$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Użycie tkanek ludzkich w tym badaniu zostało ocenione i zatwierdzone przez Institutional Review Board of Maine Medical Center, a cały personel przeszedł odpowiednie szkolenie przed eksperymentem.
1. Przygotowania
- Sporządzić bufor dysocjacyjny, odtwarzając 50 mg bezzwierzęcego roztworu kolagenazy/mieszaniny dispazy I w 1 ml nanoczystegoH2O. Przygotować roztwór roboczy o stężeniu 1 mg/ml, dodając 49 ml DMEM o wysokiej zawartości glukozy zawierającego 1% w/v BSA do odtworzonego roztworu kolagenazy/dypazy. Przed użyciem przechowywać 5 ml porcji roboczych w temperaturze -20 °C i ogrzać do temperatury 37 °C w łaźni wodnej.
- Przygotuj roztwór antybiotyku, dodając 1 ml 100x roztworu antybiotyku/antybiotyku (końcowe stężenie to 200 jednostek/ml penicyliny, 200 jednostek/ml streptomycyny i 0,5 μg/ml fungizone) do 49 ml HBSS i przechowywać na lodzie.
- Przygotować roztwór żelatyny (0,2% w/v) rozpuszczając 200 mg żelatyny ze skóry bydlęcej w 100 ml nanoczystegoH2O. Roztwór należy sterylizować w autoklawie przez 20 minut i przechowywać w temperaturze 4 °C.
- Przygotuj 500 ml pożywki wzrostowej PVAT: DMEM/F12 o wysokiej zawartości glukozy z suplementem glutaminy, pirogronianem sodu i wodorowęglanem sodu, uzupełnionymi 10% FBS i 100 μg/ml środka przeciwdrobnoustrojowego (patrz tabela materiałów).
- Przygotuj 50 ml adipogenicznej pożywki indukcyjnej: 40,8 ml DMEM o wysokiej zawartości glukozy, uzupełnionej 7,5 ml pożywki wzrostowej PVAT, 500 μL 100x roztworu antybiotyku/antybiotyku (końcowe stężenie to 100 jednostek/ml penicyliny, 100 jednostek/ml streptomycyny i 0,25 μg/ml fungizone), 0,5 mM IBMX (500 mM zapasu w 0,1 M NaOH), 1 μM deksametazonu (1 mM zapasu w etanolu), 5 μM rozyglitazon (5 mM zapas w DMSO), 33 μM biotyna (66 mM zapas w DMSO), 100 nM insulina (200 μM zapas w 0,1% kwasie octowym) i 20 μM kwas pantotenowy (100 mM zapas w H2O).
- Przygotuj 50 ml kontrolnej pożywki indukcyjnej dla linii adipogennej: 40,8 ml DMEM o wysokiej zawartości glukozy uzupełnionej 7,5 ml pożywki wzrostowej PVAT i 500 μl paciorkowca (100x zapas).
- Przygotuj 50 ml adipogennej pożywki podtrzymującej: 41,5 ml DMEM o wysokiej zawartości glukozy uzupełnionej 7,5 ml pożywki wzrostowej PVAT z kroku 1.3, 500 μL pen-strep (100x zapas), 1 μM deksametazon (1 mM zapas w EtOH), 33 μM biotyna (66 mM zapas w DMSO), 100 nM insulina (200 μM zapas w 0,1% kwasie octowym), i 20 μM kwasu pantotenowego (100 mM zapas wH2O).
- Przygotuj 500 ml pożywki wzrostowej dla linii osteogennych i chondrogennych: αMEM o wysokim poziomie glukozy uzupełniony 10% FBS, 1x suplement glutaminy (patrz Tabela materiałów) i 5 ml pen-strep (100x zapas).
- Przygotować 50 ml pożywki indukcyjnej dla linii osteogennej: 50 ml pożywki wzrostowej MSC szpiku kostnego uzupełnionej 10 nM deksametazonem i 10 mM β-glicerofosforanem.
- Przygotuj 50 ml pożywki indukcyjnej dla linii chondrogennej: 50 ml pożywki wzrostowej MSC szpiku kostnego uzupełnionej 100 nM deksametazonem, 50 μg/ml askorbinian-2-fosforanu sodu i 10 ng/ml TGFβ1. W stanach osteogennych i chondrogennych pożywka wzrostu MSC szpiku kostnego będzie służyć jako pożywka nieindukcyjna.
2. Protokół 1: Hodowla ludzkich komórek PVAT z frakcji naczyniowej zrębu
UWAGA: PVAT jest wycinany z miejsca zespolenia przeszczepu na aorcie wstępującej u znieczulonych pacjentów poddawanych zabiegom pomostowania aortalno-wieńcowego. PVAT aorty umieszcza się w stożkowym zbiorniku o pojemności 15 ml zawierającym 10 ml lodowato zimnego DMEM F12 o wysokiej zawartości glukozy i przenosi z sali operacyjnej do laboratorium w ciągu 2 godzin od resekcji. PVAT aorty jest tkanką odrzucaną podczas procedury pomostowania i została uznana za badanie nieprzeznaczone dla ludzi przez Wewnętrzną Komisję Rewizyjną Maine Medical Center.
- Ten protokół dotyczy ~500 mg kawałka ludzkiego PVAT (około 3 x 1 x 0,5 cm3). Przenieść świeży ludzki PVAT z DMEM do stożkowej probówki o pojemności 50 ml zawierającej 25 ml roztworu antybiotyku. Inkubować z kołysaniem przez 20 minut w temperaturze 4 °C. Gdy PVAT znajduje się w roztworze antybiotyku, rozmrozić porcję buforu dysocjacyjnego w temperaturze 37 °C.
- Dodaj 50 μl 100x roztworu antybiotyku/antybiotyku do 5 ml buforu dysocjacyjnego i sterylizuj za pomocą filtra strzykawkowego 0,22 μm. Dodaj 1 ml roztworu żelatyny do 1 dołka 24-dołkowej płytki. W okapie z przepływem laminarnym użyj sterylnych kleszczy i nożyczek, aby przenieść PVAT z roztworu antybiotyku na sterylną szalkę Petriego. Dodaj 1 ml wstępnie podgrzanego buforu dysocjacyjnego do tkanki i drobno zmiel całą tkankę na zawiesinę (nie kawałki większe niż ~2 x 2 mm2) za pomocą sterylnych kleszczy i nożyczek do preparowania.
- Przenieść zawiesinę o objętości 1 ml do buforu dysocjacyjnego o pojemności 4 ml i inkubować probówkę na boku we wstępnie ogrzanej wytrząsarce orbitalnej o temperaturze 37 °C przy prędkości obrotowej 200 obr./min przez 1 godzinę. Po 1 godzinie nie będzie widocznych kawałków tkanki, a roztwór pojawi się jako mętna zawiesina komórek.
- Przefiltrować roztwór przez sitko o wielkości 70 μm umieszczone na stożkowej probówce o pojemności 50 ml. Przepłucz sitko dodatkowymi 10 ml roztworu antybiotyku, aby uchwycić jak najwięcej komórek. Nie ściskaj sitka.
- Granulować komórki przez 12 minut przy 300 x g w wirówce z odchylanym wiadrem.
nuta: Po odwirowaniu probówka zostanie oddzielona na tłuszczową górną warstwę adipocytów, interfazę i osad. Osad jest frakcją naczyniową zrębu zawierającą komórki śródbłonka, komórki odpornościowe, komórki krwi i komórki progenitorowe.
- Zawiesić osad w 10 ml HBSS i odwirowywać przez 5 minut przy 300 x g. Powtórz ten krok, aby uzyskać łącznie 2 prania w HBSS. Po ostatnim umyciu nie należy lizować czerwonych krwinek. Wielokrotne próby z kilkoma dostępnymi na rynku i czasami inkubacji doprowadziły do znacznego zmniejszenia przyczepiania i żywotności komórek progenitorowych.
- Odessać żelatynę z płytki 24-dołkowej. Delikatnie umyj studzienkę 1x HBSS, aby usunąć niezwiązaną żelatynę.
- Zawiesić osad frakcji zrębu naczyniowego z nienaruszonymi krwinkami czerwonymi w 1 ml pożywki wzrostowej i nasion na studzience pokrytej żelatyną. Dodać ludzki FGF2 (ponownie zawieszony w PBS uzupełniony 0,01% BSA w/v) do końcowego stężenia 25 ng / ml w pożywce. Inkubować przez 24 godziny w temperaturze 37 °C z 5% CO2 .
- Następnego dnia usuń pożywkę wzrostową i przemyj studzienki 5 razy HBSS, aby usunąć czerwone krwinki i martwe komórki. Dodać 1 ml świeżej pożywki wzrostowej uzupełnionej 25 ng/ml FGF2.
- Zmieniaj pożywkę co 48 godzin, upewniając się, że za każdym razem uzupełniasz 25 ng/ml świeżego FGF2.
- Komórki zazwyczaj osiągają 100% konfluencji 7-10 dni po eksplantacji; komórki pasażujące wtedy:
- Odessać pożywkę wzrostową i przemyć monowarstwę 2x w 1 ml HBSS. Odessać wszystkie HBSS ze studzienek i dodać kilka kropli roztworu do dysocjacji komórek.
- Postukać i zakręcić płytką kilka razy, a następnie inkubować w temperaturze 37 °C z 5% CO2 przez 5–7 minut w celu podniesienia komórek. Dodaj ~ 1 ml świeżej pożywki hodowlanej do oderwanych komórek i rozprowadź 500 μl do 2 dołków 24-dołkowej płytki, z których każda zawiera 500 μl pożywki wzrostowej i 25 ng FGF2.
- Kontynuuj ekspansję ludzkich komórek pochodzących z PVAT, jak wskazano w poprzednim kroku. Każdy fragment nie powinien być większy niż podział 1:2. Komórki są pasażowane 5–7 razy przed przydzieleniem do testów różnicowania.
3. Protokół 2: Hodowla Ludzkich Kolonii Szpiku Kostnego MSC
UWAGA: MSC ludzkiego szpiku kostnego są izolowane zgodnie z opisem8 i przechowywane jako zamrożone materiały do wczesnego pasażu w pożywkach do zamrażania (70% FBS, 20% bazowe DMEM i 10% DMSO) w ~100 000 komórek/ml w płynie N2.
- Szybko rozmrozić fiolkę z MSC szpiku kostnego z cieczy N2 w łaźni wodnej o temperaturze 37 °C i płytce do jednego dołka 6-dołkowej płytki hodowlanej zawierającej 3 ml pożywki wzrostowej MSC i inkubować przez noc w temperaturze 37 °C i 5% CO2 .
- Następnego dnia odessać pożywkę hodowlaną MSC i przemyć komórki 3x w 2 ml HBSS. Przy 100% konfluencji odessać pożywkę wzrostową i przemyć komórki 3x w 2 ml HBSS. Dodać 500 μl/roztwór do oddzielania komórek studzienki i inkubować w temperaturze 37 °C i 5% CO2 przez 5 minut. Postukaj w płytkę, aby upewnić się, że wszystkie komórki zostały usunięte i równomiernie rozprowadź zawartość do 2 dołków 6-dołkowej płytki zawierającej 2 ml pożywki wzrostowej MSC.
- Rozszerzać ludzki szpik kostny i MSC pochodzące z PVAT równolegle przez około 5–7 pasaży lub do momentu, gdy zostaną osiągnięte ilości wystarczające do badania.
4. Protokół 3: Płytka i indukcja linii adipogennych, osteogennych i chondrogennych
- Na płytce 12-dołkowej należy umieścić odpowiednią liczbę komórek pochodzących ze szpiku kostnego i PVAT na basenie oraz odpowiednie kontrpróby dla każdego warunku doświadczalnego. W stanach adipogennych i osteogennych potrzeba ~200 000–225 000 komórek/studzienkę, w stanach chondrogennych potrzeba 150 000–175 000 komórek/studzienkę.
nuta: Przeprowadziliśmy co najmniej N = 3 powtórzone studnie dla warunków kontrolnych i indukowanych dla każdej linii eksperymentalnej, w sumie 2 niezależne serie (N = łącznie 6 powtórzeń).
- Odłącz komórki zarówno od populacji ludzkich komórek progenitorowych PVAT, jak i populacji MSC ludzkiego szpiku kostnego za pomocą roztworu do oddzielania komórek i inkubacji w temperaturze 37 °C i 5% CO2 przez 5 minut. Pulić populacje w oddzielnych stożkowych fiolkach o pojemności 15 ml. Obracać fiolkę w temperaturze 500 x g przez 7 minut, aby otoczkować komórki. Ponownie zawiesić w 1 ml PBS i użyć hemocytometru, aby oszacować liczbę komórek.
- Umieść komórki w 12-dołkowych naczyniach, jak wskazano w kroku 4.1. Zapewnij oddzielne szalki dla indukowanych i nieindukowanych stanów adipogennych, osteogennych i takich, aby stan nieindukowany mógł zostać naprawiony we wcześniejszym punkcie czasowym bez zakłócania ciągłej hodowli stanu indukowanego.
- Dodaj 1,5 ml adipogennej i osteogennej pożywki indukcyjnej do każdego dołka indukowanego stanu. Dodaj 1,5 ml adipogennej i osteogennej pożywki nieindukcyjnej do każdego dołka stanu nieindukowanego. Rozpocząć inkubację populacji komórek indukowanych i nieindukowanych adipogennie i osteogennych w temperaturze 37 °C i 5% CO2 .
- Odwirowywać pozostałą objętość ludzkich komórek progenitorowych PVAT i MSCs ludzkiego szpiku kostnego przez 7 minut przy 500 x g.
- Określ objętość potrzebną do ponownego zawieszenia pozostałego szpiku kostnego i granulek komórek pochodzących z PVAT, aby osiągnąć gęstość 100 000 komórek/10 μL (10,6 komórek/ml). Zawiesić osady w obliczonej objętości pożywki wzrostowej MSC w celu indukcji linii chondrogennej. Delikatnie przesuwaj objętość komórek w górę i w dół za pomocą pipety, aby zapewnić jednorodny rozkład.
- Odpipetować 10 μl kropli stężonego roztworu komórkowego do środka każdej studzienki, aby utworzyć mikromasę 100 000 komórek. Umieść 1 ml sterylnegoH2Ow sąsiedniej studzience, aby zapobiec parowaniu. Inkubować kultury mikromasy przez 2 godziny w temperaturze 37 °C i 5% CO2 , aby umożliwić agregację mikromasy.
- Po 2 godzinach ostrożnie dodaj chondrogenne pożywki różnicujące wzbogacone 10 ng / ml ludzkiego TGFβ1 do każdej z dołków o stanie indukowanym. Ostrożnie dodać 1,5 ml pożywki nieindukcyjnej (pożywki do wzrostu MSC szpiku kostnego) do studzienek w stanie nieindukowanym. Użyj oddzielnych płytek 12-dołkowych dla warunków indukowanych i nieindukowanych, tak aby stan nieindukowany można było ustalić we wcześniejszym punkcie czasowym.
5. Protokół 4: Hodowla linii adipogennych, osteogennych i chondrogennych przez 14 dni
- Hodowla warunków indukowanych i nieindukowanych wszystkich trzech linii przez 4 dni w temperaturze 37 °C i 5% CO2 , odświeżanie pożywek co 2 dni. W dniu 4 zmień stan indukowanej linii adipogennej z pożywki indukcyjnej na pożywkę podtrzymującą na pozostałą część testu.
- Napraw wszystkie niewywołane stany w 10% formalinie przez 12 godzin. Wyrzuć formalinę i umyj wszystkie stałe studzienki 2x w PBS, aby usunąć wszelkie ślady formaliny. Przechowywać płytki w PBS w temperaturze 4 °C do czasu przetworzenia.
- Hodowla indukowanych warunków przez łącznie 14 dni, odświeżanie pożywki co 2 dni. Dodawać świeży TGFβ1 w końcowym stężeniu 10 ng/ml przy każdym odświeżeniu chondrogenicznej pożywki indukcyjnej. Kontynuuj hodowlę linii adipogennej w pożywce podtrzymującej adipogennej i pożywce indukcyjnej linii osteogennej, odświeżając co 2 dni. W dniu 14 ustal wszystkie wywołane warunki przez 12 godzin w 10% formalinie do barwienia.
- Zeskrob lub wlej mikromasę w indukowanym stanie chondrogeniznym do kasety w celu zatopienia. Odwodnić mikromasę w serii coraz bardziej skoncentrowanych kąpieli alkoholowych przez 5 minut, zaczynając od 70%, następnie 80%, dwa razy w 95% i jeszcze dwa razy w alkoholu bezwodnym. Umieść kasetę w środku dealkoholizującym, a następnie na koniec zanurz kasetę w wosku parafinowym w celu przekrojenia i barwienia.
6. Protokół 5: Barwienie stanu adipogennego za pomocą czerwonego oleju O
- Przygotować roztwór podstawowy czerwieni olejowej O, rozpuszczając 350 mg czerwonej oliwy o w 100 ml 100% izopropanolu. Mieszać przez 2 godziny za pomocą mieszadła i odkurzyć przez filtr 0,2 μm. Roztwór podstawowy można przechowywać w ciemności w temperaturze pokojowej przez 1 rok.
- Przygotować roztwór roboczy Oil Red O, mieszając 3 części roztworu podstawowego z 2 częściami diH20 (np. 60 ml roztworu podstawowego na 40 ml diH20). Końcowe stężenie czerwonego oleju O w roztworze roboczym wynosi 2,1 mg/ml.
- Usuń cały płyn ze studzienek. Umyj każdą studzienkę 2x 60% izopropanolem, upewniając się, że całkowicie usunąłeś całą wodę z boków studzienek. Odessać 60% izopropanolu i szybko dodać roztwór roboczy Oil Red O, nie dotykając ścianek studzienek, aby przykryć dno. Bardzo ważne jest, aby ten krok został wykonany szybko, aby studnie nie wyschły.
- Po dodaniu czerwonego oleju O inkubować przez 10 minut w temperaturze pokojowej z delikatnym kołysaniem.
- Usuń cały czerwony olej O i natychmiast dodaj destylowany H2O. Myj destylowanym H2O przez 10 m, aby rozpocząć usuwanie niezwiązanego czerwonego oleju O. Po 10 minutach odessać Oil Red O i powtórzyć procedurę prania 3x.
- Po zakończeniu mycia dodaj PBS i zobrazuj komórki. Barwione komórki przechowywać w PBS w temperaturze 4 °C.
7. Protokół 6: Barwienie stanu osteogennego za pomocą czerwieni alizarynowej
- Usuń cały płyn z każdej studzienki. Dodaj odpowiednią objętość 2% roztworu czerwonego barwnika Alizaryny do każdego dołka (1,5 ml na studzienkę dla płytki 12-dołkowej) i delikatnie przechylaj płytkę na boki, aż roztwór całkowicie pokryje dno studzienki.
- Inkubować przez 15 minut w temperaturze pokojowej. Usuń Alizarin Red ze studzienek. Delikatnie przepłukać każdą studzienkę cztery razy destylowanymH2O, uważając, aby nie usunąć kryształów wapnia. Pozostawić do wyschnięcia.
8. Protokół 7: Barwienie stanu chondrogennego za pomocą trichromu Massona
- Piec szkiełka w suchym piekarniku w temperaturze 60 °C przez 30 minut. Odparafinować i uwodnić sekcje do wody destylowanej.
- Aby się nawodnić, umieść szkiełka w trzech 5-minutowych inkubacjach ze środkami dealkoholizującymi, a następnie 5-minutowe inkubacje w malejących stężeniach alkoholu w następujący sposób: dwie w 100% (absolutny etanol), dwie w 95% alkoholu, dwie w 80%, dwie w 70% i wreszcie dwie w destylowanymH2O. Szkiełka mogą pozostać w H2O, podczas gdy utrwalacz Bouina jest przygotowany.
- Umieść 40 ml utrwalacza Bouina w plastikowym słoiku coplin do kuchenki mikrofalowej (bez przykrycia). Kuchenka mikrofalowa na wysokim poziomie, aby doprowadzić temperaturę do 55 °C. Umieścić szkiełko w podgrzanym roztworze na 20 minut; Pozostaw na blacie przykrytym. Myj pod bieżącą wodą z kranu przez 10 minut lub do momentu, gdy cały żółty kolor zniknie.
- Zabarwić skrawki w hematoksylinie Weigerta przez 10 min. Myć pod bieżącą wodą z kranu przez 10 min.
- Skrawki plamić w roztworze szkarłatnej fuksyny kwasu szkarłatnego Beibricha przez 10 min. Myć 3x 10 min w wodzie z kranu. Zaprawa ślizga się w roztworze kwasu fosfowolframowego/fosfomolibdynowego przez 10 minut. Nie spłukiwać.
- Umieść szkiełka bezpośrednio w roztworze błękitu anilinowego na 10 minut. Spłucz dwoma krótkimi zanurzeniami w wodzie z kranu.
- Umieść szkiełka w 1% roztworze kwasu octowego na 3 do 5 minut. Myj w wodzie z kranu przez 1 minutę. Umieść w 95% etanolu na 1 minutę. Odwodnić zgodnie ze wskazówkami w kroku 5.4 i zamontuj z żywicą syntetyczną.