De voorwaarde om dit co-cultuurmodel uit te voeren is een goed uitgevoerde isolatie van beide celtypen om kruisbesmetting te voorkomen. De zuiverheid van beide celpreparaten werd geëvalueerd door de genexpressie van de TC-specifieke marker CYP17A1 en de GC-specifieke marker CYP19A1. Zoals eerder aangetoond, vertoonde de techniek van GC- en TC-isolatie geen relevante kruisbesmetting30.
Dit co-cultuurmodel maakt de gelijktijdige kweek van theca- en granulosacellen aan weerszijden van een membraan mogelijk, waardoor hun ruimtelijke organisatie in de follikel wordt nagebootst en de fysiologische toestand van beide celpopulaties wordt ondersteund3. De validiteit van het model wordt versterkt door het hormoonproductieprofiel en de genexpressiepatronen die overeenkomen met de 2-cel-2-gonadotropinehypothese15. Zoals verwacht bevestigen de lage oestradiolspiegels in de TC-monocultuur dat thecacellen alleen niet in staat zijn om oestradiol te synthetiseren, wat de gevestigde kennis van folliculaire steroïdogeneseondersteunt 35. Ondanks de hogere expressie CYP19A1 in co-gekweekte GC's, bleven de oestradiolspiegels vergelijkbaar met de GC-monocultuur, wat wijst op de invloed van regulerende mechanismen zoals beschikbaarheid van substraat, feedbackremming of verschillen in enzymactiviteit. Verdere exploratie van de signaalroutes en onderliggende mechanismen is gerechtvaardigd, als onderwerp voor toekomstige studies. Niettemin is het opzetten van een functioneel co-cultuursysteem van runder-TC's en GC's absoluut noodzakelijk, zoals in deze studie wordt voorzien. De huidige studie richtte zich op de productie van oestradiol en mRNA-expressieniveaus van CYP17A1 en CYP19A1 als belangrijke indicatoren van de functionaliteit van het co-cultuurmodel. Beide vertegenwoordigen gevoelige markers van granulosa- en thecacelfunctie 4,8,36 en zijn direct afgestemd op de 2-cel-2-gonadotropinehypothese15. Hoewel het belang van eiwitexpressie werd erkend, verhinderde het gebrek aan betrouwbare antilichamen een nauwkeurige beoordeling ervan; Daarom viel een uitgebreide analyse van de eiwitniveaus buiten het bestek van dit eerste onderzoek.
Over het algemeen is dit model een doorontwikkeling van het traditionele 2D-cultuurmodel, dat gedeeltelijk de structuur van de ovariële follikel3 nabootst. De resultaten ondersteunen een fysiologische status van beide celcompartimenten, onthuld door de expressie van gevoelige markers voor GC- en TC-fysiologie.
Een voordeel ten opzichte van traditionele 2D-cultuurmodellen is het faciliteren van paracriene interacties tussen theca- en granulosacellen met behoud van hun ruimtelijke scheiding, waardoor de in vivo folliculaire structuur beter wordt nagebootst. Daarentegen missen co-cultuursystemen op het bord, waarbij TC's en GC's in één put worden gemengd, deze structurele organisatie. Studies die dergelijke systemen gebruiken, hebben gewoonlijk een GC:TC-verhouding van 4:1 19,20,21 toegepast, maar deze benadering weerspiegelt niet de compartimentering die in vivo is gevonden en is daarom mogelijk niet haalbaar voor het analyseren van substraatuitwisseling. Bovendien kunnen veranderingen op celniveau niet gemakkelijk worden gedetecteerd, wanneer dit GC-TC-mengsel op een complexe manier moet worden gesorteerd.
Driedimensionale co-cultuurmodellen voor granulosa- en thecacellen blijven schaars, maar vroege pogingen hebben veelbelovende resultaten opgeleverd. De groep van Kotsuji 22,23,24,37 beschreef eerder de interactie van granulosa- en thecacellen in kweek met behulp van een collageenmembraan als fysieke scheider. Dit systeem was echter gebaseerd op een op maat gemaakt collageenmembraan, waardoor reproduceerbaarheid en standaardisatie een uitdaging waren. Het gepresenteerde co-cultuurmodel profiteert daarentegen van in de handel verkrijgbare hangende cultuurinzetstukken, die de reproduceerbaarheid, standaardisatie en productkwaliteit verbeteren en zorgen voor een bredere toepasbaarheid in laboratoria. Hoewel het hierin gepresenteerde model resulteerde in een hogere oestradiolproductie dan de vorige modellen, is de vergelijking van deze modellen moeilijk, omdat het geen eenheid van celkweeksupplementen bevat, met name de gebruikte concentraties26 of het extra gebruik van IGF-1 22,23,24,37.
Een van de meest cruciale stappen in de procedure is het kweken van TC's in de inoculatiekamer. Het is essentieel om ervoor te zorgen dat de kamer stevig op het omgekeerde inzetstuk is geplaatst om medialekkage te voorkomen, die anders de TC-bevestiging en overleving in gevaar zou kunnen brengen. Daarom wordt geadviseerd om de inoculatiekamer met behulp van een pincet stevig op het omgekeerde inzetstuk te drukken en de plaatsing van de inoculatiekamer visueel te inspecteren. Bovendien vereist het verwijderen van de inoculatiekamer en het omdraaien van het inzetstuk na drie dagen technische precisie. Enige vaardigheidstraining kan nodig zijn om deze stap uit te voeren zonder de aangehechte cellen te verstoren en/of te beschadigen. Een andere belangrijke overweging is de zaaidichtheid van GC's. Een hogere celdichtheid die de optimale niveaus van 1,0 x 105 cellen per insert overschrijdt, kan leiden tot differentiatie van GC's, wat mogelijk van invloed is op de steroïdogene output. Bovendien leverde de gepresenteerde cryo-conserveringsmethode na ontdooiing een levensvatbaarheid op van 80-90% voor beide celtypen.
Hoewel het beschreven model een fysiologisch en reproduceerbaar systeem biedt om granulosa- en thecacelinteracties te bestuderen, moet rekening worden gehouden met enkele beperkingen. De methode is ook aan te passen aan andere soorten; Soortspecifieke verschillen kunnen echter optimalisatie van celkweekparameters vereisen, zoals celdichtheden, timing of mediasamenstelling. De schaalbaarheid van dit model is beperkt tot de beschikbaarheid van de celkweekinserts, maar het zou voldoende kunnen zijn voor de meeste effectorstudies. Ten slotte is dit co-cultuurmodel een verdere stap in de richting van het nabootsen van de in vivo situatie van de follikel, maar mist het nog steeds de volledige complexiteit van de ovariële follikel.
Concluderend kan het gepresenteerde model eenvoudig worden aangepast om tegemoet te komen aan verschillende experimentele behoeften, zoals het verlengen van de kweekperiode, het aanpassen van celaantallen of -verhoudingen, of het opnemen van aanvullende factoren. Met verdere ontwikkeling vertegenwoordigt dit systeem een waardevol hulpmiddel voor het bestuderen van de folliculaire functie, steroïdogenese en celsignalering tussen beide celcompartimenten. Bovendien heeft het potentieel voor toepassingen in de reproductieve toxicologie, omdat het een gecontroleerd platform biedt om de impact van verschillende verbindingen op folliculaire cellen te beoordelen.