$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Organoïden van vier verschillende kankerentiteiten (CRC, CCC, PDAC, GC) werden ten minste 3 keer geëlekporated met behulp van 30 μg van een kleine plasmid (pCMV-EGFP, 4,2 kb) of een grote plasmid (px458, 9,3 kb). Beide vectoren dragen een GFP-cassette waardoor de bepaling van transfection-efficiëntie 48 uur na elektroporatie door stroomcytometrie mogelijk is. Om alleen levende cellen te analyseren, werd vlekken met een levensdoodsantilichaam vóór het scannen uitgevoerd. De gatingstrategie wordt weergegeven in figuur 3.
In alle vier de organoïde entiteiten werd de plasmid van 4,2 kB-formaat met een hogere efficiëntie getransfecteerd in vergelijking met de grotere (zie figuur 4). De meest efficiënte transfection van de kleine plasmid werd bereikt in PDAC-organoïden met 92,1 ± 5,2 % GFP-positieve cellen, terwijl de grote plasmid werd getransfecteerd met een rendement van 46,7 ± 3,7 % (gemiddelde ± standaarddeviatie, n = 3). In vergelijking met pancreaskanker-organoïden werd de grotere plasmid efficiënter omgezet in CRC-organoïden met een gemiddelde efficiëntie van 53,4 ± 11,7 %, terwijl de kleine plasmid werd getransfecteerd met een gemiddelde efficiëntie van 84,3 ± 5,8 %. De moeilijkste entiteit om te transfectwaren waren orgaanoïden van maagkanker: voor zowel de grote als de kleine plasmid werd in deze entiteit de laagste transfection-efficiëntie bereikt (respectievelijk 32,3 ± 12,7 % en 74,1 ± 5,5 %).). CCC-organoïden vertoonden een gemiddelde transfection-efficiëntie van 83,0 ± 13,1 % voor de kleine plasmid en voor het grote plasmidaat werd 39,5 ± 10,4 % verkregen.
Als proof of concept werden menselijke normale maagorganoïden geëleklegeerd met een px458_Conc2 plasmidcodering voor Cas9, GFP en twee sgRNAs gericht op TP53. De door Cas9 geïnduceerde dubbele strengbreuken op exon 8 werden gerepareerd door niet-homologe eindtoetreding (NHEJ), wat resulteerde in frameverschuivingen en bijgevolg een knock-out van het gen (zie Aanvullende figuur 1).
Tabel 1: Samenstelling van basale media, spijsverteringsmengsels en teeltmedia. Klik hier om dit bestand te bekijken (Klik met de rechtermuisknop om te downloaden).

Tabel 2: Elektroporatie-instellingen volgens Fujii et al.10.

Figuur 1: Elektroporatie voorbereiding workflow. Ten eerste moeten organoïden worden losgekoppeld van clusters van 10-15 cellen en antibiotica moeten worden uitgewassen. Na elektroporatie moet het witte schuim worden gescheiden. Cellen kunnen worden gezaaid na regenereren voor 40 min bij kamertemperatuur. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figuur 2: Elektroporatie in twee stappen. Twee poring pulsen met hogere spanning en korte duur (175 V en 157.5 V, elk voor 5 ms, pauze voor 50 ms, spanningverval 10%) leiden tot de vorming van poriën in celmembranen. De volgende overdrachtspulsen leveren het DNA in de cellen: vijf positieve overdrachtspulsen (met 20 V, 12 V, 7.2 V, 4.32 V en 2.592 V, elk voor 50 ms, pauze voor 50 ms, spanningsverval 40%), gevolgd door vijf polariteit uitgewisselde overdrachtpulsen (met 20 V, 12 V, 7.2 V, 4.32 V en 2.592 V, elk voor 50 ms, pauze voor 50 ms, spanningverval 40%). Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figuur 3: Representatieve gatingstrategie getoond door CCC-organoïden. Alle geëlekbedeelde organoïden werden geanalyseerd door flow cytometrie 48 uur na elektroporatie. Cellen geëlektrocuteerd zonder plasmide DNA werden gebruikt als negatieve controles. De poorten werden als volgt ingesteld: (A) gating voor celvorm, (B,C) gating voor enkele cellen (doublet discriminatie), (D) gating voor levende cellen (bevlekt met een antilichaam voor apoptotische cellen) en (E,F) eindelijk gating voor eGFP uitdrukken cellen (FITC kanaal). FSC = voorwaartse verstrooiing; SSC = zijverstrooiing. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figuur 4: Elektroporatie-efficiëntie van vier organoïde entiteiten. (A) FACS-analyse (n = 34, gemiddelde standaarddeviatie en elke enkele waarde worden weergegeven) en (B) visuele vergelijking door fluorescentiemicroscoop. Schaalbalk = 1.000 μm. BF = helder veld; CCC = cholangiocarcinoma; CRC = colorectale kanker; GC = maagkanker; PDAC = pancreasductal adenocarcinoma. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Aanvullende figuur 1: Voorbeeldige CRISPR/Cas9-gebaseerde knock-out van TP53 bij normale menselijke maagorganoïden. De px458_Conc2 vector (zie Tabel met materialen)werd gekloond door het combineren van de 2 gRNA concatemer vector, een genereus geschenk van Bon-Kyoung Koo19, met px45820, wat resulteert in een plasmid codering voor 2 sgRNAs, Cas9 en GFP. Twee sgRNAs gericht op TP53 werden geïntroduceerd in px458_Conc2 vector door gouden poort klonen (analoog aan Andersson-Rolf et al.19). 10 μg plasmidDNA werd geëlekdrinteerd bij normale maagorganoïden van de mens (A). Klonen werden geselecteerd door Nutlin3 administratie (B) en de TP53 knock-out werd bevestigd door TOPO TA klonen en volgorde van de allelen, hier voorbeeldig getoond voor een kloon (C). De sgRNAs worden onderstreept in de verwijzing. Schaalbalk = 200 μm. BF = helder veld. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.