Ten protokół opisuje wytwarzanie eksplantatu skórno-powięziowego, określanego jako "SCar like tissue in A Dish" lub SCAD. Model ten pozwala na niespotykaną dotąd wizualizację pojedynczych fibroblastów podczas tworzenia blizn.
Artykuł metodologiczny
Ten protokół opisuje wytwarzanie eksplantatu skórno-powięziowego, określanego jako "SCar like tissue in A Dish" lub SCAD. Model ten pozwala na niespotykaną dotąd wizualizację pojedynczych fibroblastów podczas tworzenia blizn.
Globalną reakcją ssaków na uszczelnianie głębokich ran tkankowych jest tworzenie blizn i kurczenie się tkanek, w których pośredniczą wyspecjalizowane fibroblasty powięzi. Pomimo klinicznego znaczenia powstawania blizn i upośledzonego gojenia się ran, nasza wiedza na temat dynamiki fibroblastów powięzi w gojeniu się ran jest pobieżna ze względu na brak odpowiednich testów, które umożliwiają bezpośrednią wizualizację choreografii i dynamiki fibroblastów w złożonych środowiskach, takich jak rany skóry. W artykule przedstawiono protokół generowania blizn skórnych ex-situ za pomocą SCAD lub "SCar-like tissue in A Dish", które naśladują złożone środowisko ran skóry. W tym teście skóra o pełnej grubości 2 mm jest wycinana i hodowana do góry nogami w pożywce przez 5 dni, podczas których blizny i przykurcze skóry rozwijają się równomiernie. Ta metodologia, w połączeniu z transgenicznymi modelami myszy specyficznymi dla linii fibroblastów, umożliwia wizualizację poszczególnych linii fibroblastów w całym procesie gojenia się ran. Ogólnie rzecz biorąc, protokół ten pomaga naukowcom w zrozumieniu podstawowych procesów i mechanizmów gojenia się ran, bezpośrednio badając wpływ modulatorów na wyniki gojenia się ran.
Gojenie ran to proces przywracania uszkodzonych ran. Urazy tkanek u bezkręgowców skutkują częściową lub całkowitą regeneracją. W przeciwieństwie do tego, ssaki reagują na głębokie obrażenia bliznowaceniem, procesem dostosowanym do szybkiego uszczelniania ran za pomocą gęstych zatyczek włókien matrycy, które minimalizują naruszony obszar i jednocześnie trwale deformują uszkodzone miejsce1,2,3. Duże oparzenia skóry lub głęboko otwarte rany u ssaków skutkują patologicznymi fenotypami, takimi jak blizny przerostowe lub keloidowe4,5. Te wybujałe blizny stanowią ogromne obciążenie dla klinicznych i globalnych systemów opieki zdrowotnej. W samych Stanach Zjednoczonych leczenie blizn kosztuje około 10 miliardów dolarów rocznie6,7. W związku z tym konieczne jest opracowanie odpowiednich metodologii, aby lepiej zrozumieć podstawowe procesy i mechanizmy związane z powstawaniem blizn.
W ostatnich latach szeroki zakres badań na myszach ujawnił niejednorodne populacje fibroblastów o różnych potencjach funkcjonalnych w oparciu o ich pochodzenie w określonych miejscach skóry8,9,10. W skórze pleców Rinkevich i in., 2015, zidentyfikowali, że specyficzna populacja fibroblastów z wczesną embrionalną ekspresją Engrailed-1 (En1), określaną jako EPF (Engrailed dodatni fibroblast) przyczynia się do bliznowacenia skóry po zranieniu. I odwrotnie, inna linia fibroblastów bez historii ekspresji Engrailed, Engrailed negative fibroblast (ENF), nie przyczynia się do powstawania blizn8. Mapowanie losów tych linii En1 przy użyciu transgenicznych linii myszy sterowanych przez Cre skrzyżowanych z fluorescencyjnymi liniami reporterowymi myszy, takimi jak R26mTmG (En1Cre xR26 mTmG), umożliwia wizualizację populacji EPF i ENF.
Badanie migracji fibroblastów in vivo przez kilka dni jest ograniczone ograniczeniami etycznymi i technicznymi. Co więcej, badania przesiewowe biblioteki przeciwciał złożonych, wirusowych i neutralizujących w celu modulacji szlaków zaangażowanych w bliznowacenie są technicznie trudne. Poprzednio używane modele in vitro lub ex vivo nie mają możliwości wizualizacji migracji fibroblastów i powstawania blizn w prawdziwych mikrośrodowiskach skóry, jednorodności w rozwoju blizny, a także złożoności tkanek, które emulują środowiska skóry in vivo11,12. Aby przezwyciężyć powyższe ograniczenia, opracowaliśmy test bliznowacenia ex vivo o nazwie SCAD (SCar-like tissue in A Dish)13,14. Ten prosty test można przeprowadzić, wycinając 2 mm skóry o pełnej grubości zawierającej naskórek, skórę właściwą i podskórne obszary powięzi i hodując je w pożywce DMSO uzupełnionej surowicą przez okres do 5 dni. Blizny wygenerowane za pomocą SCAD niezawodnie odtwarzają transkryptomiczne i proteomiczne cechy charakterystyczne blizn in vivo. Ponadto SCAD wygenerowane z odpowiednich linii myszy transgenicznych (np. myszy En1) skrzyżowanych z fluorescencyjnymi liniami myszy reporterowych umożliwiają wizualizację dynamiki migracji fibroblastów i rozwoju blizn w niespotykanej dotąd rozdzielczości. Co więcej, model ten można łatwo dostosować do dowolnych zastosowań o wysokiej przepustowości (np. biblioteki związków, biblioteki przeciwciał lub badań przesiewowych wirusów)13,14. W tym artykule opisujemy zoptymalizowany protokół do generowania SCAD i późniejszych aplikacji przetwarzania w celu zbadania dynamiki komórkowej i macierzy w rozwoju blizn.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Model przedstawiony poniżej zawiera szczegółowy opis generacji testu SCAD krok po kroku, jak pokrótce opisano w Jiang et al., 202013. Przygotowanie próbek SCAD przeprowadzono po złożeniu zwierząt w ofierze zgodnie z międzynarodowymi wytycznymi i wytycznymi rządu Górnej Bawarii. Zwierzęta były trzymane w ośrodku dla zwierząt w Centrum Helmholtza w Monachium. W pomieszczeniach utrzymywano optymalną wilgotność i stałą temperaturę z 12 godzinnym cyklem świetlnym. Zwierzęta były zaopatrywane w pokarm i wodę ad libitum.
1. Przygotowanie tkanek SCAD
2. SCAD - Hodowla tkankowa
3. Obrazowanie SCAD na żywo
4. Pobieranie tkanek i barwienie immunofluorescencyjne 2D/3D
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Generowanie SCAD-ów można podzielić na trzy zasadnicze etapy: pobieranie skóry od myszy P0-P1, generowanie pełnogrubych stempli biopsyjnych, a następnie hodowla pojedynczych scadów do 5 dni na 96-dołkowych płytkach. Jako odczyt, test ten może być dalej stosowany do analizy przestrzennych i czasowych aspektów bliznowacenia. Analiza przestrzenna wykorzystuje znakowanie immunologiczne tkanek 2D i 3D do badania lokalizacji przestrzennej składników komórkowych i macierzy w rozwijającej się tkance bliznowatej. Badania czasoprz...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Opracowano już kilka modeli, aby zrozumieć powstawanie blizn po urazie. Chociaż poczyniono w tym zakresie wiele postępów, rzeczywiste mechanizmy nadal nie są jasne. W przeciwieństwie do poprzedniej techniki, model SCAD obejmuje wszystkie typy komórek i warstwy skóry, zachowując w ten sposób złożoność natywnej skóry18,19. Metodologia ta jest w stanie wygenerować podstawowe zestawy danych, które są ważne w zrozumieniu mechanizmów molekularnych napędzających powstaw...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wszyscy autorzy deklarują brak sprzecznych interesów.
Dziękujemy wszystkim współautorom Jiang et al. 2020 za wkład w rozwój metodologii SCAD13. Dziękujemy dr. Steffenowi Dietzelowi i centralnemu ośrodkowi bioobrazowania na Uniwersytecie Ludwiga-Maximilansa za dostęp do systemu Multiphoton. Projekt Y.R. był wspierany przez Else-Kröner-Fresenius-Stiftung (2016_A21), Europejski Komitet ds. Badań Naukowych Consolidator Grant (ERC-CoG 819933) oraz Fundację LEO (LF-OC-21-000835).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| 10% Tween 20, Niejonowy detergent | Biorad Laboratories | 1610781 | |
| Albumina surowicy bydlęcej, fract zimnego etanolu | Sigma | A4503-50G | |
| DMEM/F-12, HEPES, bez czerwieni fenolowej-500 mL | LIFE Technologies | 11039021 | |
| DPBS, bez wapnia, bez magnezu | Gibco | 14190169 | |
| Epredia Cryostar NX70 Cryostat | Thermo Preparaty | ||
| Epredia SuperFrost Plus Fisher | scientific | J1800AMNZ | Szkiełka adhezyjne |
| Surowica bydlęca, kwalifikowana, inaktywowana termicznie, atestowana przez UE, pochodzenie z Ameryki Południowej-500 ml | LIFE Technologies | ||
| Fluoromount-G z technologiami DAPI | Life 00 | 4959 52 | Medium montażowe z DAPI |
| Kleszcze zakrzywione z drobnymi punktami z prowadnicąstal nierdzewna (pęseta)Długość 125 mm | Fisher Scientific | 12381369 | |
| Żelatyna ze skóry świni | Sigma | G2500-100G | |
| GlutaMAX Suplement-100 ml | LIFE Technologies | 35050038 | |
| HBSS, wapń, magnez, bez czerwieni fenolowej-500 ml | LIFE Technologies | 14025092 | |
| Ibidi System inkubacji gazów do CO2 i O2 | Ibidi | 11922 | |
| System grzewczy Ibidi | 10915 | ||
| Mikroskop pionowy Leica SP8 - wzbudzenie wielofotonowe 680– 1300 nm | Leica | Wyposażony w obiektyw do zanurzania w wodzie 25x (HC IRAPO L 25x/1.00 W) w połączeniu z przestrajalnym laserem (Spectra-Physics, InSight DS + Pojedyncze) | |
| Aminokwasy endogenne | LIFE Technologies | 11140035 | |
| NuSieve GTG Agaroza, 25 g Biozym | / Lonza | 859081 | |
| OCT Matryca do zatapiania | Carlroth | 6478.1 | |
| Paraformaldehyd, 16% w/v AQ. 10 x10 mL | VWR International | 43368.9M | |
| Pen-Strep | Gibco | 15140122 | |
| Stiefel Biopsy-Punch 2 mm | Stiefel | 270130 | |
| Proste ostre/Ostre nożyczki preparacyjne 11,4 cm | Fisher Scientific | 15654444 | |
| Tiomersal Bioxtra, 97%– Mikroskop pionowy 101% | Sigma-Aldrich | T8784-1G | |
| Zeiss Axioimager M2 | Zeiss |
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