Przedstawiamy protokół do badania interakcji między ludzkim śródbłonkiem a perycytami u myszy za pomocą wariantu testu angiogenezy z zatyczką żelową macierzy.
Artykuł metodologiczny
Przedstawiamy protokół do badania interakcji między ludzkim śródbłonkiem a perycytami u myszy za pomocą wariantu testu angiogenezy z zatyczką żelową macierzy.
Angiogeneza to proces, w którym nowe naczynia krwionośne są formowane z istniejących naczyń. Wzrost nowych naczyń wymaga skoordynowanej proliferacji, migracji i wyrównania komórek śródbłonka w celu utworzenia struktur rurkowych, a następnie rekrutacji perycytów w celu zapewnienia wsparcia ściennego i ułatwienia dojrzewania naczyń. Obecne metody hodowli komórkowych in vitro nie są w stanie w pełni odtworzyć złożonego środowiska biologicznego, w którym komórki śródbłonka i perycyty oddziałują na siebie, tworząc funkcjonalne naczynia. Przedstawiamy nowatorskie zastosowanie testu in vivo z zatyczką żelową macierzy do badania interakcji śródbłonka-perycytów i tworzenia funkcjonalnych naczyń krwionośnych przy użyciu myszy z ciężką złożoną mutacją niedoboru odporności (SCID). Krótko mówiąc, żel matrycowy miesza się z roztworem zawierającym komórki śródbłonka z perycytami lub bez, a następnie wstrzykuje się w plecy znieczulonych myszy SCID. Po 14 dniach zatyczki żelowe matrycy są usuwane, mocowane i cięte na sekcje do analizy histologicznej. Długość, liczba, wielkość i zakres pokrycia perycytami dojrzałych naczyń krwionośnych (zdefiniowany przez obecność czerwonych krwinek w świetle) można określić ilościowo i porównać między grupami eksperymentalnymi za pomocą komercyjnych platform statystycznych. Oprócz zastosowania jako test angiogenezy, ten test wkładu żelowego Matrix może być używany do prowadzenia badań genetycznych i jako platforma do odkrywania leków. Podsumowując, protokół ten pozwoli naukowcom uzupełnić dostępne testy in vitro do badania interakcji śródbłonka-perycytów i ich znaczenia dla angiogenezy układowej lub płucnej.
Angiogeneza to proces, w którym nowe naczynia krwionośne są formowane z wcześniej istniejącej sieci naczyniowej1 i jest przedmiotem ciągłych badań w wielu obszarach, od normalnego rozwoju po chorobę. Ten dynamiczny proces obejmuje proliferację i migrację komórek śródbłonka (EC) oraz rekrutację perycytów w celu skonstruowania cewy naczyniowej, która jest skierowana w stronę miejsca, które potrzebuje dostarczania tlenu i składników odżywczych2. Zbadanie tego procesu wymaga równie dynamicznego testu, a przede wszystkim takiego, który może podsumować trójwymiarową naturę powstawania rurek. Testy matrycowe 3D in vitro zostały opracowane w celu zaspokojenia tej potrzeby i sprawdziły się, umożliwiając naukowcom zdefiniowanie dyskretnych etapów w przestrzeni i czasie, w których zachodzi angiogeneza 3,4,5,6. Jednak te modele matrycowe 3D in vitro są ograniczone do badania nieperfundowanych naczyń krwionośnych i dlatego brakuje im krytycznych składników związanych z procesem angiogenezy (np. krążących czynników wzrostu i hamujących, nienaturalnych napięć/sił w łożysku naczyniowym) i nie symulują złożonego środowiska obecnego w żywej tkance. Aby rozwiązać to ograniczenie, opracowano kilka testów angiogenezy in vivo 7, w tym test czopa żelowego Matrix, który będzie przedmiotem naszego raportu 8,9.
Test zatyczek żelowych w macierzy jest dobrze znanym testem angiogenezy in vivo, który przemawia do badaczy, ponieważ stanowi solidną platformę do testowania ról różnych komórek i substancji w angiogenezie. Żel Matrix jest dostępnym na rynku roztworem błony podstawnej, który jest wydzielany przez linię komórkową mięsaka myszy Engelbreth-Holm-Swarm (EHS), która krzepnie w żel w temperaturze 37 °C. Żel macierzowy można mieszać z komórkami i/lub substancjami, takimi jak czynniki wzrostu, i wstrzykiwać podskórnie myszy. EC gospodarza zaatakują czop w ciągu 14 dni, utworzą sieć naczyniową i ulegną perfuzji z krwią gospodarza. Do tej pory testy czopów żelowych macierzy koncentrowały się wyłącznie na badaniu zachowania komórek śródbłonka podczas angiogenezy, jednak zgodnie z naszą najlepszą wiedzą nie podjęto jeszcze żadnych wysiłków, aby ustalić, czy test ten można wykorzystać do wspólnej hodowli komórek śródbłonka i perycytów w celu zbadania, jak te dwa typy komórek oddziałują podczas angiogenezy. W szczególności zrozumienie związku między EC a perycytami jest cenne dla badania chorób, w których utrata naczyń krwionośnych jest patologiczna, w tym niedokrwienia mikronaczyniowego i choroby naczyń obwodowych 10,11,12.
Tutaj opisujemy protokół, który wprowadza perycyty pochodzące z człowieka do mieszaniny żelu macierzowego wraz z ludzkimi EC i czynnikiem wzrostu fibroblastów (bFGF). Mieszanina ta może być następnie wstrzykiwana podskórnie w grzbiet myszy z SCID, aby umożliwić utworzenie w pełni funkcjonalnych, pokrytych perycytami, naczyń hybrydowych. Nasz protokół opisuje, jak przygotować wtyczki żelowe zawierające ludzkie EC z ludzkimi perycytami lub bez, umieszczać je u myszy SCID i jak analizować skrawki histologiczne pod kątem krytycznych punktów końcowych angiogenezy.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Oświadczenie etyczne: Procedury z udziałem zwierząt zostały zatwierdzone przez Instytucjonalny Komitet ds. Opieki i Wykorzystania Zwierząt w Stanford University School of Medicine.
UWAGA: Zwierzęta są znieczulone 3% izofluranem parownika i 3% zapasem gazuO2. Stosowanie maści weterynaryjnej na oczy może pomóc w zapobieganiu wysuszeniu podczas znieczulenia.
1. Przygotowanie komórek
2. Przygotowanie żelu Matrix
3. Wymieszaj żel Matrix z komórkami
4. Przygotowanie myszy
5. Wstrzyknięcie żelu Matrix
6. Izolacja zatyczki żelowej Matrix: 14 dni po wstrzyknięciu
7. Proces parafinowy w zatyczce żelowej Matrix
8. Plamy z barwnikiem Hematoxylin i Eozyny (H&E)13
9. Barwienie innych preparatów do ludzkich naczyń włosowatych i perycytów
10. Ilościowe określenie gęstości i struktury kapilar14
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Reprezentatywne barwienia H&E oraz immunofluorescencyjne przekrojów wtyczek z żelu macierzyowego przedstawiono na Rysunku 2. Przekroje wtyczek zawierających wyłącznie EC wykazują obecność niektórych naczyń, które w większości nie są ukrwione (Rysunek 2 góra po lewej, czarne strzałki), natomiast wtyczki zawierające zarówno EC, jak i perycyty wykazują kilka ukrwionych naczyń o większych średnicach i pełnym pokryciu perycytami, o czym świadczy pozyty...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Test zatyczek żelowych Matrix okazał się wygodną i skuteczną metodą oceny regulacji genów w angiogenezie, związkach angiogennych i antyangiogennych in vivo oraz w celu uzupełnienia testów in vitro . W tym miejscu szczegółowo opisujemy nowatorski test czopa żelowego macierzy ludzkiej angiogenezy, który bada interakcję między komórkami śródbłonka a perycytami podczas tworzenia naczyń.
W tym protokole jest kilka nowatorskich i krytycznych kroków. Preferowane są komórki o niskim ...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Brak sprzecznych interesów finansowych.
Dr. K. Yuan był wspierany przez American Heart Association Scientist Development Grant (15SDG25710448) oraz Pulmonary Hypertension Association Proof of Concept Award (SPO121940). Dr V. de Jesus Perez otrzymał nagrodę za rozwój kariery od Fundacji Roberta Wooda Johnsona, nagrodę NIH K08 HL105884-01, nagrodę Pulmonary Hypertension Association, nagrodę za badania biomedyczne od American Lung Association oraz nagrodę Translational Research and Applied Medicine nagroda Uniwersytetu Stanforda.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| PBS (sól fizjologiczna buforowana fosforanami) | Corning | 21-031-CV | |
| 0,25% trypsyny/0,53 mM EDTA | Zestaw | ||
| pożywek dla komórek śródbłonka (ECM) | Sciencell | 1001 | zawiera pożywkę, suplement wzrostu EC oraz penicylinę/streptomycynę, z których każdy jest dostarczany w odpowiedniej objętości dla łatwego mieszania |
| Zestaw pożywki perycytowej (PM) | Sciencell | 1201 | obejmuje pożywkę, suplement wzrostu Pericyte oraz penicylinę/streptomycynę, z których każdy jest dostarczany w odpowiedniej objętości w celu łatwego mieszania |
| pierwotnych ludzkich komórek śródbłonka mikronaczyniowego płuc | Przełomowa inicjatywa | ten typ komórek jest również dostępny na rynku. Komórki używane w pasażu 1-4 | |
| pierwotne ludzkie perycyty płucne | Przełomowa inicjatywa | ten typ komórek nie jest dostępny na rynku, ale paricyty mózgu są. Komórki używane przy pasażowaniu 1-4 | |
| bFGF (podstawowy czynnik wzrostu fibroblastów) | Peprotech | 100-18B | roztwór podstawowy wynosi 50 μ g/ml w 0,1% BSA w PBS, podwielokrotności przy 50 μ l i przechowywane w temperaturze -20 stopni |
| Matrigel Basement Membrane Matrix | BD | 356237 | |
| 28 G 1 cc Insluin Syringe | BD | 329410 | |
| SCID (Ciężki Złożony Niedobór Odporności) myszy | The Jackson Laboratory | 5557 | NOD. Szczep SCID IL2R gamma knockout jest najlepszym szczepem; 4-6 tygodni życia |
| 1,5 ml probówki do mikrowirówek, sterylne | Thermo Fisher Scientific | 05-408-129 | |
| 15 ml zakręcane probówki, sterylne | BD Biosciences | 352096 | |
| Długopis PAP | Hemocytometr Life Technologies | 8899 | |
| ThermoFisher Scientific | 02-671-6 | ||
| Krem do depilacji Nair | Walmart | ||
| anty-ludzkie przeciwciało pierwotne CD31 | LifeSpan Biosciences | LS-B4737 | to 1:50 |
| anty-ludzkie przeciwciało fluorescencyjne aktyny mięśni gładkich CY3 roztwór | Sigma | C6198 | to 1:300 |
| kozie przeciwciało wtórne przeciwko królikowi; 488/zielony | ThermoFisher Scientific | A-11008 | to 1:250 |
| Roztwór DAPI Prolong Gold | Komórka Szkiełka mikroskopowe sygnalizacyjne | 8961S | |
| VWR | 48300-047 | ||
| nr 1.5 szkiełka nakrywkowe | Thermo Fisher Scientific | 12-544-D | |
| bardzo cienkie nożyczki chirurgiczne | |||
| 245-685 | |||
| Kasety na tkanki | Simport | M492-12 | |
| surowica kozia | Dako | X0907 |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE
Poproś o pozwolenie