Tutaj prezentujemy skuteczny, łatwy i szybki protokół hodowli 3D do tworzenia sferoid dwóch linii komórkowych danio pręgowanego (Danio rerio): ZEM2S (zarodek) i ZFL (normalny hepatocyt).
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Tutaj prezentujemy skuteczny, łatwy i szybki protokół hodowli 3D do tworzenia sferoid dwóch linii komórkowych danio pręgowanego (Danio rerio): ZEM2S (zarodek) i ZFL (normalny hepatocyt).
Linie komórkowe ryb są obiecującymi modelami in vitro do oceny ekotoksyczności; jednak konwencjonalne systemy hodowli jednowarstwowej (hodowla 2D) mają dobrze znane ograniczenia (np. długowieczność hodowli i utrzymanie niektórych funkcji komórkowych in vivo). W związku z tym zaproponowano hodowle 3D, takie jak sferoidy, ponieważ modele te mogą odtwarzać struktury podobne do tkanek, lepiej odsłuchując warunki in vivo. W tym artykule opisano skuteczny, łatwy i szybki protokół hodowli 3D do tworzenia sferoid z dwiema liniami komórkowymi danio pręgowanego (Danio rerio): ZEM2S (zarodek) i ZFL (normalny hepatocyt). Protokół polega na posiewaniu komórek na okrągłej, bardzo niskiej płytce 96-dołkowej. Po 5 dniach wytrząsania orbitalnego (70 obr./min) tworzy się pojedyncza sferoida na studzienkę. Uformowane sferoidy mają stabilny rozmiar i kształt, a ta metoda pozwala uniknąć tworzenia się wielu sferoid w studni; W związku z tym nie jest konieczne ręczne wybieranie sferoid o podobnych rozmiarach. Łatwość, szybkość i powtarzalność tej metody sferoidalnej sprawiają, że jest ona przydatna w wysokoprzepustowych testach in vitro.
Sferoidy to małe kule komórek, które powstają, gdy komórki są hodowane w bliskim kontakcie międzykomórkowym w hodowli 3D. Zdolność sferoid do naśladowania środowiska tkankowego in vivo została już zbadana w różnych liniach komórkowych i komórkach pierwotnych1,2. Jednakże, mimo że sferoidy są dobrze rozwinięte do badań toksyczności dla ssaków, rozwój sferoid do badań toksyczności na kręgowcach innych niż ssaki (np. ryby) jest nadal w toku3. W przypadku linii komórkowych ryb sferoidy zostały opracowane przy użyciu wielu różnych metod, takich jak wytrząsanie orbitalne (OS) przy użyciu różnych typów płytek studzienkowych3,4,5,6,7, oraz metoda lewitacji magnetycznej za pomocą nanocząstek magnetycznych8. Jednak niektóre z tych metod hodowli sferoidów mogą mieć więcej wad niż inne.
Na przykład, metody gyratory na dużych mikropłytkach (płytki 24-dołkowe) mogą generować dużą liczbę sferoid różniących się wielkością i kształtem; w rzeczywistości wykazano tworzenie struktur wielosferoidalnych7. Wymaga to intensywnych wysiłków, aby ręcznie wybrać sferoidy o podobnym rozmiarze i kształcie do eksperymentu. Metoda hodowli 3D wiszącej kropli jest powszechnie stosowana do generowania sferoid linii komórkowych ssaków1,2,9,10,11, dzięki czemu można wygenerować pojedyncze sferoidy na kroplę, unikając problemów opisanych powyżej. Jednakże, chociaż zmodyfikowana metoda wiszącego spadku (wisząca kropla + wytrząsanie orbitalne) jest w stanie wygenerować sferoidy ZFL przy użyciu niedrogiej metody, ma swoje wady12. Utworzone agregaty komórkowe nie mogą być utrzymywane przez długi czas w kroplach; W związku z tym należy je przenieść na płytki studzienne. Proces ten wymaga intensywnego obchodzenia się z nim i długich okresów pracy w okapie z przepływem laminarnym, ponieważ jest wykonywany kroplami za pomocą mikropipety12. Ponadto ta metoda wymaga 10 dni na pełne uformowanie sferoid ZFL (5 dni w zawieszeniu + 5 dni w systemie operacyjnym)12. Wady te mogą ograniczać zastosowanie sferoid ryb 3D do testowania toksyczności, zwłaszcza biorąc pod uwagę potencjalne zastosowania w zakresie priorytetyzacji chemicznej i zrównoważonego rozwoju produktów.
Tak więc, ten artykuł opisuje protokół hodowli 3D zdolny do generowania pojedynczych sferoid linii komórkowych ZFL (D. rerio normal hepatocyte) i ZEM2S (D. rerio blastula phase embryo) w oparciu o połączone użycie 96-dołkowych, ultra-niskich płytek przyłączeniowych (ULA-plates) i wytrząsarki orbitalnej (średnica obrotowa 22 mm). Zastosowana metoda jest prosta i powtarzalna i może wygenerować dużą liczbę sferoid o podobnej wielkości i kształcie w krótkim czasie (5 dni). Zalety tej metody mogą przyczynić się do zastosowania modeli 3D ryb do badań toksyczności dla organizmów wodnych zarówno w przemyśle, jak i środowisku akademickim, a także przyczynić się do postępu we wdrażaniu alternatywnych metod badania ekotoksyczności.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Kluczowe etapy generowania sferoidów 3D z linii komórkowych ZFL i ZEM2S w 96-dołkowej płytce z okrągłym dnem przedstawiono na Rysunku 1.
UWAGA: Szczegóły dotyczące wszystkich materiałów użytych w tym protokole znajdują się w Tabeli Materiałów, a roztwory i pożywki hodowlane użyte w tym protokole w Tabeli 1.
1. Pożywka do hodowli komórkowych i hodowle monolayerowe
2. Liczenie komórek z użyciem testu wykluczania barwnika trypanu błękitnego
(1)3. Wysiewanie komórek na płytki ULA
4. Formowanie sferoidów
5. Pomiar rozmiaru (średnicy) i kształtu (wskaźnika kolistości) sferoidów
(2)
(3)Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Pojedyncze sferydy w każdej studzience o stabilnym rozmiarze i kształcie tworzone są za pomocą tej metody. Rysunek 2 ilustruje proces formowania pojedynczych sferydoidów komórek ZFL i ZEM2S w dołku płytki ULA podczas wstrząsania orbitalnego (70 obr./min). Linie komórkowe ZFL i ZEM2S wykazują różne zachowania w kulturze 3D. Linia komórkowa ZEM2S posiada cechy umożliwiające łatwe formowanie sferycznej struktury już od pierwszego dnia wstrząsania orbitalnegoRycina 2E
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Jest to prosta, łatwa i szybka metoda generowania sferoid linii komórkowych wątroby i zarodka danio pręgowanego. Metoda ta została opracowana przez tę grupę w oparciu o modyfikacje istniejących metod sferoidów 3D w celu przezwyciężenia problemów zgłaszanych w badaniach naukowych związanych z powstawaniem sferoidów, a także niepewności co do dokładności danych z testów sferoidalnych 3D. Na przykład zgłaszane problemy dotyczą trudności w obsłudze, czasochłonności generowania sferoid, konieczności doboru sferoid o podobnej ...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy deklarują brak konfliktu interesów.
Pamięci dr Márcio Lorenciniego, współautora tej pracy, doskonałego badacza w dziedzinie kosmetyków i oddanego promowaniu badań kosmetycznych w Brazylii. Autorzy są wdzięczni Laboratorium Wielozadaniowemu na Wydziale Fizjologii (UFPR) za dostępność sprzętu oraz za wsparcie finansowe Koordynacji na rzecz Doskonalenia Kadr Szkolnictwa Wyższego (CAPES, Brazylia) (Kod Finansowy 001) i Grupo Boticário.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| 96-dołkowa, przezroczysta, okrągłodenna mikropłytka o bardzo niskim nasadce, pakowana pojedynczo, z pokrywką, sterylny | Corning | 7007 | |
| DMEM, proszek, wysoka zawartość glukozy, pirogronian | Gibco | 12800-017 | |
| Mieszanka odżywcza Ham's F-12, proszek | Gibco | 21700026 | |
| HEPES (1M) | Gibco | 15630080 | |
| Przetwarzanie i analiza obrazu w Javie ( ImageJ) Oprogramowanie 1.52p | National Institutes of Health, USA | Dostępne w: https://imagej.nih.gov/ij/index.html | |
| Leibovitz's L-15 Medium, shakerka | w proszku Gibco | 41300021 | |
| Orbital | Warmnest | KLD-350-BI | Średnica obrotu 22 mm |
| Dulbeccos PBS (10x) z wapniem i magnezem | Invitrogen | 14080055 | |
| Penicylina-Streptomycyna (10 000 U/mL) | Gibco | 15140122 | |
| RPMI 1640 Medium | Gibco | 31800-014 | |
| FBS - Surowica bydlęca płodu, kwalifikowana, regiony zatwierdzone przez USDA | Gibco | 12657-029 | |
| Wodorowęglan sodu, proszek, bioodczynnik do biologii molekularnej | Sigma-Aldrich | S5761 | |
| Trypanowa niebieska plama (0,4%) | Gibco | 15250-061 | |
| Trypsyna-EDTA (0,5%), bez czerwieni fenolowej | Linia komórkowa Gibco | ||
| ZEM2S | ATCC | CRL-2147 | Ta linia komórkowa została dzięki uprzejmości profesora Dr. Michaela J. Carvana (University of Wisconsin, Milwaukee, USA) |
| Linia komórkowa ZFL | BCRJ | 256 |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.