ける。これらの変化は、授乳中にミルクを合成し、分泌する特殊な構造、Alveoliの分化を引き起こす1.乳腺上皮は、上皮組織断片、細胞、あるいは単一の基底細胞を宿主乳腺脂肪パッドに移植し、内因性乳腺核間腫を事前に取り除き、全体の機能的上皮樹を,3,4再構成するために成長させる技術を使用して実験的に操作,することができる。移植は強力な技術ですが、突然変異が移植可能な乳腺の救助を妨げる初期の胚致死性(E14以前)をもたらす場合、それは時間がかかり、不可能です。さらに、研究者はしばしば、系統制限付き前駆細胞に由来する2つの異なるコンパートメントの役割を研究したいと考えています。Cre-lox技術はMyoICとレクチの遺伝子操作を可能にしますが、これは時間と費用のかかる事業でもあります。したがって、1950年代以降、研究者は乳腺組織の構造と機能6に関する質問に比較的簡単かつ効率的な方法としてインビトロ乳腺オルガノイドを使用してきました6,7.
原発性乳腺上皮細胞の単離および培養を記述する初期のプロトコルにおいて、研究者は、血漿血栓と鶏胚抽出物で構成される基膜マトリックス(BME)が、皿6で成長したMG断片に必要であることを発見した。次の数十年の間に、細胞外マトリックス(ECM、コラーゲン、およびエンゲルブレス・ホルム-群れのマウス肉腫細胞によって分泌されるゼリー様タンパク質マトリックス)が開発され、生体内環境,7、8、9、108を模倣する3D培養を容易にした。9,107生体内の生理学的プロセスにおいてこのような微小環境により良いモデルが,,9、10、11、1210であることを複数の基準(形態、遺伝子発現、およびホルモン応答性)によって明らかにされた3Dマトリックスの細胞を培養する。1112一次マウス細胞を用いた研究では、オルガノイド13の拡張維持と分化に必要な主要な成長因子およびモルフォゲンを同定した。これらの研究は、ここで提示されるプロトコルの段階を設定し、ヒト乳房細胞の培養については、現在では現代の臨床ツールである3Dオルガノイドとして、患者サンプル14の創薬および薬物検査を可能にする。全体として、オルガノイド培養は、原発細胞の自己組織化能力と形態形成および分化への貢献を強調している。
ここで提示されるのが、乳を産生するアチーニに分化することができるマウス上皮を培養するためのプロトコルである。微分トリプシン法は、2つの異なるMGセルコンパートメントを構成するMyoICとLECを分離するために使用されます。これらの分離された細胞分画は、遺伝子操作して過剰発現またはノックダウン遺伝子機能を可能にする。系統固有の自己組織化は乳腺上皮細胞15、16、1716,の自然な15性質であるため、これらの細胞画分を組み換えて、研究者は二重層のモザイクオルガノイドを生成することができます。17脂肪組織を酵素的に消化し、その後、24時間組織培養皿上の乳腺断片をインキュベートすることから始めます(図1)。組織断片は、インビボ組織を有する二重層断片としてポリスチレン皿に沈着する:内層の明るさ層を取り巻く外筋上皮層。この細胞組織はトリプシンEDTA(0.05%)によって外側のMyoICの分離を可能にする3-6分の治療に続いてトリプシン-EDTAの第2ラウンド(0.05%)残りの内側のLEDを取り外す処理(図2)。したがって、異なるトリプシン感受性を有するこれらの細胞タイプは分離され、その後ECMで混合およびめっきすることができる(図3)。細胞は自己組織化を経て二重層球を形成し、内側のLEDを取り巻くMyoICの外層を含む。ルーメン形成は、細胞が成長因子のカクテルを含む培地で成長するにつれて起こる(成長培地のレシピを参照)13.5日後、オルボロジェネシス培地(レシピおよび図3Fを参照)に切り替えて、オルガノイドを乳産生アチーニに分化し、さらに5日間インキュベートすることができます。あるいは、オルガノイドは少なくとも10日間、成長培地で拡大し、分岐し続ける。オルガノイドは、免疫蛍光(図3D-F)を用いて分析するか、または回復溶液(材料表を参照)を用いてECMから放出し、他の方法(例えば、イムノブロット、RT-qPCR)を介して分析することができる。
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ここに記載されているすべての方法は、カリフォルニア大学サンタクルーズ校の施設動物のケアと使用委員会(IACUC)によって承認されています。
1. 1日目:乳腺消化
2. 2日目:乳腺上皮組織断片の分離
3. 3日目:筋上皮細胞とルミナル上皮細胞の微分トリプシン化
4. 3日目:細胞外マトリックスに細胞分数を組み合わせて埋め込む
注意:MyoECとLECの分数を収集してカウントしたら、それらを組み合わせることができます。一般的な MyoEC/LEC 比は 1:3 (図 3A)19です。異なる研究を行うことができます。例えば、モザイク研究を行うために、分画は野生型(WT)および突然変異体(Mut)マウスから生成され、組み合わせることができる(MyoEC/LEC:WT/WT;WT/Mut;ミュート/WT;Mut/Mut)21、または分数は、MyoIC/LECs19の異なる比率を使用して組み合わせることができます。
5. 5日目または10日目:オルガノイドの固定と免疫染色
6. 11日目:完全な免疫蛍光
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ここで提示されるプロトコルは、モザイクオルガノイドを利用して乳腺上皮細胞の特定の系統の寄与を調査するための方法を説明する。オルガノイドの原発性マウス細胞を得るには、乳腺上皮をまず周囲の豊富なジポサイトから分離する必要があります(図1)。このプロセスは、ここで簡単に説明し、また、以前に発表された研究18で説明されています。十分なセルを得るためには、#2、3、4、および 5 つの MG を除去することをお勧めします (図 1A)。上皮細胞の純粋な集団を単離するための重要なステップ鍵は、製剤を汚染する免疫細胞が豊富である#4MGsからリンパ節を除去することだ(図1A,B)。MGを細かく刻み、サイズが0.1mmの断片を生成した(図...
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ここでは、研究者が原発MG細胞を用いて3Dオルガノイド培養を生成する方法を詳述する方法を提示する。これと他のプロトコルの違いは、外側の基底筋筋と内側のLEDの2つの異なるMGセルコンパートメントを分離する方法を詳述していることです。当社の方法は、2段階のトリプシン-EDTA(0.05%)を採用しています我々は、微分トリプシン化19と呼ぶ治療.この手順により、研究者は洗練されたフローサイトメトリーを使用せずにMyoICおよびLECを分離することができ、したがって、FACSに必要な十分に特徴付けられるバイオマーカーを持っていない可能性のある多種多様な哺乳類種から採取されたMGを研究するために使用することができます。2つの細胞亜集団を分離する能力により、研究者は孤立した細胞を独立して遺伝子的に改変したり、遺伝子変異や標識を持つ動物の細胞を再結合したりして、3D培養でモザイクオルガノイドを生成することができます。現在のプロトコルの制限は、間質コンパートメントが培養条件に含まれていないということです。しかし、生体内ECM23、24、25、26...
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著者らは開示するものは何もない。
カリフォルニア大学サンタクルス校(UCSC)幹細胞生物学研究所(IBSC)の技術支援とコアサポートに対して、ベン・エイブラムスに感謝します。私たちは、彼らのソラミアスピニングディスク共焦点顕微鏡の使用のためにスーザン・ストロームとビル・サクストンに感謝します。この研究は、ハワード・ヒューズ医学研究所からジェームズ・H・ギリアム・フェローシップ・フォー・アドバンスト・スタディ(S.R.)、NIH(NIH GM058903)から学生育成(H.M.)を最大化するためのイニシアチブの奨学金によって支えられた。大学院研究フェローシップ(O.C.DGE 1339067)とUCがん研究調整委員会(LH)からの助成金(A18-0370)による国立科学財団。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 15 ml High-Clarity ポリプロピレン コニカル チューブ (BD Falcon) | Fisher Scientific | 352096 | |
| 24 well 超低アタッチメント プレート (コーニング) | Fisher Scientific | CLS3473-24EA | |
| 35 mm TC 処理イージー グリップ スタイル セル カルチャー ディッシュ (BD Falcon) | Fisher Scientific | 353001 | |
| 50 ml High-Clarity ポリプロピレン コニカル チューブ (BD Falcon) | Fisher Scientific | ||
| 60 mm TC処理イージーグリップスタイル細胞培養ディッシュ(BDファルコン) | Fisher Scientific | 353004 | |
| 70 µM ナイロン細胞ストレーナー (コーニング) | Fisher Scientific | 08-771-2 | |
| Antibiotic-Antimycotic (100X) | Thermo Fisher Scientific | 15240062 | Pen/Strep also works |
| B27 supplement without vitamin A (50x) | Thermo Fisher Scientific | 12587010 | |
| B6 ACTb-EGFP mice | The Jackson Laboratory | 003291 | |
| BD Insulin syringe 0.5 mL | Thermoフィッシャーサイエンティフィック | 14-826-79 | |
| クラス2ディスパーゼ(ロシュ) | ミリポアシグマ | 4942078001 | |
| クラス3コラゲナーゼ | ワージントン生化学LS004206 | ||
| コーニング細胞回復ソリューション | フィッシャーサイエンティフィック | 354253 | 使用のガイドラインに従ってください–Extraction of Three-Dimensional Structures from Corning Matrigel Matrix |
| Corning Costar Ultra-Low Attachment 6-well | Fisher Scientific | CLS3471 | |
| Dexamethasone | Millipore Sigma | D4902-25MG | |
| DMEM/F12, no phenol red | サーモフィッシャーサイエンティフィック | 11039-021 | |
| DNase (デオキシリボヌクレアーゼI) | Worthington Biochemical | LS002007 | |
| ロバ反ヤギ 647 | サーモフィッシャーサイエンティフィック | A21447 | 1:500 で使用、ロット:1608641、ストック 2 mg/mL、RRID:AB_2535864 |
| ロバ アンチマウス 647 | ジャクソン イムノリサーチ | 715-606-150 | 1:1000 で使用、ロット:140554、ストック 1.4 mg/mL |
| ダルベッコの改変イーグル 媒体:栄養混合物 F-12 (DMEM/F12) | サーモフィッシャーサイエンティフィック | 11330-057 | |
| ダルベッコのリン酸緩衝生理食塩水(DPBS) | サーモフィッシャーサイエンティフィック | 14190-250 | 、Mg2 +/Ca2 + |
| EGF | 、フィッシャーサイエンティフィック | AF-100-15-100ug | |
| シ胎児血清 | VWR97068 | –085 | 100% 米国原産、プレミアムグレード、ロット: 059B18 |
| Fluoromount-G (Southern Biotech) | Fisher Scientific | 0100-01 | 本文では封入剤として言及 |
| Gentamicin | Thermo Fisher Scientific | 15710064 | |
| Glycine | Fisher Scientific | BP381-5 | |
| Goat anti-WAP | Santa Cruz Biotech | SC-14832 | 1:250で使用、ロット:J1011、ストック200&マイクロ;g/mL、RRID:AB_677601 |
| Hoechst 33342 | AnaSpec | AS-83218 | 使用 1:2000、在庫は 20mM |
| インスリン | ミリポア シグマ | I6634-100mg | |
| KCl | フィッシャー サイエンティフィック | P217-500 | |
| KH2PO4 | フィッシャー サイエンティフィック | P285-500 | |
| KRT14–CreERtam | ジャクソン研究所 | 5107 | |
| マトリゲル成長因子の減少 (GFR);フェノールレッドフリー;10 mL | Fisher Scientific | CB-40230C | ロット: 8204010、ストック濃度 8.9 mg/mL |
| MillexGV フィルターユニット 0.22 & micro;m | ミリポアシグマ | SLGV033RS | |
| ミリセルEZスライド 8ウェルガラス、無菌 | ミリポアシグマ | PEZGS0816 | これらのチャンバースライドはガスケットの取り外しに最適ですが、他のブランド(Lab Tek IIなど)でもうまく機能します。 |
| マウス抗SMA | ミリポアシグマ | A2547 | 1:500 で使用、ロット: 128M4881V、ストック 5.2 mg/mL、RRID:AB_476701 |
| N-2 サプリメント (100x) | サーモフィッシャーサイエンティフィ | 17502048 | |
| NaCl | フィッシャーサイエンティフィ | S671-3 | |
| NaH2PO4 | フィッシャーサイエンティフィ | S468-500 | |
| Nrg1 | R&D | 5898-NR-050 | |
| ヒツジの下垂体プロラクチン | 国立ホルモンおよびペプチドプログラム | ハーバーUCLA研究教育研究所のパーロウ博士から購入 | |
| パラホルムアルダヒド | ミリポアシグマ | PX0055-3 | |
| ペントバルビタール | ミリポアシグマ | P3761 | |
| R26R-EYFP | ジャクソン研究所 | 6148 | |
| Rho阻害剤 Y-27632 | Tocris | 1254 | |
| R-spondin | Peprotech | 120-38 | |
| 水酸化ナトリウム | Fisher Scientific | S318-500 | |
| 滅菌ろ過ロバ血清 | Equitech-Bio Inc. | SD30-0500 | |
| 滅菌ろ過ロバ血清 | エクイテックバイオ株式会社 | SD30-0500 | |
| トリトン X-100 | ミリポアシグマ | x100-500ML | ラボグレード |
| トリプシン EDTA 0.05% | サーモフィッシャーサイエンティフィック | 25300-062 |
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