Tutaj prezentujemy protokół do wszczepiania organoidów ludzkiego mózgu na wielu etapach dojrzewania do błony kosmówkowo-omoczniowej pisklęcia (CAM). Organoidy mózgowe hodowano zgodnie z niekierowanymi standardowymi protokołami.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Tutaj prezentujemy protokół do wszczepiania organoidów ludzkiego mózgu na wielu etapach dojrzewania do błony kosmówkowo-omoczniowej pisklęcia (CAM). Organoidy mózgowe hodowano zgodnie z niekierowanymi standardowymi protokołami.
Szczepienie organoidów w unaczynione tkanki u modelowych zwierząt, takich jak błona kosmówkowo-omocznaniowa myszy lub piskląt z niedoborem odporności (CAM), okazało się skuteczne w modelowaniu neowaskularyzacji. CAM jest bogato unaczynioną błoną pozazarodkową, która wykazuje ograniczoną immunoreaktywność, stając się tym samym doskonałym modelem gospodarza dla przeszczepów komórek pochodzenia ludzkiego.
Ten artykuł opisuje strategię wszczepiania do CAM organoidów ludzkiego mózgu, zróżnicowanych na wielu etapach dojrzewania. Skład komórkowy organoidów mózgowych zmienia się z czasem, odzwierciedlając kamienie milowe rozwoju ludzkiego mózgu. Wszczepiliśmy organoidy mózgowe na odpowiednich etapach dojrzewania: ekspansji neuroepitelialnej (18 DIV), wczesnej neurogenezy (60 DIV) i wczesnej glejogenezy (180 DIV) do CAM zarodków kurczaków w dniu embrionalnym (E)7. Wszczepione organoidy mózgowe pobrano 5 dni później i przeanalizowano ich cechy histologiczne.
Nie wykryto histologicznych oznak neowaskularyzacji w przeszczepionych organoidach lub nieprawidłowych naczyniach krwionośnych sąsiadujących z przeszczepami. Ponadto zaobserwowano niezwykłe zmiany w składzie komórkowym przeszczepionych organoidów, a mianowicie wzrost liczby astrocytów glejowych fibrylarnych z dodatnim dodatnim białkiem i reaktywnymi białkami. Jednak zmiany cytoarchitektoniczne były zależne od etapu dojrzewania organoidów. Podsumowując, wyniki te sugerują, że organoidy mózgowe mogą rosnąć w CAM i wykazują różnice w cytoarchitekturze w zależności od ich etapu dojrzewania podczas szczepienia.
Organoidy ludzkiego mózgu to nowa technika, która pozwala nam podsumować wczesny rozwój ludzkiego mózgu in vitro1,2,3. Niemniej jednak jednym z głównych ograniczeń tego modelu jest brak unaczynienia, które odgrywa nieodzowną rolę nie tylko w homeostazie mózgu, ale także w jego rozwoju4. Oprócz dostarczania tlenu i składników odżywczych, coraz więcej dowodów sugeruje, że układ naczyniowy mózgu reguluje różnicowanie neuronów, migrację i synaptogenezę podczas rozwoju5,6. W związku z tym istnieje pilna potrzeba ustanowienia wiarygodnych modeli, które mogą dostarczyć brakującą sygnalizację naczyniową i strukturę organoidów mózgowych, zwiększając złożoność generowania organoidów w ludzkim mózgu7.
Wśród proponowanych metod unaczynienia, można rozważyć dwie główne kierunki: wszczepianie organoidów do żywego organizmu oraz technologie czysto in vitro kokulturujące komórki śródbłonka i komórki nerwowe8,9,10,11,12. Przeszczep domózgowy u myszy jest kosztowny i czasochłonny, co sprawia, że inne technologie są istotne dla prostszych modeli. Test błony kosmówkowo-omoczniowej (CAM) piskląt był szeroko stosowany do badania angiogenezy13,14,15. W ciągu ostatniej dekady kilka grup z powodzeniem wszczepiło różne typy organoidów, w tym kidney16,17, cardiac18 i tumor organoids19,20, do CAM. Niemniej jednak niewiele wiadomo na temat skuteczności, toksyczności/odrzucenia, efektu fizjologicznego i metod wszczepiania organoidów ludzkiego mózgu do CAM. Innym interesującym i jeszcze niezbadanym aspektem jest tworzenie się chimerycznej bariery krew-mózg (BBB) między CAM a organoidowym interfejsem astrocytarnym. Wcześniejsze pionierskie prace sugerowały przypuszczalną możliwość wygenerowania BBB w CAM poprzez przeszczepienie astrocytów i pożywki kondycjonowanej przez astrocyty21,22,23. Jednak dojrzałe astrocyty wydają się nie być w stanie tego osiągnąć24,25. Tak więc indukowane przez astrocyty powstawanie bariery krew-mózg pozostaje dyskusyjne, a przeszczepienie organoidów ludzkiego mózgu pozwoliłoby nam rzucić światło na tę kontrowersję.
Ten artykuł wideo opisuje protokół przeszczepu organoidów ludzkiego mózgu in ovo do CAM, który sprzyja wzrostowi, poprawie i unaczynieniu, co skutkuje powstawaniem organoidów zawierających histologicznie kompatybilne elementy BBB. W tym miejscu przedstawiamy protokół zapewniający przeżycie zarodka kurczaka i informujemy o dopuszczalności CAM w celu podtrzymania wzrostu organoidów mózgowych.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Zarodki kurczaka rasy White Leghorn (Gallus gallus) były leczone zgodnie z Przewodnikiem dotyczącym opieki i użytkowania zwierząt laboratoryjnych z Instytutu Zasobów Zwierząt Laboratoryjnych, Komisji Nauk Przyrodniczych, Narodowej Rady ds. Badań Naukowych, USA, a eksperymenty zostały zatwierdzone przez Radę ds. Opieki i Użytkowania Zwierząt Doświadczalnych z Uniwersytetu w Barcelonie.
1. Niekierowane przygotowanie organoidów mózgowych
2. Utrzymanie jaj, aktywacja rozwoju i nakłucie skorupki jajka
3. Przeszczepianie organoidów mózgowych
4. Pobieranie przeszczepionych organoidów
5. Immunofluorescencja
6. Barwienie hematoksyliną i eozyną (H&E)
UWAGA: Aby udowodnić, że szczepienie zadziałało, wykonaj barwienie H&E.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wybór harmonogramu dojrzewania zarodków do transplantacji
Eksperyment rozpoczyna się w dniu D0, kiedy zapłodzone jaja są inkubowane w temperaturze 38 °C i względnej wilgotności 60%. Błona chorioallantoiczna (CAM) to silnie unaczyniona błona pozazarodkowa, która rozwija się podczas inkubacji jaj. Powstaje ona w wyniku połączenia allantois i chorionu. W dniu D1, po 24 h inkubacji, wykonuje się nakłucie komory powietrznej, aby zapobiec przywieraniu CAM do wewnętrznej błony skorupki. Nakłucie komory powi...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
W tym badaniu opisujemy szczegółowy protokół z wieloma kluczowymi krokami, które zapewniają korzystny wzrost i rozwój organoidów ludzkiego mózgu po szczepieniu bez zakłócania przeżywalności zarodków kurczaków. Zalecamy użycie sterylnych igieł do nakłuwania komory powietrznej jaja po 24 godzinach inkubacji (dzień 1). Dodatkowo staraliśmy się również wykonać nakłucie w 4 dniu (po sprawdzeniu przez skorupkę jaja przy świetle, aby przetestować rozwój układu krwionośnego, aby mieć pewność, że pracujemy tylko ze zdrowymi zarod...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie zgłaszają konfliktów interesów.
Dziękujemy dr Alcántara i dr Ortega z UB oraz reszcie członków laboratorium dr Acosty za wnikliwe dyskusje. S.A. jest profesorem zwyczajnym Serra-Hunter z Generalitat de Catalunya na Universitat de Barcelona.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Anty-TUBB3 [Tuj1], mysz | BioLegend | 801201 | 1:1,000 |
| Anti-GFAP, królik | GeneTex | GTX108711 | 1:500 |
| Anti-rabbit AlexaFluor 488, koza. | Invitrogen | A-21206 | 1:1,000 |
| Anti-mouse AlexaFluor 594, koza | Jackson ImmunoResearch | 715-585-150 | 1:500 |
| Zapłodnione jaja kurczaka White Leghorn (Gallus gallus) | Granja Gibert (Cambrils, Hiszpania) | ||
| DAPI | Invitrogen | D1306 | 1:10,000 |
| DPX | Sigma | 100579 | medium montażowe na bazie ksylenu |
| Delikatne rozwiązanie dysocjacyjne | CreativeBiolabs | ITS-0622-YT187 | roztwór do dysocjacji komórek |
| Matrigel | BD Biosciences | 356234 | |
| Mowiol 4-88 nośnik montażowy | Merk | 81381 | |
| Ręcznik papierowy, laboratoryjny | inhibitor Sigma-Aldrich | Z188956 | |
| ROCK Y27632 | Millipore | SCM075 | 10 nM |
| Nożyczki chirurgiczne z ostrym czubkiem | VWR | 470106-340 | |
| Superfrost Plus Szkiełka mikroskopowe adhezyjne | Epredia | J1800AMNZ |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.