Wszystkie prace opisane w tym protokole zostały wykonane z wcześniej ustalonymi organoidami mysimi i organoidami pochodzącymi od pacjentów. Wszystkie prace na zwierzętach zostały wykonane zgodnie z wytycznymi Research Animal Resource Center of Memorial Sloan Kettering Cancer Center (IACUC: 06-07-012). Wszystkie tkanki pobrane od pacjenta zostały pobrane zgodnie z zasadami i przepisami Memorial Sloan Kettering Cancer Center (IRB: 12001).
1. Przygotowanie podłoża i bufora
- Przed rozpoczęciem eksperymentu rozmrozić matrycę błony podstawnej (np. Matrigel) w temperaturze 4 °C przez noc. Trzymaj go na lodzie podczas użytkowania.
- Umieścić płytki hodowlane w temperaturze 37 °C na 24 godziny przed eksperymentami. Pomoże to w polimeryzacji kopuły macierzystej membrany podstawnej (zwanej dalej kopułą matrycy). Posiewanie organoidów opisano w kroku 2.1.2.
- Przygotuj podłoże organoidowe zgodnie z ustalonym protokołem5.
- Przygotować podłoże organoidowe bez dodatku naskórkowego czynnika wzrostu (EGF; składniki znajdują się w tabeli materiałów). EGF hamuje wyjście transkrypcyjne AR i nadaje oporność antyandrogenową5.
- Przygotuj zmodyfikowane podłoże Dulbecco's Eagle (DMEM) z 10% płodową surowicą bydlęcą (FBS).
UWAGA: Pożywka ta służy do hamowania trawienia enzymatycznego z substytucją trypsyny w sekcjach 2-4.
- Przygotuj roztwory leków zgodnie z protokołem producenta. Dla enzalutamidu/mdv3100 (zwanego dalej antyandrogenem drugiej generacji) należy przygotować roztwór podstawowy 100 μM w dimetylosulfotlenku (DMSO). Wywar może być przechowywany w temperaturze -20 °C do 6 miesięcy i nie musi być świeży.
2. Izolacja, trawienie enzymatyczne i tworzenie organoidów
- Wyizoluj organoidy prostaty z tkanek mysich lub ludzkich zgodnie z wcześniej ustalonymi protokołami5,7. Krótki opis znajduje się poniżej.
- Mielenie i enzymatyczne trawienie tkanki prostaty w celu wytworzenia zawiesiny pojedynczej komórki. W tym eksperymencie 1 ml kolagenazy typu II o stężeniu 5 mg/ml w ADMEM/F12 użyto do trawienia 50 mg tkanki prostaty.
- Zebrać komórki przez odwirowanie przy 300 x g przez 5 minut, policzyć komórki, ponownie zawiesić je w matrycy błony podstawnej i płytkować w odpowiedniej gęstości5,7 w kopułach matrycy na wstępnie ogrzanych płytkach hodowli organoidów (metoda posiewu jest pokazana w Rysunek 1A).
- Pozwól kopułom zestalić się i dodaj media na wierzchołki kopuł, tak aby były całkowicie pokryte.
- Hoduj organoidy do pożądanej ilości do dalszych zastosowań. Numer komórki można określić za pomocą standardowych metod liczenia. Aby uzyskać dodatkowe informacje na temat gęstości, zapoznaj się z sekcją protokołu dotyczącą poszczególnych aplikacji.
- Za pomocą pipety P1000 pobrać pożywkę i pipetować w górę iw dół, aby przerwać. Gdy matryca błony podstawnej zostanie całkowicie przerwana, przenieś zawiesinę do stożkowej probówki o pojemności 15 ml. Nie umieszczaj więcej niż 10 kopułek na pojedynczą stożkową probówkę o pojemności 15 ml. Wirować przy 300 x g przez 5 min.
- Odciągnąć sklarowany osad i przemyć osad komórkowy 5 ml PBS. Wirować przy 300 x g przez 5 min.
- Odciągnąć sklarat nad osadem i ponownie zawiesić osad w 4 ml trypsyny zastępczej. Trawić przez 5-10 minut, wstrząsając w temperaturze 37 °C. Dodać równą objętość pożywki organoidowej + 10% FBS, aby zahamować wymianę trypsyny. Wirować przy 300 x g przez 5 min.
- Odciągnąć supernatant i ponownie zawiesić w 1 ml PBS.
- Przefiltruj zawiesinę za pomocą filtra 40 μm, aby zapewnić zawiesinę jednokomórkową. Określ ilościowo liczbę komórek za pomocą hemocytometru lub równoważnego urządzenia zliczającego.
UWAGA: Jeśli uzyskanie żywotnych pojedynczych komórek jest trudne, użyj sortowania przepływowego, aby uzyskać roztwór z pojedynczą komórką.
3. Ocena zdolności do tworzenia organoidów
UWAGA: Aby określić procent komórek, które mogą wytworzyć organoid, można przeprowadzić test wysiewu jako wskaźnik zastępczy dla potencjału macierzystego/progenitorowego. Zdolność tworzenia organoidów jest również ważna dla określenia liczby wysiewu komórek dla testów żywotności.
- Rozcieńczyć zawiesinę komórkową otrzymaną w kroku 2,7 do 100 komórek na 10 μl zawiesiny przy użyciu pożywki organoidowej zawierającej inhibitor 10 μM kinazy Rho Y-27632.
- Przenieś 1 100 komórek (110 μl zawiesiny) do nowej stożkowej probówki.
- Dodać 285 μl macierzy błony podstawnej i ponownie zawiesić komórki. Spowoduje to ~70% stężenie matrycy.
UWAGA: Rozcieńczenie macierzy błony podstawnej podczas siewu znacznie zmniejsza różnice w wielkości kopuły, spowodowane lepkością matrycy białkowej.
- Komórki nasienne w 35 μl kopuł matrycy na wstępnie podgrzanej 24-dołkowej płytce, co daje 200 komórek / dołek. Płytka 3-5 powtórzeń na próbkę (patrz również metoda powlekania w Rysunek 1A i krok 2.1.2).
- Aby upewnić się, że komórki pozostaną w kopule matrycy, odwróć płytkę i umieść ją w inkubatorze komórkowym w celu zestalenia macierzy błony podstawnej.
- Po 10 minutach wyjąć płytkę z inkubatora i dodać pożywkę zawierającą inhibitor kinazy Rho.
- Odświeżaj podłoże co 2 dni. Po 7 dniach określ ilościowo liczbę organoidów. Inhibitor kinazy Rho należy przechowywać w pożywce przez cały czas trwania eksperymentu.
- Policz liczbę organoidów ustalonych na kopułę i oblicz procent organoidów utworzonych z całkowitej liczby posianych komórek (200 komórek).
UWAGA: Wskaźniki tworzenia organoidów wahają się od 3% do 60% w zależności od typu komórki i genotypu.
4. Określanie reakcji farmakologicznych organoidów
- Kontynuując od kroku 2.7, zasiej 1 000-10 000 komórek w kopule matrycy. Użyj wydajności tworzenia organoidów i szybkości wzrostu jako wskaźnika zastępczego do określenia ostatecznej liczby komórek.
UWAGA: Zalecane numery komórek podano w Tabeli 1. Użyj od trzech do pięciu powtórzeń na warunek na analizę. Użyj końcowego stężenia 70% matrycy membrany podstawnej, aby zmniejszyć błędy pipetowania spowodowane lepkością.
- Zasiać 35 μl kopuł matrycy w 24-dołkowej płytce i pozwolić kopułkom zestalić się, jak to zrobiono w sekcji 3 (patrz również metoda powlekania w Rysunek 1A i krok 2.1.2). Dodać pożywkę zawierającą inhibitor kinazy Rho i lek z wyboru. Metodę tę można zastosować do wszystkich leków, ale w tym protokole na przykład stosuje się antyandrogen drugiej generacji o stężeniu 10 μM. Aby określić połowę maksymalnego stężenia hamującego (IC50), należy wykonać przyrost log10, a jako kontrolę użyć nośnika, w którym lek został rozpuszczony.
- Odświeżaj pożywkę co dwa lub trzy dni i analizuj organoidy w 7 dniu, aby określić odpowiedź farmakologiczną leku. Punkty czasowe mogą się różnić w zależności od wyboru eksperymentu i leku.
UWAGA: Organoidy nie muszą być trypsynizowane, aby wykonać te testy.
- Aby utrzymać organoidy w stanie nienaruszonym, za pomocą pipety P1000 należy pobrać pożywkę i pipetę w górę iw dół, aby rozbić matrycę błony podstawnej.
- Gdy matryca błony podstawnej zostanie całkowicie przerwana, przenieść zawiesinę do stożkowej probówki o pojemności 15 ml. Nie przenoś więcej niż 10 kopułek matrycowych na probówkę stożkową o pojemności 15 ml.
- Wirować przy 300 x g przez 5 minut. Odciągnąć sklarowany osad i przemyć 5 ml PBS.
- Zawiesić organoidy w 1 ml PBS i rozbić organoidy za pomocą rozcierania i szklanej pipety Pasteura.
- Określ ilościowo liczbę fragmentów organoidów. Powtórzenia nasion 5 zawierające 100 fragmentów organoidów, jak opisano w kroku 2.1.2.
- Przeprowadzić test żywotności komórek zgodnie z opisem poniżej w sekcji 7.
5. Izolacja RNA z organoidów
UWAGA: Komercyjnie dostępne metody oparte na kolumnach dają dobrą ilość i jakość RNA. Aby zapewnić dobrą ilość RNA, należy użyć co najmniej jednej kopuły na próbkę; Zaleca się jednak użycie trzech kopuł, które można wysiać w jednym dołku na 12-dołkowej płytce.
- Dodaj ß-merkaptoetanol (1%) do buforu do lizy glutationu w zestawie do izolacji RNA.
- Pobrać pożywkę z kopuł błony podstawnej zawierających organoidy i dodać 750 μl tego buforu. Pipetować w górę i w dół za pomocą pipety P1000. Sprawdź, czy cała matryca błony podstawnej została rozpuszczona.
- Dodać 750 μl 70% etanolu i wymieszać pipetując. Następnie przenieść 700 μl mieszaniny do kolumny, odwirować przy 12 000 x g przez 1 minutę i powtórzyć z pozostałą częścią lizatu.
- Wykonać płukanie i obróbkę DNazy na kolumnie zgodnie z instrukcjami producenta. Eluować RNA w 30-50 μl wody wolnej od RNAzy.
- Zmierzyć stężenia za pomocą fluorometru przy OD = 260 nm i 280 nm i przechowywać w temperaturze -80 °C lub kontynuować dalsze aplikacje.
6. Izolacja białek z organoidów
UWAGA: Do izolacji białek przygotuj standardowy bufor RIPA zawierający inhibitory fosfatazy i proteazy (Tabela materiałów). Zaleca się użycie co najmniej trzech kopuł, które można wysiać w jednej 12 studzienkach.
- Za pomocą pipety P1000 pobrać pożywkę z komórki z kopułami błony podstawnej zawierającymi organoidy i pipetą w górę iw dół, aby rozbić macierz błony podstawnej.
- Po całkowitym rozerwaniu zawiesinę przenieść do stożkowej probówki o pojemności 15 ml. Wirować przy 300 x g przez 5 min.
- Odciągnąć sklarowany osad i przemyć 5 ml lodowatego PBS. Wirować przy 300 x g przez 5 min.
- Odciągnąć sklarat nad osadem i ponownie zawiesić osad w 4 ml trypsyny zastępczej. Trawić przez 5-10 minut, wstrząsając w temperaturze 37 °C.
- Dodaj równą objętość pożywki organoidowej + 10% FCS, aby zahamować wymianę trypsyny. Wirować przy 300 x g przez 5 min.
UWAGA: Po odwirowaniu w granulce nie powinna być widoczna matryca membrany podstawnej.
- Odciągnąć sklarowany osad i przemyć 5 ml lodowatego PBS. Odciągnąć supernatant i ponownie zawiesić osad komórek w 300 μl buforu do lizy za pomocą pipety P1000, a następnie przenieść do probówki mikrowirówkowej o pojemności 1,5 ml.
- Inkubować na lodzie przez 10 minut, a następnie sonikować 2x przez 30 s każdy w schłodzonej wodzie o temperaturze 4 °C. Umieścić probówkę z powrotem na lodzie i przeprowadzić kwantyfikację białka przy użyciu standardowych metod.
- Denaturacja białka przez dodanie dodecylosiarczanu sodu (SDS) zawierającego barwnik nasycający i gotować przez 5 minut w temperaturze 95 °C. Przechowywać lizaty w temperaturze -80 °C lub kontynuować dalsze aplikacje.
7. Test żywotności komórek za pomocą organoidów
UWAGA: Żywotność komórek można ocenić za pomocą dostępnego na rynku zestawu do oznaczania żywotności komórek i luminometru. Przygotuj zgodnie z instrukcjami producenta. Zaleca się pięć powtórzeń na warunek: jedna kontrpróba składająca się z jednej kopuły z matrycą membrany podstawnej o pojemności 35 μl w jednym dołku na płytce 24-dołkowej.
- Odciągnij pożywkę z kultury organoidów, uważając, aby pozostawić kopuły matrycy nienaruszone.
- Dodaj 65 μl PBS i pipetuj w górę iw dół, aby rozbić kopułę matrycy.
- Dodać 100 μl buforu zestawu do oznaczania żywotności komórek i ponownie zawiesić przez pipetowanie.
- Inkubować w temperaturze pokojowej (RT) przez 10 minut z wytrząsaniem.
- Przenieść 100 μl mieszaniny na nieprzezroczystą płytkę odpowiednią dla luminometru i wykonać odczyt zgodnie z instrukcjami producenta dotyczącymi zestawu do oznaczania żywotności komórek.
8. Przygotowanie organoidów do ksenoprzeszczepu
UWAGA: Organoidy są również podatne na szczepienie podskórne zarówno u zwierząt z obniżoną odpornością, jak i u myszy izogenicznych. Aby zapewnić możliwość odróżnienia wstrzykniętych organoidów in vivo, należy oznaczyć organoidy konstytutywnie wyrażającym fluorofor5. Zaleca się przeprowadzenie eksperymentu pilotażowego w celu szczepienia przy użyciu 5 x 105 komórek do 2 x 106 komórek na wstrzyknięcie, z przyrostami 5 x 106 komórek, ponieważ skuteczność szczepienia różni się w zależności od linii organoidów.
- Za pomocą pipety P1000 pobrać pożywkę i pipetować w górę iw dół, aby rozbić matrycę membrany podstawnej. Po całkowitym rozerwaniu zawiesinę przenieść do stożkowej probówki o pojemności 15 ml. Wirować przy 300 x g przez 5 min.
UWAGA: Nie przenoś więcej niż 10 kopułek matrycowych na probówkę stożkową o pojemności 15 ml.
- Odciągnąć sklarowany osad i przemyć 5 ml PBS. Wirować przy 300 x g przez 5 min.
- Odciągnąć sklarat nad osadem i ponownie zawiesić osad w 4 ml trypsyny zastępczej. Trawić przez 5-10 minut, wstrząsając w temperaturze 37 °C.
- Dodaj równą objętość pożywki organoidowej + 10% FBS, aby zahamować wymianę trypsyny. Wirować przy 300 x g przez 5 min.
- Odciągnąć supernatant i ponownie zawiesić w 1 ml PBS. Przefiltruj zawiesinę za pomocą filtra 40 μm, aby zapewnić zawiesinę jednokomórkową. Określ ilościowo komórki przy użyciu standardowych metod.
- Odwirować i ponownie zawiesić komórki w inhibitorze PBS + Rho do stężenia 2 x 106 komórek na 100 μl (patrz Tabela 2 dla stężeń komórek i bezwzględnej liczby komórek potrzebnych dla różnych stężeń). Użyj równej objętości matrycy błony podstawnej, aby wytworzyć zawiesinę 1:1. Umieścić zawiesinę na lodzie.
- Wstrzykuj komórki zgodnie ze standardowymi protokołami i monitoruj wzrost ksenoprzeszczepu przy użyciu standardowych metod8.