Aby uniknąć skażenia, wykonaj protokół w całości w sterylnym kapturze do hodowli tkanek. Ludzka tkanka dna płuc została pobrana od pacjentów poddawanych rękawowej resekcji żołądka zgodnie z zatwierdzonym protokołem IRB Uniwersytetu w Cincinnati (numer protokołu IRB: 2015 - 4869).
Wszystkie badania na myszach zostały zatwierdzone przez University of Cincinnati Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC), który utrzymuje placówkę American Association of Assessment and Accreditation of Laboratory Animal Care (AAALAC).
1. Ustanawianie antropogenicznych organoidów 3D dna żołądka
UWAGA: Ten protokół jest oparty na badaniach opublikowanych wcześniej w tym lab8.
- Przygotuj pożywkę organoidową 3D, która składa się w 50% z pożywki kondycjonowanej Wnt i w 20% z pożywki kondycjonowanej przez R-spondynę.
- Przygotować pożywkę kondycjonowaną Wnt, hodować limfocyty L w pożywce wzrostowej Wnt (zmodyfikowana pożywka Eagle (DMEM) firmy Dulbecco, 10% płodowa surowica bydlęca (FBS), 1% penicylina/streptomycyna) przez 7 dni, zebrać pożywkę i przefiltrować za pomocą filtra 0,22 μm.
- Przygotować pożywki kondycjonowane R-spondyną. Wyhoduj zmodyfikowaną linię komórkową wydzielającą R-spondynę HEK-293T w pożywce wzrostowej R-spondyny (zmodyfikowana pożywka Eagle Medium firmy Dulbecco, 10% płodowa surowica bydlęca (FBS), 1% penicylina / streptomycyna). Po przyłączeniu po 2 godzinach zmień pożywkę z tych komórek na pożywkę wzrostową OPTIMEM, 1% penicyliny/streptomycyny. Hoduj komórki przez 7 dni. Następnie zbierz pożywkę kondycjonowaną przez R-spondynę i przefiltruj ją za pomocą filtra 0,22 μm.
UWAGA: Ten protokół został opublikowany wcześniej, a bardziej szczegółowy protokół można znaleźć w 6,7,8.
- Rozmrozić zredukowaną przez czynnik wzrostu, wolną od czerwieni fenolowej matrycę błony podstawnej przez 16 godzin na lodzie w temperaturze 4 °C. Zebrać tkankę w lodowatym DBPS wolnym od Ca2+ / Mg2+ w dużym plastikowym pojemniku. Przechowywać na lodzie do rozpoczęcia etapu 1.4.
UWAGA: Tkanka pobierana jest od pacjentów poddawanych rękawowej resekcji żołądka.
- Za pomocą kleszczy energicznie umyj tkankę w sterylnej zlewce zawierającej 100 ml soli fizjologicznej buforowanej fosforanem Dulbecco (DPBS) bez Ca2+/Mg2+. Myć przez około 30 sekund lub do momentu, gdy zanieczyszczenia i krew zostaną usunięte. Następnie za pomocą sterylnej gazy zetrzyj warstwę śluzową z nabłonka.
- Za pomocą dużych kleszczy mocno chwyć warstwę mięśniową tkanki i siłą zeskrob nabłonek za pomocą dużych zakrzywionych kleszczy hemostatycznych. Zbierz zeskrobane fragmenty nabłonka na sterylną, polistyrenową szalkę Petriego.
- Zmiel tkankę nabłonka na fragmenty o wymiarach około 2,0 x 2,0 mm2 za pomocą maszynki do golenia, aby zoptymalizować trawienie tkanek. Przemyć fragmenty tkanek DBPS bez Ca2+/Mg2+ uzupełnionego antybiotykami (DPBS bez Ca2+/Mg2+, 1% penicyliny/streptomycyny, 0,25 mg/ml amfoterycyny B / 10 mg / ml gentamycyny, 50 mg / ml kanamycyny), aż do momentu, gdy płukanie będzie wolne od krwi. W razie potrzeby wykonaj wiele prań. Wyrzuć pranie, ostrożnie filtrując pranie przez sterylną gazę do zlewki na odpady.
- Zebrać umyte fragmenty do szklanej kolby okrągłodennej o pojemności 125 ml z mieszadłem o średnicy 25 mm i wstępnie podgrzaną pożywką inkubacyjną (pożywka podstawowa uzupełniona 2 mM L-glutaminy, 1% penicyliny/streptomycyny, 10 mM buforu HEPES, 1 mg/ml kolagenazy typu 1, albumina surowicy bydlęcej 2 mg/ml klasy hodowli komórkowej). Uszczelnić kolbę okrągłodenną gumowymi przegrodami.
- Włóż igłę rdzeniową o sile 20 G do przegrody i podłącz ją do butli z tlenem za pomocą gumowego węża. Aby odfiltrować wszelkie zanieczyszczenia, włóż bibułę do rurki, aby utworzyć filtr. Włącz odpływ tlenu na niskim poziomie. Włóż 10 - 15 igieł odpływowych do przegrody, aby uniknąć pęknięcia przegrody.
- Przymocuj zestaw do stojaka pierścieniowego za pomocą zacisków i umieść go w łaźni wodnej skalibrowanej do 37 °C z płytką mieszającą na 30 - 45 minut. Po 15 minutach inkubacji tkanki należy usunąć 50 μl pożywki inkubacyjnej i sprawdzić wzrokowo, czy nie ma zdysocjowanych gruczołów. Jeśli gruczoły nie są gęste lub nie oddzieliły się od tkanki, pozostaw na dodatkowe 5 - 10 minut.
- Bezpośrednio po inkubacji dodać 50 ml wstępnie podgrzanego DMEM/F12 do pożywki inkubacyjnej za pomocą sterylnej pipety serologicznej lub wlewając bezpośrednio do mieszaniny inkubacyjnej.
- Przefiltrować mieszaninę gruczołów przez sterylną gazę do czterech stożkowych probówek o pojemności 50 ml. Utrzymuj filtrat na lodzie przez 15 minut, aby wyekstrahowane gruczoły mogły osiąść na dnie stożkowej rurki. Należy uważać, aby nie naruszyć osiadłych gruczołów, usunąć i wyrzucić górne 40 ml supernatantu za pomocą pipety serologicznej. Pozostałe 10 ml zawiesić w 10 ml DPBS uzupełnionego antybiotykami.
- Rozprowadzić mieszaninę równomiernie w probówkach do hodowli komórkowych o pojemności 5 ml. Wirować przez 5 minut przy 65 x g w temperaturze 4 °C i ostrożnie usunąć supernatant za pomocą pipety. Zawiesić osad dławika w rozmrożonej matrycy błony podstawnej za pomocą pipety lub końcówki pipety o szerokości 200 μl. Mieszać do uzyskania jednorodnej masy.
UWAGA: Bardzo ważne jest, aby wykonać ten krok na lodzie i uniknąć polimeryzacji matrycy membrany podstawnej podczas mieszania. Dodatkowo ważne jest, aby wizualnie sprawdzić gęstość dławnicy poprzez pobranie próbek na 50 μl. Optymalna gęstość to ~70% zbiegowiska.
- Następnie umieść gruczoły w 50 μl matrycy błony podstawnej za pomocą pipety z szeroką końcówką. Unikaj wytwarzania pęcherzyków podczas powlekania.
- Aby umożliwić polimeryzację matrycy błony podstawnej, inkubować przez 10-15 minut w temperaturze 37 °C. W przypadku posiewu na 12-dołkowej płytce hodowlanej dodać 1 ml pożywki hFGO (Advanced Dulbecco's modified Eagle medium/F12 podłoże uzupełnione 2mM L-glutaminą, 1% penicyliny/streptomycyny, 0,25 mg/ml amfoterycyny B /10 mg/ml gentamycyny, 50 mg/ml kanamycyny, 10 mM buforu HEPES, 1 mM n-akteylcystyny, 1 x N2, 1 x B27, 50% pożywki kondycjonowanej Wnt, 20% pożywki kondycjonowanej R-spondyną uzupełnionej 100 ng / ml inhibitorem morfogenetycznego białka kości, 1 nM gastryną, 50 ng / ml naskórkowym czynnikiem wzrostu, 200 ng / ml czynnikiem wzrostu fibroblastów 10, 10 mM nikotynamidu i 10 μM inhibitorem Y-27632 ROCK) na studzienkę. Jeśli nie używasz 12-dołkowej płytki hodowlanej, dodaj wystarczającą ilość pożywki, aby zanurzyć pęcherzyk macierzy błony podstawnej.
- Hodować komórki w temperaturze 37 °C w inkubatorze do hodowli komórkowych z wilgotnością 5% CO2 . Zmieniaj nośniki co 4-5 dni.
2. Ustanawianie 3D genowych organoidów dna żołądka pochodzących od myszy
UWAGA: Ten protokół został wcześniej opublikowany 6. Rozmrozić matrycę membrany podstawnej na lodzie i przygotować wszystkie odczynniki przed rozpoczęciem.
- Składaj ofiary na myszach przy użyciu metody zatwierdzonej przez instytucję badawczą, w której prowadzone są badania. Usuń żołądek myszy i przeprowadź sekcję zgodnie z wcześniej opublikowanymi protokołami 6. Prać w 20 ml lodowato zimnego Ca2+/Mg2+ wolnego od DBPS.
UWAGA: Myszy C57BL/6 w wieku od 8 do 10 tygodni są używane do hodowli organoidów żołądka dna. Myszy zostały poddane eutanazji przez wdychanie dwutlenku węgla, a następnie ręczne zwichnięcie szyjki macicy przed usunięciem żołądka.
- Usuń warstwę mięśniową z brzucha i wszelkich widocznych naczyń krwionośnych, jak wcześniej opublikowano 6.
- Oddziel dno oka od antrum i przedżołądka za pomocą sterylnej żyletki. Przeciąć dno oka małymi nożyczkami chirurgicznymi na fragmenty o wymiarach około 2,0 x 2,0 mm. Za pomocą kleszczy zebrać fragmenty do stożkowej probówki o pojemności 15 ml zawierającej bufor do inkubacji EDTA (Ca2+/Mg2+-free DPBS, 5mM EDTA) i inkubować w temperaturze 4 °C przez 2 godziny z delikatnym mieszaniem.
- W sterylnym kapturze pozostaw stożkową probówkę i fragmenty na lodzie na około 5 minut. Za pomocą pipety usuń jak najwięcej buforu do inkubacji, pozostawiając fragmenty nietknięte. Dodać 5 ml buforu do wytrząsania (1 g D-sorbitolu, 1,47 g sacharozy w 100 ml Ca2+/Mg2+-free DPBS) i wstrząsać ręcznie z siłą przez 2 minuty. Pozwól dużym fragmentom osiąść i w pośpiechu, za pomocą pipety 1000p, usuń małe fragmenty, które jeszcze nie osiadły w górnej warstwie.
- Wirować usunięte fragmenty przez 5 minut w temperaturze 4 °C przy 65 x g.
- Unikając pęcherzyków powietrza, usunąć supernatant, ponownie zawiesić w matrycy błony podstawnej i mieszać do uzyskania jednorodnej konsystencji.
- Za pomocą pipety z szeroką końcówką pokryć matrycę błony podstawnej w ilości 50 μl na studzienkę, a następnie inkubować w temperaturze 37 °C przez 20 minut.
- Dodaj wystarczającą ilość pożywki wzrostowej mFGO (zmodyfikowana pożywka Eagle / pożywka F12 firmy Advanced Dulbecco uzupełniona 2 mM L-glutaminą, 1% penicyliną / streptomycyną, 10 mM buforem HEPES, 1 mM n-akteylcystyną, 1 x N2, 1 x B27, 50% pożywki kondycjonowanej Wnt, 20% pożywki kondycjonowanej R-spondyną uzupełnionej 100 ng / ml inhibitorem morfogenetyki białka kości, 10 nM gastryny, 50 ng / ml naskórkowego czynnika wzrostu, 10 ng / ml czynnika wzrostu fibroblastów 10 i inhibitora 10 μM Y-27632 ROCK), aby zanurzyć pęcherzyk.
- Hodowla komórek w inkubatorze do hodowli komórkowych w temperaturze 37 °C, 5% CO 2 Wilgotnyinkubator. Zmieniaj nośnik co 4-5 dni.
3. Powłoka kolagenowa do transferu 2D
UWAGA: Wykonuj wszystkie procedury w sterylnym kapturze do hodowli tkankowej, chyba że określono inaczej. Rozpocznij powlekanie kolagenu 24 godziny przed przeniesieniem organoidów 3D do monowarstwy. Utrzymuj kolagen z ogona szczura na lodzie i chroń go przed światłem. Płytki pokryte kolagenem są dobre do 2 tygodni. Jeśli powlekane płytki nie zostaną natychmiast zużyte, owinąć je folią i przechowywać w temperaturze 4 °C do czasu, gdy będą potrzebne.
- Rozcieńczyć kolagen z ogona szczura do 50 μg/ml za pomocą 20 mM kwasu octowego.
- Wystarczająco pokryj powierzchnię studzienki rozcieńczonym kolagenem. W przypadku jednego dołka w standardowej płytce 12-dołkowej pokryj około 1 ml kolagenu. Pozostaw na noc w temperaturze pokojowej w sterylnym kapturze.
- Przemyć dwukrotnie 1 ml DPBS bez Ca2+ / Mg2+ na studzienkę i pozostawić bez przykrycia na 2 godziny w temperaturze pokojowej w sterylnym kapturze.
4. Powłoka macierzy membrany podstawnej do transferu 2D
UWAGA: Wykonuj wszystkie procedury w sterylnym kapturze do hodowli tkankowej, chyba że określono inaczej. Rozpocznij powlekanie macierzy błony podstawnej 2 godziny przed przeniesieniem organoidów 3D do monowarstwy. Utrzymuj matrycę błony podstawnej na lodzie. Powlekane talerze są przeznaczone do natychmiastowego użycia i nie mogą być przechowywane przez dłuższy czas.
- Rozcieńczyć matrycę błony podstawnej w stożkowej probówce o pojemności 15 ml wodą klasy do hodowli komórkowych w stosunku 1:10. Rozcieńczyć na lodzie.
- Za pomocą pipety dodać 100 μl rozcieńczonej matrycy błony podstawnej do każdego dołka standardowej płytki 12-dołkowej. Za pomocą skrobaka do komórek równomiernie rozprowadź rozcieńczoną matrycę błony podstawnej w całej studzience, aby uzyskać równomierną powłokę.
- Inkubować w temperaturze 37 °C przez 1 godzinę.
- Usunąć resztki wody za pomocą pipety i suszyć w temperaturze pokojowej przez 1 godzinę przed przeniesieniem organoidów 3D.
5. Transfer 3D m/hFGO do monowarstw komórek nabłonka żołądka 2D
- Po hodowli FGO 3D pochodzących od myszy lub człowieka przez 6-7 dni, rozpocznij transfer organoidów 3D do monowarstwy 2D.
UWAGA: Dla każdej wymaganej studzienki monowarstwy zaleca się użycie 300 nienaruszonych organoidów lub pojedynczych komórek pochodzących z 300 organoidów. W silnej kulturze oczekuje się, że uzyska około 150 organoidów/basenik w 12-dołkowej płytce hodowlanej.
- Upewnij się, że płytki są pokryte przed przeniesieniem.
UWAGA: Płytki pokryte matrycą membrany podstawnej mają półprzezroczystą warstwę żelu, jednak płytki pokryte kolagenem nie będą miały żadnych widocznych oznak powłoki.
- Usunąć pęcherzyk 3D z matrycą membrany podstawnej z płytki, bezpośrednio pipetując 1 ml sterylnego DBPS wolnego od Ca2+ / Mg2+ na środek pęcherzyka.
- Za pomocą pipety zebrać matrycę błony podstawnej i mieszaninę organoidów do probówek do hodowli komórkowych. Zebrać w proporcji 2 pęcherzyki matrycy błony podstawnej na probówkę. Wirować przez 5 minut w temperaturze 40 x g i temperaturze 4 °C.
- Za pomocą systemu próżniowego usunąć supernatant i jak najwięcej matrycy błony podstawnej. Zawiesić ponownie w 4 ml Ca2+/Mg2+-free DBPS, usunąć supernatant i powtórzyć 2 - 3 razy. Aby zapoznać się z całym protokołem transferu organoidów, przejdź do kroku 5.10. Przejdź do kroku 5.7 dla protokołu zawieszenia pojedynczej komórki.
- Wstępnie podgrzej roztwór do oddzielania komórek do 37 °C i dodaj 1 ml do każdej probówki. Delikatnie wymieszać, odwracając probówki lub pipetując pipetą w górę i w dół. Inkubować przez 10 minut w temperaturze 37 °C.
- Dodaj 2 ml DBPS wolnych od Ca2+/Mg2+ bezpośrednio do każdej probówki.
- Użyj igły 26 G i strzykaj mieszaninę 2-3 razy. Sprawdź wzrokowo, czy nie ma pojedynczych komórek. Strzykawkę jeszcze 1 - 2 razy, jeśli nadal występują organoidy lub skupiska komórek.
- Wirować przy 40 x g przez 5 minut w temperaturze 4 °C. Ponownie zawiesić osad w pożywce 2D FGO (mysie podłoże wzrostu FGO 2D: Zaawansowane zmodyfikowane podłoże Eagle firmy Dulbecco/pożywka F12 uzupełnione 2mM L-glutaminą, 10 mM penicyliną/Streptomycyną, 10% płodową surowicą cielęcą, 10 mM buforem HEPES, 1 x N2, 1 x B27, uzupełnione 10 nM gastryną, Naskórkowy czynnik wzrostu 50 ng / mL, inhibitor 1 μM TGF-β i inhibitor 10 μM Y-27632 ROCK. Pożywka wzrostowa 2D dla człowieka FGO: Zaawansowana pożywka Eagle firmy Dulbecco/F12 uzupełniona 2 mM L-glutaminą, 1% penicyliną/streptomycyną, 10 mM buforem HEPES, 10% płodową surowicą cielęcą, 10 mM nikotynamidu, 1 x N2, 1 x B27, uzupełnioną 50 mg / ml kanamycyny, 50 ng / ml naskórkowego czynnika wzrostu i 10 μM inhibitora Y-27632 ROCK, 1 μM inhibitora TGF-β).
- Zawiesinę umieścić na płytkach powlekanych. Inkubować płytki w temperaturze 37 °C. Wymieniać pożywkę co 4 dni lub częściej, jeśli podłoże zmieni kolor na żółty. Monowarstwa potrzebuje około 4 dni na uformowanie.
6. Test ran drapanych przy użyciu monowarstw komórek nabłonka żołądka 2D
- Za pomocą żyletki podrap monowarstwę, gdy kultura osiągnie 100% zbieżności.
- Utrwal monowarstwy za pomocą 3,7% formaldehydu przez 15 minut w temperaturze pokojowej. Przepuszczalność 0,5% niejonowego detergentu/PBS przez 20 minut w temperaturze pokojowej.
- Następnie blokuj monowarstwy z 2% surowicą osła przez 1 godzinę w temperaturze pokojowej i inkubuj z rozcieńczeniem 1:1000 pierwszorzędowego przeciwciała H+,K+-ATPazy przez noc w temperaturze 4 °C, przemyj 0,1% niejonowym detergentem/PBS i inkubuj w rozcieńczeniu 1:100 przeciwciała drugorzędowego przeciwko myszom 488 i 10 μg/ml barwienia jąder komórek Hoechsta w stosunku 1:100 przez 1 godzinę w temperaturze pokojowej.
- Aby zidentyfikować powierzchniowe komórki śluzówki w jednowarstwowych hodowlach 2D żołądka pochodzących od człowieka, wybarwić komórki 20 μg / ml koniugatu Ulex europaeus (UEAI) FITC. Monowarstwy obrazu w mikroskopie konfokalnym.
- Rób zdjęcia rany co kilka godzin. Zadrapanie będzie ponownie nabłonkować w ciągu 24 - 48 godzin, w zależności od jakości monowarstwy i różnic między pacjentami.