Protokół organoidów psów zazwyczaj generuje ~50 000 do ~150 000 komórek jelitowych lub wątrobowych na studzienkę 24-dołkowej płytki. Reprezentatywne organoidy można zobaczyć w Rysunek 6.

Rysunek 6: Reprezentatywne obrazy psich organoidów. Przedstawiono obrazy organoidów wyizolowanych przy użyciu tego protokołu. Panie przewodniczący, panie i panowie! Organoidy jelitowe pochodzące z dwunastnicy (pobrane przy 10-krotnym i 5-krotnym powiększeniu obiektywu). Zwróć uwagę na obecność starszych pączkujących organoidów i młodszych sferoidów. (C,D) Enteroidy psów z dolnej części jelita czczego (wykonane przy 10-krotnym i 20-krotnym powiększeniu obiektywu). (E,F) Enteroidy jelita krętego (wykonane przy 20-krotnym i 5-krotnym powiększeniu obiektywu) oraz kolonoidy (G,H) (wykonane przy 10-krotnym powiększeniu obiektywu). (I) Reprezentatywny obraz organoidów wątrobowych wykonany przy 20-krotnym powiększeniu obiektywu. Większość organoidów jest w formie pączkowania. Na zdjęciu widać również młodsze sferoidy wątroby. (J) Reprezentatywne zdjęcie przedstawiające organoid rzadkiej wątroby, który tworzy strukturę przypominającą przewód (wykonane przy 10-krotnym powiększeniu obiektywu). Podziałka liniowa (500 μm) znajduje się w lewym górnym rogu każdego obrazu. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.
Enteroidy i kolonoidy uzyskane za pomocą tego protokołu zostały wcześniej scharakteryzowane przez Chandra et al. w 2019 roku12. Organoidy jelitowe psów składają się z regularnej populacji komórkowej nabłonka jelitowego. Wykorzystując hybrydyzację RNA in situ, ekspresję biomarkerów komórek macierzystych (powtórzenia bogate w leucynę zawierające receptor 5 sprzężony z białkiem G - LGR5 i czynnik transkrypcyjny SRY-Box 9 - SOX9), biomarker komórek Panetha (receptor efryny typu B 2 - EPHB2), markery absorpcyjnych komórek nabłonka (fosfataza alkaliczna - ALP) i marker enteroendokrynny (Neurogenina-3 - Neuro G3)12 została potwierdzona. Barwienie Alcian Blue przeprowadzono na szkiełkach zatopionych w parafinie, aby potwierdzić obecność komórek kubkowych. Ponadto przeprowadzono testy funkcjonalne, takie jak optyczne obrazowanie metaboliczne (OMI) lub test obrzęku przezbłonowego regulatora przewodnictwa mukowiscydozy (CFTR), aby potwierdzić aktywność metaboliczną organoidów. Organoidy psów od psów, u których zdiagnozowano nieswoiste zapalenie jelit, guzy podścieliskowe przewodu pokarmowego (GIST) lub gruczolakorak jelita grubego zostały również wyizolowane przy użyciu tego protokołu12.
Po izolacji komórek macierzystych, organoidy wątrobowe psów rozpoczynają swój cykl życiowy jako rozszerzające się sferoidy, a po ~7 dniach zamieniają się w pączkujące i różnicujące się organoidy. Sferoidy wątrobowe psów wyizolowane i wyhodowane zgodnie z tym protokołem zostały zmierzone w celu ilościowego określenia ich wzrostu i określenia idealnego czasu na pasaż. Sferoidy pochodzące z laparoskopowych biopsji wątroby zdrowych dorosłych psów (n = 7) mierzono w ciągu pierwszych 7 dni hodowli. Wykonano reprezentatywne obrazy, a podłużny (a) i ukośny (b) promień sferoid (n = 845) zmierzono w całej hodowli. Obliczono objętość (V), pole powierzchni (P), pole elipsy 2D (A) i obwód (C) sferoid. Obliczenia i wyniki eksperymentu są podsumowane w Rysunek 7. Obszar i obwód elipsy 2D wykorzystano do oceny stanu zdrowia kultury organoidów za pomocą mikroskopii świetlnej. Wartości te mogą służyć jako przewodnik przy podejmowaniu decyzji dotyczących utrzymania kultury.
Krótko mówiąc, sferoidy gwałtownie zwiększyły swoją objętość, powierzchnię, obszar elipsy 2D i obwód. Dane pomiarowe z siedmiu beagle zostały uśrednione dla poniższych obliczeń. Wolumen wzrósł o 479% (±6%) od 2 do 3 dnia. W tym samym czasie powierzchnia sferoidy i powierzchnia elipsy 2D wzrosły odpowiednio o 211% (±208%) i 209% (±198%). Obwód elipsy 2D zwiększył się od 2 do 3 dnia o 73% (±57%). Wzrost ogólnej objętości organoidów wątrobowych od 2 do 7 dni był ponad 365 razy, powierzchnia i powierzchnia elipsy 2D zwiększyły się 49 razy, a obwód elipsy 2D zwiększył się sześciokrotnie.
Następnie, sferoidy pochodzące z dwóch próbek od dorosłych psów były dalej hodowane po pasażu i zbierane codziennie (dzień 2-7) pod kątem hybrydyzacji RNA in situ (RNA ISH). Zaprojektowano sondy dla psów (lista sond znajduje się w tabeli uzupełniającej 2), a ekspresję mRNA oceniono pod kątem markerów komórek macierzystych (LGR5), markerów specyficznych dla cholangiocytów (cytokeratyna 7 - KRT-7 i akwaporyna 1 - AQP1), a także markerów hepatocytów (białko A1 - FOXA1; i cytochrom P450 3A12 - CYP3A12). Ekspresję markerów oceniano w sposób półilościowy (reprezentatywne obrazy w Rysunek 8). Sferoidy preferencyjnie wyrażały marker cholangiocytów KRT-7 w zakresie od 1% do 26% w obszarze sygnału/całkowitej powierzchni komórek. AQP1 nie ulegał ekspresji w próbkach organoidów, prawdopodobnie dlatego, że jego obecność w próbkach wątroby psów jest rzadka. Ekspresja markerów komórek macierzystych (LGR5) wahała się od 0,17% do 0,78%, podczas gdy markery hepatocytów ulegały ekspresji w mniejszym stopniu na poziomie 0,05%-0,34% dla FOXA1 i 0,03%-0,28% dla CYP3A12.

Rysunek 7: Pomiary sferoidów wątroby. (A) Wzrost sferoidów wątroby obserwowano codziennie w hodowlach od 2 do 7 dnia. Sferoidy po raz pierwszy uformowały się w dniu 2, a ostatnie sferoidy rozpoczęły proces pączkowania w dniu 7. W kolejnym eksperymencie wykorzystano dwie psie linie organoidowe po przejściu do codziennego zbierania sferoid w celu zatopienia parafiny w celu wykonania RNA ISH (obraz dnia 2 został wykonany przy 40x, obraz dnia 6 przy 10x, a reszta obrazów została wykonana przy 20-krotnym powiększeniu). (B) Pokazano skupisko sferoidalne wątroby przyczepione do fragmentu tkanki osadzonego w rozpuszczonym ECM 4 dni po izolacji. Zmierzono promienie podłużne i ukośne sferoid (zdjęcie wykonane przy powiększeniu 10x). Panel (C) przedstawia wzór używany do obliczeń w celu wyznaczenia objętości (V), pola powierzchni (P), pola elipsy 2D (A) i obwodu (C). Do tych obliczeń założono, że sferoidy wątroby psów są sferoidami idealnymi. Wyniki pomiarów objętości sferoid wątrobowych, pola powierzchni, pola elipsy 2D i obwodu elipsy 2D dla poszczególnych dni wzrostu przedstawiono w panelu (D). Słupki błędów reprezentują błąd standardowy średniej (SEM). (E) ekspresję mRNA KRT-7, LGR5, FOXA1 i CYP3A12 mierzono w próbkach sferoid wątrobowych psów po przejściu dnia 2 do dnia 7. AQP1 nie był wyrażany w tych próbkach. Podziałka liniowa (5x: 500 μm; 10x: 200 μm; 20x: 100 μm; 40x: 50 μm) znajduje się w lewym górnym rogu każdego obrazu. Zauważono powiększenie obiektywu. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.
Organoidy rzadko nie rozpadały się podczas procesu pasażu zgodnie z tą standardową techniką. Jeśli dysocjacja nie nastąpi, czasy pasażu można dostosować, aby osiągnąć optymalny rozpad klastra komórkowego. Jednak długotrwała ekspozycja na proteazę podobną do trypsyny może negatywnie wpłynąć na wzrost organoidów. Organoidy wątrobowe wykorzystano w kolejnym eksperymencie w celu zbadania optymalnego czasu dysocjacji i ustalenia właściwej metody pasażowania. Krótko mówiąc, organoidy wątrobowe od dwóch zdrowych psów (po 6 dobrze powtórzonych każdy) były pasażowane z proteazą podobną do trypsyny przez 12 minut i 24 minuty. Próbki mieszano co 6 minut. Pod koniec punktu czasowego dysocjacji do roztworu dodano 6 ml lodowatego Advanced DMEM/F12 i odwirowano próbki (700 x g przez 5 minut w temperaturze 4 °C). Supernatant (Advanced DMEM/F12 z rozcieńczoną proteazą trypsynopodobną) usunięto, a osady osadzono w rozpuszczonym ECM, jak opisano powyżej (kroki 4.4-4.5). Po 12 godzinach hodowli w rozpuszczonym ECM i CMGF+ R/G zaobserwowano różnice w obu próbkach. 12-minutowa inkubacja z proteazą podobną do trypsyny nie zahamowała wzrostu organoidów. Jednak wzrost organoidów miał negatywny wpływ (patrz Rysunek 9) przy użyciu 24-minutowej inkubacji.

Rysunek 9: Eksperyment z organoidami wątrobowymi u psów. Reprezentatywne obrazy organoidów pochodzących od dwóch psów (D_1 i D_2) pasażowanych metodą inkubacji proteazy trypsynopodobnej przez 12 minut lub 24 minuty. Próbki kontrolne pasażowano z proteazą podobną do trypsyny przez 10 minut. Pasek skali (μm) znajduje się w lewym górnym rogu każdego obrazu i reprezentuje 500 μm (5-krotne powiększenie obiektywu). Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.
Następnie przeprowadzono badanie dotyczące przeżywalności organoidów wątrobowych psów pochodzących z tego protokołu w niekorzystnym środowisku (pozbawienie wsparcia strukturalnego i odżywiania). Badania koncentrowały się na określeniu objętości pożywki organoidowej i macierzy podstawnej potrzebnej do pomyślnego wzrostu i przetrwania organoidów wątrobowych, a także na ustaleniu wpływu tych warunków na hodowlę organoidów. Przeżywalność mierzono na 96-dołkowej płytce z ograniczoną liczbą organoidów. Organoidy od dwóch psów pasażowano zgodnie z powyższym opisem i osadzono (12 powtórzeń) w różnych objętościach rozpuszczonego ECM (10 μl lub 15 μl). Komórki posiano w stężeniu 400 komórek/10 μl studzienki i 600 komórek/15 μl studzienki, co odpowiada 40 000 komórek/ml. Dodano dwa typy pożywek (CMGF+ lub CMGF+ R/G) w różnych objętościach (25 μL, 30 μL lub 35 μL). Media nigdy nie były wymieniane i nie wykonywano żadnych procedur konserwacyjnych. Przeżywalność organoidów była monitorowana każdego dnia. Śmierć organoidów zdefiniowano jako rozpuszczenie ponad 50% struktur organoidowych. Wskaźnik przeżycia organoidów w tych warunkach wahał się od 12,9 (±2,3) dnia do 18 (±1,5) dnia, a wyniki podsumowano w Tabeli 3. Dwie próbki, które przetrwały najdłużej, to organoidy pochodzące od psów zanurzone w 15 μl rozpuszczonego ECM i 30 μl pożywki CMGF+. Obie próbki umieszczono w rozpuszczonym ECM (30 μl) i świeżym pożywce (500 μl) w standardowej 24-dołkowej płytce po 18 dniach deprywacji, aby zapewnić, że ekspansja organoidów jest nadal możliwa (Ryc. 10).
)
pkt.
)
pkt.
pkt.
)
pkt.
.
| Typ nośnika | Średnia (dni, które przeżyły) | mediana | Wskaźnik zaopatrzenia (CV%) | Średnia (dni, które przeżyły) | mediana | Wskaźnik zaopatrzenia (CV%) | Średnia (dni, które przeżyły) | mediana | Wskaźnik zaopatrzenia (CV%) | Średnia (dni, które przeżyły) | mediana | Wskaźnik zaopatrzenia (CV%) |
| Media (μL) | 30 | 25 | 35 | 30 |
| ECM (μL) | 10 | 10 | 10 | 15 |
| D_1 | CMGF+ R/G | godz. 12.50 | 13 | Godzina 11.57 | Godzina 12,83 | 13 | Godzina 4,50 | Godzina 11,83 | Pytanie 11,5 | Godzina 12,91 | Godzina 12.08 | 13 | Godzina 12.46 |
| CMGF+ (Biblioteka CMGF+ | Godzina 17.08 | 17 | Godzina 16.26 | godz. 18.50 | Rozdział 19 | Godzina 4,89 | godz. 18.42 | Rozdział 19 | O godz. 14.54 | godz. 17.82 | Rozdział 19 | 8,99 |
| D_2 | CMGF+ R/G | godz. 13.67 | 14 | godz. 13.36 | godz. 13.00 | 13 | godz. 12.70 | godz. 14.00 | 14,5 | godz. 17.23 | Rozdział 13.08 | 13 | Godzina 8,90 |
| CMGF+ (Biblioteka CMGF+ | godz. 15.50 | 15 | godz. 18.56 | godz. 17.50 | Rozdział 18 | Godzina 10.48 | godz. 17.50 | Rozdział 19 | Godzina 20,89 | godz. 17.00 | 17 | godz. 14.41 |
| RAZEM | CMGF+ R/G | Rozdział 13.08 | 13 | Godzina 13.13 | 12,92 | 13 | Godzina 9,39 | 12,92 | 13 | godz. 17.52 | Godzina 12.58 | 13 | Godzina 11,22 |
| CMGF+ (Biblioteka CMGF+ | Godzina 16.29 | Rozdział 16,5 | godz. 17.69 | godz. 18.00 | 18,5 | Godzina 8,35 | Godzina 17,96 | Rozdział 19 | godz. 17.65 | Godzina 17.43 | 17 | godz. 11.70 |
| śmierć= ponad 50% masy organoidów jest niezdolnych do życia |
Tabela 3: Wyniki eksperymentu przeżywalności. Eksperyment opierał się na pozbawieniu dwóch kultur organoidów wsparcia strukturalnego lub odżywiania. Wyniki obejmują średnią, medianę i odchylenie standardowe (CV%) poszczególnych stężeń rozpuszczonego ECM i pożywki u poszczególnych psów.

Rysunek 10: Deprywacja żywieniowa i strukturalna organoidów. Organoidy ponownie platerowano na 24-dołkowych płytkach, aby potwierdzić zdolność do ekspansji po deprywacji (A). Reprezentatywne obrazy z 4 i 7 dnia po ponownym poszyciu pokazują ekspansję organoidów, potwierdzając zdolność do wizualnej identyfikacji żywotnych organoidów (obrazy są wykonywane przy 5-krotnym powiększeniu obiektywu). Reprezentatywne obrazy organoidów uznanych za żywe lub martwe są widoczne w (B). Zdjęcia są wykonywane przy 5-krotnym powiększeniu obiektywu. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rysunek 8: Obrazy reprezentatywne dla hybrydyzacji RNA w wątrobie sferoidów in situ. Reprezentatywne obrazy markerów LGR5, KRT7, FOXA1 i CYP3A12 wykonano przy 60-krotnym powiększeniu obiektywu próbek z 2-7 dnia po pasażu. Dodatnie cząsteczki mRNA barwią się na czerwono. AQP1 nie był wyrażany w próbkach. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.
cyfrowa
.
.
| Skład niekompletnego roztworu chelatującego (ICS) | Końcowe stężenie |
| 500 ml H2O | nie |
| 2,49 g Na2HPO4-2H 2O | 4,98 mg/ml |
| 2,7 g KH2PO4 | 5,4 mg/ml |
| 14 g NaCl | 28 mg/ml |
| 0,3 g KCl | 0,6 mg/ml |
| 37,5 g sacharozy | 75 mg/ml |
| 25 g D-sorbitolu | 50 mg/ml |
| Kompletny skład roztworu chelatującego (CCS) | V/V % lub stężenie końcowe |
| Niekompletny roztwór chelatacyjny | 20% |
| Sterylne H2O | 80% |
| Naziemna telewizja | 520 μM |
| Pióro Strep | Pióro: 196 U/ml; Paciorkowiec 196 ug/ml |
| Skład pożywki organoidowej | Końcowe stężenie |
| Zaawansowany DMEM/F12 | nie |
| FBS (Sieć Usługowa | 8 proc |
| Glutamax (Glutamax) | 2 mM |
| HEPESY | 10 mM |
| Primocin | 100 μg/ml |
| Suplement witaminy B27 | 1x |
| Suplement N2 | 1x |
| N-acetylo-L-cysteina | 1 mM |
| Mysz EGF | 50 ng/ml |
| Mysi Noggin | 100 ng/ml |
| Ludzka R-Spondin-1 | 500 ng/ml |
| Mysz Wnt-3a | 100 ng/ml |
| [Leu15]-Gastrin I człowiek | 10 nM |
| Nikotynamid | 10 mM |
| A-83-01 | 500 nM |
| SB202190 (inhibitor P38) | 10 μM |
| TMS (trimetoprim sulfametoksazol) | 10 μg/ml |
| Dodatkowe komponenty | Końcowe stężenie |
| Inhibitor ROCK (Y-27632) | 10 μM |
| CHIR99021 stemolekułowy (GSK3β) | 2,5 μM |
| Skład podłoża do zamrażania | Procent V/V |
| Pożywki organoidowe i inhibitor ROCK | 50% |
| FBS (Sieć Usługowa | 40 proc |
| Dimetylosulfotlenek (DMSO) | 10% |
| Skład FAA | Procent V/V |
| Etanol (100%) | 50% |
| Kwas octowy, lodowcowy | 5 proc. |
| Formaldehyd (37%) | 10% |
| woda destylowana | 35% |
Tabela 1: Skład roztworów i mediów. Wykaz składników i stężeń niekompletnych i kompletnych roztworów chelatujących, CMGF+ (pożywki organoidowe), pożywki do zamrażania i FAA.
Tabela uzupełniająca 1: Szablon pielęgnacji organoidów. Ten szablon pozwala na dokładne i powtarzalne sporządzanie notatek organoidowych na każdy dzień. Kliknij tutaj, aby pobrać tę tabelę.
Tabela uzupełniająca 2: Sondy hybrydyzacji RNA in situ. Lista sond specjalnie zaprojektowanych dla celów mRNA psów przez producenta technologii do wykonywania techniki hybrydyzacji RNA in situ. Znajdują się na niej informacje o znaczeniu poszczególnych markerów, nazwa sondy, jej numer referencyjny oraz region docelowy. Kliknij tutaj, aby pobrać tę tabelę.