Tutaj prezentujemy nowy humanizowany model wątroby myszy wygenerowany u myszy z nokautem komórkowym za pośrednictwem receptora alb-toksyny (TRECK)/SCID po przeszczepie niedojrzałych i zdolnych do rozbudowy ludzkich komórek macierzystych wątroby.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
* These authors contributed equally
Tutaj prezentujemy nowy humanizowany model wątroby myszy wygenerowany u myszy z nokautem komórkowym za pośrednictwem receptora alb-toksyny (TRECK)/SCID po przeszczepie niedojrzałych i zdolnych do rozbudowy ludzkich komórek macierzystych wątroby.
Nowatorski model zwierzęcy z udziałem chimerycznych myszy z humanizowaną wątrobą, stworzony poprzez przeszczep ludzkich hepatocytów, został opracowany. Te myszy, u których wątroba została ponownie zasiedlona funkcjonalnymi ludzkimi hepatocytami, mogą służyć jako użyteczne narzędzie do badania biologii ludzkich komórek wątroby, metabolizmu leków i innych zastosowań przedklinicznych. Jednym z kluczowych czynników niezbędnych do pomyślnego przeszczepienia ludzkich hepatocytów myszom jest eliminacja endogennych hepatocytów, aby zapobiec konkurencji z komórkami ludzkimi i zapewnić odpowiednią przestrzeń i mikrośrodowisko do promowania ekspansji i różnicowania ludzkich komórek dawcy. Do tej pory ustalono dwa główne modele myszy z uszkodzeniem wątroby wykorzystujące hydrolazę fumaryloacetooctanu (Fah) i aktywator uroplazminogenu (uPA). Jednak myszy Fah są używane głównie z dojrzałymi hepatocytami, a zastosowanie modelu uPA jest ograniczone przez zmniejszoną hodowlę. Aby przezwyciężyć te ograniczenia, myszy z nokautem komórkowym za pośrednictwem receptora toksyny albowej (TRECK)/SCID zastosowano do różnicowania in vivo niedojrzałych ludzkich hepatocytów i humanizowanego wytwarzania wątroby. Ludzkie wątrobowe komórki macierzyste (HpSC) z powodzeniem ponownie zasiedliły wątroby myszy Alb-TRECK/SCID, u których rozwinęła się śmiertelna, piorunująca niewydolność wątroby po leczeniu toksyną błoniczą (DT). Ten model humanizowanej wątroby u myszy Alb-TRECK/SCID będzie miał funkcjonalne zastosowania w badaniach obejmujących metabolizm leków i interakcje lek-lek oraz będzie promował inne badania in vivo i in vitro.
Myszy są powszechnie używane do testów farmaceutycznych, ponieważ badania biomedyczne na ludziach są ograniczone1; jednak te modele nie zawsze są użyteczne, ponieważ mogą niedokładnie symulować efekty obserwowane u ludzi. Większość leków w obecnym zastosowaniu medycznym są metabolizowane głównie w wątrobie. Jednak ten sam lek może być metabolizowany do różnych metabolitów w wątrobie myszy i człowieka ze względu na różnice międzygatunkowe. W związku z tym często trudno jest określić, czy potencjalny lek stanowi jakiekolwiek ryzyko dla zastosowań klinicznych2,3.
Aby rozwiązać ten problem, "humanizowane" wątroby myszy zostały opracowane poprzez hodowanie ludzkich komórek wątroby wewnątrz myszy4-6; modele te wykazują reakcje na leki podobne do tych obserwowanych w ludzkiej wątrobie. Podstawowe modele mysie używane obecnie do humanizowanego generowania wątroby obejmują myszy z aktywatorem uroplazminogenu (uPA+/+)4,7, myszy z hydrolazą hydrolazy fumaryloacetooctanu (Fah−/−) myszy6 i niedawno zgłoszone myszy z kinazą tymidynową (TK-NOG).
Jednakże, poprzednie raporty wykazały, że przeszczepione ludzkie niedojrzałe komórki lub komórki macierzyste są mniej konkurencyjne niż dorosłe ludzkie hepatocyty w wątrobach myszy Alb-uPA tg(+/−)Rag2(−/−)8-10. Co więcej, myszy Fah−/− zapewniają przewagę wzrostu tylko dla zróżnicowanych hepatocytów, a nie dla niedojrzałych komórek progenitorowych wątroby11. Przeszczepienie ludzkich wątrobowych komórek macierzystych (HpSC) myszom TK-NOG w laboratorium zakończyło się niepowodzeniem. W związku z tym nie istnieje obecnie żaden użyteczny model mysi do skutecznego wszczepiania ludzkich niedojrzałych komórek wątroby.
Tak więc, opracowaliśmy nowy model myszy Alb-TRECK/SCID, który mógł być skutecznie ponownie zasiedlany ludzkimi niedojrzałymi hepatocytami. Ten transgeniczny model myszy wykazuje ekspresję receptorów ludzkiego czynnika wzrostu podobnego do EGF (HB-EGF) wiążących heparynę pod kontrolą promotora albuminy specyficznego dla komórek wątroby. Po podaniu toksyny błoniczej (DT) u myszy tych rozwija się piorunujące zapalenie wątroby z powodu warunkowej ablacji hepatocytów, umożliwiając rezydencję i proliferację komórek dawcy12. Chociaż hepatocyty myszy zostały z powodzeniem przeszczepione myszom Alb-TRECK/SCID w poprzednich badaniach13,14, generacja humanizowanej wątroby przy użyciu myszy Alb-TRECK/SCID nie została jeszcze zgłoszona.
W tym badaniu, humanizowane wątroby zostały wygenerowane u myszy Alb-TRECK/SCID poprzez przeszczepienie HpSCs. Ta humanizowana wątroba zapewnia środowisko in vivo dla uniwersalnego różnicowania komórek macierzystych i zdolność do przewidywania wzorców metabolizmu leków u ludzi i interakcji między lekami.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wszystkie procedury eksperymentalne na zwierzętach zostały przeprowadzone zgodnie z Wytycznymi Ochrony Zwierząt Uniwersytetu Miejskiego w Yokohamie.
1. Generowanie mysiego modelu ostrego uszkodzenia wątroby
2. Przygotowanie ludzkich komórek macierzystych wątroby
3. Wewnątrzśledzionowe przeszczepienie ludzkich komórek macierzystych wątroby
4. Wykrywanie przeszczepionych ludzkich hepatocytów pochodzących z komórek macierzystych wątroby w wątrobie myszy
Uwaga: W przypadku następujących procedur, należy poddać eutanazji wszystkie zwierzęta za pomocą przedawkowania ketaminy i ksylazyny, a następnie zwichnięcia szyjki macicy.
5. Wykrywanie wydzielania albuminy ludzkiej i obliczanie szybkości chimerycznej
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Hepatocyty myszy Alb-TRECK/SCID wykazują ekspresję ludzkiego genu receptora DT HB-EGF pod kontrolą promotora albuminy i wykazują efekty cytotoksyczne po podaniu DT12. Aby ocenić wpływ leczenia DT na uszkodzenie wątroby, dawkę DT 1.5 μg/kg wstrzykiwano 8-tygodniowym myszom Alb-TRECK/SCID, a zmiany patologiczne w wątrobie 48 hr po podaniu DT oceniono histologicznie. W porównaniu z myszami kontrolnymi (nieleczonymi DT), myszy leczone DT wykazywały zdezorganizowaną architekturę wąt...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Ostatnie badania wykazały, że wątroba myszy może być ponownie zasiedlona ludzkimi hepatocytami, w tym dorosłymi hepatocytami i proliferacyjnymi wątrobowymi komórkami macierzystymi17. Te ponownie zasiedlone wątroby zostały wykorzystane jako przedkliniczne modele eksperymentalne do testowania metabolizmu leków oraz odkrywania i opracowywania leków18; Ponadto stworzyli środowisko in vivo do dojrzewania i różnicowania komórek19. Głównym celem niniejszego badania było wygenerowanie no...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają żadnych konkurencyjnych interesów finansowych do ujawnienia.
Chcielibyśmy podziękować Mammalian Genetics Project, Tokyo Metropolitan Institute of Medical Science, za dostarczenie myszy. Dziękujemy również S. Aoyamie i Y. Adachi z Instytutu Badań nad Wchłanianiem, Dystrybucją, Metabolizmem, Wydalaniem i Toksykologią, Sekisui Medical Company Ltd., Japonia, a także K. Kozakai i Y. Yamada za pomoc w analizie LC-MS/MS. Prace te były częściowo wspierane przez dotacje z Ministerstwa Edukacji, Kultury, Sportu, Nauki i Technologii (MEXT) w Japonii dla Y-W.Z. (18591421, 20591531 i 23591872); w ramach innowacyjnego i przedsiębiorczego projektu Jiangsu mającego na celu wprowadzenie talentów wysokiego szczebla oraz projektu planowania nauki i technologii Jiangsu (BE2015669); oraz poprzez dotacje dla H.T. na rzecz Strategicznej Promocji Innowacyjnych Badań i Rozwoju (S-innovation, 62890004) z Japońskiej Agencji Nauki i Technologii.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Albumina ludzka | Sigma | A6684 | Mysz |
| Ludzka CK19 | Mysz Dako | M088801 | |
| Jądra ludzkie | Milipore | MAB1281 | Mysz |
| Ludzki CK8/18 | Progen | GP11 | Świnka morska |
| CDCP1 | Biolegend | 324006 | Mysz |
| CD90 BD 559869Mysz 551479 CD66 | BD | ||
| GOT/AST-PIII | Fujifilm | 14A2X10004000009 | |
| DMEM/F-12 | Gibco | 11320-033 | |
| FBS | Biowest | S1520 | |
| 0,05% Trypsyna-EDTA | Gibco | 25300-054 | |
| Toksyna błonicy | Sigma | D0564-1MG | |
| Zestaw ELISA albuminy ludzkiej | Bethyl Laboratories | E88-129 | |
| Strzykawka (1 ml) | Terumo | SS-01T | |
| 32G Igła 1/2" | TSK | PRE-32013 | |
| Związek OCT (118 ml) | Sakura Finetek Japonia | 4583 | |
| Szybki sortownik komórkowy MoFlo | Beckman Coulter | B25982 | |
| DRI-CHEM 7000 | Fujifilm | 14B2X10002000046 |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.