We presenteren een gedetailleerd protocol om menselijke cervicale organoïden vast te stellen en genetisch te manipuleren.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
We presenteren een gedetailleerd protocol om menselijke cervicale organoïden vast te stellen en genetisch te manipuleren.
Baarmoederhalskanker is de vierde meest voorkomende kanker bij vrouwen en treft het vaakst de baarmoederectocervix. De baarmoederectocervix is bekleed met gelaagd plaveiselepitheel, bestaande uit basale cellen en differentiërende parabasale en suprabasale cellen. De regeneratie die na cervicale conisatie is waargenomen, wijst op de aanwezigheid van robuuste stamcelactiviteit. Ons begrip van de identiteit en regulerende mechanismen van cervicale stamcellen en hun kwaadaardige transformatieproces is echter beperkt door de beperkte toegang tot menselijk cervixweefsel en het ontbreken van optimale systemen om stamcelactiviteit in de baarmoederectocervix te beoordelen. Recent gevestigde menselijke cervicale organoïden kunnen helpen deze beperkingen te overwinnen en nieuwe mogelijkheden bieden om de cervicale fysiologie en pathologie te bestuderen. Er bestaat echter geen gestandaardiseerde methode om menselijke cervicale organoïden te isoleren en vast te stellen. Hier beschrijven we een methode voor het vestigen van menselijke ectocervicale organoïden. Specifiek presenteren we een protocol om individuele cellen te isoleren uit het menselijke ectocervicale epitheel. Door cervixweefsel te incuberen in een geoptimaliseerde enzymoplossing, pellen we het cervicale epitiheel af om de celopbrengst te maximaliseren en fibroblastbesmetting te minimaliseren. We beschrijven verder de voorwaarden voor het cultiveren van menselijke cervicale organoïden met behulp van een geoptimaliseerde mediumformulering. Daarnaast beschrijven we de procedures voor het doorgeven en genetisch manipuleren van cervicale organoïden. Dit protocol biedt een zeer efficiënte aanpak voor het vestigen van menselijke cervicale organoïden en het gebruik ervan om cervicale stamcellen en ziekten te bestuderen.
De baarmoeder ectocervix is de meest voorkomende plek voor baarmoederhalskanker 1,2. Hoewel baarmoederhalskanker is afgenomen sinds de introductie van het humaan papillomavirus (HPV)-vaccin in ontwikkelde landen, blijft het wereldwijd nog steeds de vierde meest voorkomende kanker onder vrouwen 3,4. Ook blijft de incidentie van cervicale voorstadia toenemen in sommige landen 5,6. Hoewel laaggradige plaveiselachtige intraepitheliale laesie (LSIL) vaak vanzelf terugvalt, brengt hooggradige plaveiselachtige intraepitheliale laesie (HSIL) een risico met zich mee op progressie tot invasieve kanker en vereist meestal chirurgische ingreeps, zoals excisie of conisatie. Deze procedures kunnen de ectocervix verkorten en het risico op miskraam of vroeggeboorte verhogen 7,8. Een dieper begrip van de cervicale biologie, gecombineerd met de ontwikkeling van regeneratieve therapie, kan helpen deze uitdagingen aan te pakken, maar vereist robuuste en fysiologisch relevante modelsystemen.
Diermodellen hebben ons begrip van cervicale homeostase, ziektemechanismen en therapeutische strategieën aanzienlijk vergroot. Hun inherente verschillen met menselijke biologie en pathologie beperken echter hun translationele waarde. Als alternatief zijn organoïden naar voren gekomen als krachtige platforms voor het modelleren van menselijke biologie en ziekten. Organoïden zijn stamcel-afgeleide driedimensionale microstructuren die de histologie en moleculaire signaturen van hun herkomstweefselherhalen. Ze zijn ingezet om diverse menselijke weefselstamcellen te identificeren in meerdere weefsels, waaronder de luchtpijp, slokdarm en baarmoederhals 12,13,14. Bovendien maken organoïden genetische manipulatie mogelijk, waardoor de pathogenese van diverse ziekten kan worden gemodelleerd, waaronder kankers en fibrose 15,16,17. Daarnaast dienen organoïden als een effectief platform voor het screenen van de effectiviteit en toxiciteit van geneesmiddelen of celtherapieën 18,19,20,21.
Onlangs hebben twee onafhankelijke groepen menselijke cervicale organoïde systemen vastgesteld22,23. Voortbouwend op deze vooruitgang verbeterden we de efficiëntie van cervicale organoïde kweek aanzienlijk en identificeerden we menselijke cervicale stamcellen13. Bovendien hebben we, door het cervicale epitheel af te pellen, de inclusie van fibroblasten onder het cervicale epitheel geminimaliseerd. Door het gebruik van cervicale organoïden met genetische manipulatie hebben we de rol van microbiële metabolieten en hun downstream-routes blootgelegd bij het handhaven van cervixhomeostase en het voorkomen van precancereuze progressie. Daarom zal een gestandaardiseerd en geoptimaliseerd protocol voor het genereren, onderhouden en genetisch modificeren van cervicale organoïden dienen als een essentieel hulpmiddel om de cervixbiologie en -pathologie te bestuderen.
In dit artikel presenteren we een gedetailleerd en geoptimaliseerd protocol voor het genereren en doorgeven van menselijke cervicale organoïden. We beschrijven ook een protocol voor hun genetische manipulatie via elektroporatie.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Celisolatie en organoïdekweek met menselijke baarmoederhalsweefsels zijn goedgekeurd en uitgevoerd in overeenstemming met alle relevante ethische voorschriften door de interne beoordelingscommissies van DGIST, Daegu, Korea en Chilgok Kyungpook National University Hospital, Gyeongsangbuk-do, Korea (DGIST-20210401-BR-112-01 en KNUCH-2020-12-020-001). Menselijke ectocervicale weefsels werden geleverd door de afdeling Verloskunde en Gynaecologie van het Chilgok Kyungpook National University Hospital. Gezonde cervicale weefsels werden verkregen van patiënten die een totale laparoscopische hysterectomie ondergingen voor hun goedaardige baarmoederziekten. Alle patiënten hebben geïnformeerde toestemming verkregen.
1. Enkelcelisolatie uit ectocervicale weefsels
OPMERKING: Dit protocol begint met een biopsie van een biopsie van ongeveer 5 mm × 5 mm × 5 mm (Figuur 1).
2. Ectocervicale organoïde zaaien en cultuur
3. Organoïde dissociatie en herzaaiing
4. Genetische manipulatie van menselijke cervicale organoïden door elektroporatie
OPMERKING: Dit protocol is gebaseerd op het gebruik van een Lonza Amaxa 4D-Nucleofector en de P4 Primary Cell 4D-Nucleofector X Kit (#V4XP-4032).
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
3D-cultuur van de cervicale organoïde bij mensen
Vers geïsoleerde menselijke ectocervicale weefsels werden in de hierboven genoemde volgorde gedissocieerd tot enkele cellen, die vervolgens werden geplateerd bovenop 24-wells celkweekinserts en gekweekt om cervicale organoïden te vormen zoals beschreven in dit protocol (Figuur 1). Menselijke cervicale organoïden groeien tot 500 μm in diameter vanuit enkele cellen ge...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
In dit manuscript beschrijven we het protocol voor het vestigen en doorgeven van menselijke cervicale organoïden. We bieden ook een protocol voor genetische manipulatie ervan, wat de studie van de cervicale biologie en pathologie aanzienlijk vooruit helpt. Hoewel we het protocol specifiek hebben geoptimaliseerd voor menselijke baarmoederhalsorganoïden, kan ons protocol met kleine aanpassingen worden toegepast op andere organoïdesystemen.
De essentiële informat...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Geen enkele
Dit werk werd ondersteund door een subsidie van het Ministerie van Volksgezondheid en Welzijn (RS-2024-00439434 voor Y. Jeong).
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| P4 Primary Cell 4D-Nucleofector X Kit | Lonza | V4XP-4032 | |
| 96-well ultralow attachment plate | SPL | 39796 | |
| Cell strainer 40 µm | SPL | 93040 | |
| 50 mL conical tube 500/box | SLP | SPL50050 | |
| 15 ml Conical tube | Sarstedt | 62.554.502 | |
| CryoPure Tube 1.8 mL -white | Sarstedt | 72.379P | |
| 37 °C, 5 % CO2 incubator | Eppendorf | 9734IQ905476 | |
| Cell culture insert | SPL | 37024 | |
| Amaxa 4D-Nucleofector | Lonza | AAF-1003X | |
| Blocking buffer (2% BCS in DPBS) | Gibco / Welgene | BCS: 26010074; DPBS: LB001-02 | |
| Dispase II powder | Gibco | 17105041 | |
| DNAse I | Enzynomics | M059L | |
| Matrigel | Corning | 356231 | |
| RBC lysis buffer | Biosesang | R2015 | |
| TrypLE Express | Gibco | 12605 | |
| Wash buffer (HBSS) | JBI | BL003-1 | |
| Advanced DMEM/F12 | Gibco | 12634028 | |
| GlutaMAX supplement | Gibco | 35050-061 | |
| Penicillin–streptomycin | Biowest | L0022-100 | |
| HEPES | Gibco | 15630-080 | |
| B27 supplement | Gibco | 17504044 | |
| Noggin | PeproTech | 118214 | |
| N-acetyl-l-cysteine | Sigma | A9165 | |
| Y-27632 | STEMCELL Technologies | 72307 | |
| FGF2 | PeproTech | 100-18B-50UG | |
| FGF7 | PeproTech | AF-100-19-250UG | |
| A83-01 | Selleckchem | S7692 | |
| Forskolin | Sigma | F6886 | |
| Neuregulin 1 | PeproTech | 100-03-50UG | |
| NGF | PeproTech | AF-450-01-100UG | |
| R-spondin | Sinobiological | 11083-HNAS | |
| HGF | Peprotech | 100-39H-250ug | |
| FGF10 | Peprotech | 100-26 | |
| Petridish 35 mm | SPL | 10035 | |
| Organoid media recipe | |||
| Name | Company | Catalog Number | concentratie |
| Advanced DMEM/F12 | Gibco | 12634028 | |
| GlutaMAX supplement | Gibco | 35050-061 | 1x |
| Penicillin–streptomycin | Biowest | L0022-100 | 1x |
| HEPES | Gibco | 15630-080 | 10 mM |
| B27 supplement | Gibco | 17504044 | 1x zonder vitamine A |
| Noggin | PeproTech | 118214 | 100 ng/ml |
| N-acetyl-l-cysteine | Sigma | A9165 | 1 mM |
| Y-27632 | STEMCELL Technologies | 72307 | 10 µM |
| FGF2 | PeproTech | 100-18B-50UG | 50 ng/ml |
| FGF7 | PeproTech | AF-100-19-250UG | 25 ng/ml |
| FGF10 | Peprotech | 100-26 | 100 ng/ml |
| A83-01 | Selleckchem | S7692 | 500 nM |
| Forskolin | Sigma | F6886 | 10 µM |
| Neuregulin 1 | PeproTech | 100-03-50UG | 50 ng/ml |
| NGF | PeproTech | AF-450-01-100UG | 20 ng/ml |
| R-spondin | Sinobiological | 11083-HNAS | 100 ng/ml |
| HGF | Peprotech | 100-39H-250ug | 25 ng/ml |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.