Przedstawiamy szczegółowy protokół ustanowienia i genetycznej modyfikacji ludzkich organoidów szyjnych szyjki macicy.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Przedstawiamy szczegółowy protokół ustanowienia i genetycznej modyfikacji ludzkich organoidów szyjnych szyjki macicy.
Rak szyjki macicy jest czwartym najczęściej występującym nowotworem u kobiet i najczęściej dotyka ektoszys-macicy macicy. Ektocerviks macicy wyściełana jest warstwowym nabłonkiem płaskokątnym, składającym się z komórek podstawnych i różnicujących komórki parabasalne i nadpodstawne. Regeneracja obserwowana po konizacji szyjki macicy sugeruje obecność silnej aktywności komórek macierzystych. Jednak nasza wiedza na temat tożsamości i mechanizmów regulacyjnych komórek macierzystych szyjki macicy oraz ich procesu przemiany złośliwej jest ograniczona z powodu ograniczonego dostępu do ludzkich tkanek szyjki macicy oraz braku optymalnych systemów oceny aktywności komórek macierzystych w ektosterwiksie. Niedawno opracowane ludzkie organoidy szyjne mogą pomóc przezwyciężyć te ograniczenia i oferować nowe możliwości badania fizjologii i patologii szyjki macicy. Nie istnieje jednak ustandaryzowana metoda izolowania i ustalania ludzkich organoidów szyjnych szyjki. Tutaj opisujemy metodę ustalania ludzkich organoidów ektocerwialnych. Konkretnie przedstawiamy protokół izolujący pojedyncze komórki z nabłonka ektoszyjnego człowieka. Poprzez inkubację tkanki szyjki macicy w zoptymalizowanym roztworze enzymatycznym, odbieramy nabłonek szyjny, aby zmaksymalizować wydajność komórek i minimalizować skażenie fibroblastami. Dodatkowo przedstawiamy warunki hodowli ludzkich organoidów szyjnych przy użyciu zoptymalizowanej formuły pośredniej. Ponadto szczegółowo opisujemy procedury przekazywania i genetycznej manipulacji organoidami szyjnymi szyjki. Protokół ten zapewnia bardzo efektywne podejście do ustalania ludzkich organoidów szyjnych i wykorzystywania ich do badania komórek macierzystych szyjki macicy oraz chorób szyjki macicy.
Ektosterwix macicy jest najczęstszym miejscem raka szyjki macicy 1,2. Chociaż rak szyjki macicy zmniejsza się po wprowadzeniu szczepienia wirusem brodawczaka ludzkiego (HPV) w krajach rozwiniętych, na świecie nadal pozostaje czwartym najczęściej występującym nowotworem wśród kobiet 3,4. Ponadto częstość występowania zmian przedrakowych szyjki macicy nadal rośnie w niektórych krajach 5,6. Podczas gdy niskopoziomowa zmiana nabłonkowa (LSIL) często cofa się sama, wysokopoziomowa zmiana nabłonkowa (HSIL) niesie ryzyko przejścia do inwazyjnego nowotworu i zazwyczaj wymaga interwencji chirurgicznej, takiej jak wycięcie lub konizacja. Te zabiegi mogą skrócić ektoszylicę i zwiększyć ryzyko poronienia lub przedwczesnego porodu 7,8. Głębsze zrozumienie biologii szyjki macicy, połączone z rozwojem terapii regeneracyjnej, mogłoby pomóc w rozwiązaniu tych wyzwań, ale wymaga solidnych i fizjologicznie istotnych modeli modelowych.
Modele zwierzęce znacząco poszerzyły naszą wiedzę na temat homeostazy szyjki macicy, mechanizmów chorób oraz strategii terapeutycznych. Jednak ich wrodzone różnice od biologii człowieka i patologii ograniczają ich wartość translacyjną. Alternatywnie, organoidy stały się potężnymi platformami do modelowania biologii człowieka i chorób. Organoidy to trójwymiarowe mikrostruktury pochodzące z komórek macierzystych, które odtwarzają histologię i sygnatury molekularne tkanki pochodzenia 9,10,11. Zostały one wykorzystane do identyfikacji różnorodnych komórek macierzystych tkanek ludzkich w wielu tkankach, w tym tchawicy, przełyku i szyjce macicy 12,13,14. Ponadto organoidy umożliwiają modyfikację genetyczną, umożliwiając modelowanie patogenezy różnych chorób, w tym nowotworów i włóknienia 15,16,17. Dodatkowo, organoidy stanowią skuteczną platformę do badania skuteczności i toksyczności leków lub terapii komórkowych 18,19,20,21.
Niedawno dwie niezależne grupy ustanowiły ludzkie systemy organoidów szyjnych22,23. Bazując na tych postępach, znacząco poprawiliśmy efektywność hodowli organoidów szyjnych i zidentyfikowaliśmyludzkie komórki macierzyste szyjki macicy. Ponadto, poprzez odklejanie nabłonka szyjnego, zminimalizowaliśmy obecność fibroblastów leżących pod nabłonkiem szyjnym. Poprzez zastosowanie organoidów szyjnych z modyfikacją genetyczną, odkryliśmy rolę metabolitów mikroorganizmów i ich dalszych szlaków w utrzymaniu homeostazy szyjki macicy oraz zapobieganiu postępowi przednowotworowym. Dlatego ustandaryzowany i zoptymalizowany protokół generowania, utrzymania i genetycznej modyfikacji organoidów szyjnych będzie niezbędnym narzędziem do badania biologii i patologii szyjki macicy.
W tym artykule przedstawiamy szczegółowy i zoptymalizowany protokół generowania i przekazywania ludzkich organoidów szyjnych szyjki. Opisujemy także protokół manipulacji genetycznej za pomocą elektroporacji.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Izolacja komórek i hodowla organoidów z użyciem ludzkich tkanek szyjki macicy zostały zatwierdzone i przeprowadzone zgodnie ze wszystkimi odpowiednimi przepisami etycznymi przez wewnętrzne komisje rewizyjne DGIST, Daegu, Korea oraz Chilgok Kyungpook National University Hospital, Gyeongsangbuk-do, Korea (DGIST-20210401-BR-112-01 oraz KNUCH-2020-12-020-001). Ludzkie tkanki ektosterwialne zostały dostarczone przez Oddział Położnictwa i Ginekologii w Narodowym Szpitalu Uniwersyteckim im. Chilgok Kyungpook. Zdrowe tkanki szyjki szyjnej zostały pobrane od pacjentek, które przeszły całkowitą laparoskopową histerektomię z powodu łagodnych chorób macicy. Wszyscy pacjenci uzyskali świadomą zgodę.
1. Izolacja pojedynczych komórek z tkanek ektocervikalnych
UWAGA: Protokół ten rozpoczyna się od próbki biopsji ektocerviksa u człowieka o wymiarach około 5 mm × 5 mm × 5 mm (Rysunek 1).
2. Siew i hodowla organoidów ektocervikalnych
3. Dysocjacja organoidów i ponowne zasiewanie
4. Manipulacja genetyczna ludzkich organoidów szyjnych przez elektroporację
UWAGA: Protokół ten opiera się na użyciu Lonza Amaxa 4D-Nucleofector oraz zestawu P4 Primary Cell 4D-Nucleofector X (#V4XP-4032).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
3D kultura organoidów szyjnych u człowieka
Świeżo izolowane ludzkie tkanki ektoszyjne zostały rozdzielone na pojedyncze komórki w kolejności wymienionej powyżej, które następnie nakładano na wkładki z hodowli komórek 24-dołkowych i hodowlano, aby utworzyć organoidy szyjne zgodnie z tym protokołem (Rysunek 1). Ludzkie organoidy szyjne rosną do 500 μm średnicy z pojedynczych komórek w ciągu 2 tygodni (rysunek 2A). Skute...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
W tym manuskrypcie opisujemy protokół ustanawiania i przekazywania ludzkich organoidów szyjnych szyjki. Dostarczamy również protokół manipulacji genetyczną, co znacząco rozwija badania biologii i patologii szyjki macicy. Chociaż zoptymalizowaliśmy protokół specjalnie pod kątem ludzkich organoidów szyjnych macicy, nasz protokół można zastosować także do innych układów organoidalnych z drobnymi modyfikacjami.
Niezbędne informacje do ustalenia i optymalizacji hodowli organoidów obejmują szczegóło...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Prace te zostały wsparte grantem Ministerstwa Zdrowia i Opieki Społecznej (RS-2024-00439434 dla Y. Jeonga).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Zestaw P4 Primary Cell 4D-Nucleofector X | Lonza | V4XP-4032 | |
| 96-dołkowa płytka mocowania ultraniskiego | SPL | 39796 | |
| Sitnik komórkowy 40 & mikro; m | SPL | 93040 | |
| 50 mL stożkowa rurka 500 na pudełko | SLP | SPL50050 | |
| 15 ml stożkowa rurka | Sarstedt | 62.554.502 | |
| Rurka CryoPure 1,8 mL - biała | Sarstedt | 72.379P | |
| 37 i stopni; C, 5% CO2 Inkubator | Eppendorf | 9734IQ905476 | |
| Wkład do hodowli komórkowej | SPL | 37024 | |
| Amaxa 4D-Nucleofector | Lonza | AAF-1003X | |
| Bufor blokujący (2% BCS w DPBS) | Gibco / Welgene | BCS: 26010074; DPBS: LB001-02 | |
| Proch Dispase II | Gibco | 17105041 | |
| DNAse I | Enzynomika | M059L | |
| Matrigel | Corning | 356231 | |
| Bufor lizy RBC | Biosesang | R2015 | |
| TrypLE Express | Gibco | 12605 | |
| Bufor płukania (HBSS) | JBI | BL003-1 | |
| Zaawansowane DMEM/F12 | Gibco | 12634028 | |
| Suplement GlutaMAX | Gibco | 35050-061 | |
| Penicylina– Streptomycyna | Biowest | L0022-100 | |
| HEPES | Gibco | 15630-080 | |
| Suplement B27 | Gibco | 17504044 | |
| Noggin | PeproTech | 118214 | |
| N-acetylo-l-cysteina | Sigma | A9165 | |
| Y-27632 | STEMCELL Technologies | 72307 | |
| FGF2 | PeproTech | 100-18B-50UG | |
| FGF7 | PeproTech | AF-100-19-250UG | |
| A83-01 | Selleckchem | S7692 | |
| Forskolin | Sigma | F6886 | |
| Neuregulin 1 | PeproTech | 100-03-50UG | |
| NGF | PeproTech | AF-450-01-100UG | |
| R-spondin | Sinobiologiczny | 11083-HNAS | |
| HGF | Peprotech | 100-39H-250ug | |
| FGF10 | Peprotech | 100-26 | |
| Petrydowy 35 mm | SPL | 10035 | |
| Organoidowe medium | |||
| Imię | Kompania | Numer katalogowy | koncentracja |
| Zaawansowane DMEM/F12 | Gibco | 12634028 | |
| Suplement GlutaMAX | Gibco | 35050-061 | 1x |
| Penicylina– Streptomycyna | Biowest | L0022-100 | 1x |
| HEPES | Gibco | 15630-080 | 10 mM |
| Suplement B27 | Gibco | 17504044 | 1x bez witaminy A |
| Noggin | PeproTech | 118214 | 100 ng/ml |
| N-acetylo-l-cysteina | Sigma | A9165 | 1 mM |
| Y-27632 | STEMCELL Technologies | 72307 | 10 uM |
| FGF2 | PeproTech | 100-18B-50UG | 50 ng/ml |
| FGF7 | PeproTech | AF-100-19-250UG | 25 ng/ml |
| FGF10 | Peprotech | 100-26 | 100 ng/ml |
| A83-01 | Selleckchem | S7692 | 500 nM |
| Forskolin | Sigma | F6886 | 10 μ M |
| Neuregulin 1 | PeproTech | 100-03-50UG | 50 ng/ml |
| NGF | PeproTech | AF-450-01-100UG | 20 ng/ml |
| R-spondin | Sinobiologiczny | 11083-HNAS | 100 ng/ml |
| HGF | Peprotech | 100-39H-250ug | 25 ng/ml |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.