O protocolo apresenta um método para cultivo e processamento de organoides linguais derivados de células-tronco de sabor isoladas da papila de sabor posterior de camundongos adultos.
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O protocolo apresenta um método para cultivo e processamento de organoides linguais derivados de células-tronco de sabor isoladas da papila de sabor posterior de camundongos adultos.
A sensação de paladar é mediada por papilas gustativas na língua, que são compostas de células receptoras de sabor (TRCs) que renovam rapidamente. Essa rotatividade contínua é alimentada por células progenitoras locais e torna a função de paladar propensa à interrupção por uma infinidade de tratamentos médicos, o que, por sua vez, impacta severamente a qualidade de vida. Assim, estudar esse processo no contexto do tratamento medicamentoso é vital para entender se e como a função progenitora do sabor e a produção de TRC são afetadas. Dadas as preocupações éticas e a limitada disponibilidade do tecido de sabor humano, os modelos de camundongos, que têm um sistema de sabor semelhante aos humanos, são comumente usados. Em comparação com os métodos in vivo, que são demorados, caros e não favoráveis a estudos de alto rendimento, organoides linguais murinos podem permitir que experimentos sejam executados rapidamente com muitas réplicas e menos camundongos. Aqui, protocolos publicados anteriormente foram adaptados e um método padronizado para gerar organoides de paladar a partir de células progenitoras de sabor isoladas da papila circunvallada (CVP) de camundongos adultos é apresentado. Células progenitoras de sabor no LGR5 expresso CVP e podem ser isoladas através da classificação celular ativada por fluorescência (FACS) de camundongos portadores de um alelo Lgr5EGFP-IRES-CreERT2. As células classificadas são banhadas em um sistema de cultura 3D baseado em gel matricial e cultivadas por 12 dias. Os organoides se expandem durante os primeiros 6 dias do período cultural por meio da proliferação e, em seguida, entram em uma fase de diferenciação, durante a qual geram todos os três tipos de células de paladar, juntamente com células epiteliais sem gosto. Os organoides podem ser colhidos após o amadurecimento no dia 12 ou a qualquer momento durante o processo de crescimento para expressão de RNA e análise imunohistoquímica. Padronizar métodos culturais para a produção de organoides linguais a partir de células-tronco adultas melhorará a reprodutibilidade e avançará organoides linguais como uma poderosa ferramenta de triagem de medicamentos na luta para ajudar pacientes que experimentam disfunção do sabor.
Em roedores, as papilas gustativas linguais são alojadas em papilas fungiformes distribuídas anteriormente, papilas foliadas bilaterais posteriormente, bem como uma única papila circunvallada (CVP) na linha média posterodorsal da língua1. Cada paladar é composto por células receptoras de sabor de 50-100 de curta duração, que renovam rapidamente as células receptoras de sabor (TRCs), que incluem células de suporte tipo I, células tipo II que detectam células doces, amargas e umami, e células tipo III que detectam células azedas2,3,4. No mouse CVP, as células-tronco LGR5+ ao longo da lamina basal produzem todos os tipos de TRC, bem como células epiteliais não saborosas5. Ao renovar a linhagem de sabor, as células filhas LGR5 são primeiramente especificadas como células precursoras do sabor pós-mitótico (células tipo IV) que entram em uma papila gustativa e são capazes de se diferenciar em qualquer um dos três tipos TRC6. A rápida rotatividade dos TRCs torna o sistema de paladar suscetível à interrupção por tratamentos médicos, incluindo radiação e certas terapias medicamentosas7,8,9,10,11,12,13. Assim, estudar o sistema de paladar no contexto da regulação de células-tronco do sabor e da diferenciação de TRC é vital para entender como mitigar ou prevenir a disfunção do sabor.
Os camundongos são um modelo tradicional para estudos in vivo em ciência do sabor, uma vez que possuem um sistema de sabor organizado de forma semelhante aos humanos14,15,16. No entanto, os camundongos não são ideais para estudos de alto rendimento, pois são caros de manter e demorados para trabalhar. Para superar isso, métodos in vitro de cultura organoide têm sido desenvolvidos nos últimos anos. Organoides de paladar podem ser gerados a partir do tecido CVP nativo, um processo no qual organoides brotam do camundongo isolado CVP epitélio cultivado ex vivo17. Estes organoides exibem um epitélio multicamadas consistente com o sistema de sabor in vivo. Uma forma mais eficiente de gerar organoides que não requerem a cultura ex vivo CVP foi desenvolvida pela Ren et al. em 201418. Adaptando métodos e meios de cultura desenvolvidos pela primeira vez para cultivar organoides intestinais, isolaram células lgr5-GFP+ progenitores únicas do mouse CVP e as banhavam em gel de matriz19. Essas células únicas geraram organoides linguais que se proliferam durante os primeiros 6 dias de cultura, começam a se diferenciar por volta do dia 8, e ao final do período cultural contêm células epiteliais sem gosto e todos os três tipos TRC18,20. Até o momento, foram publicados múltiplos estudos utilizando o sistema de modelo organoide lingual17,18,20,21,22; no entanto, os métodos e condições de cultura utilizados para gerar esses organoides variam entre as publicações (Tabela Suplementar 1). Assim, esses métodos foram ajustados e otimizados aqui para apresentar um protocolo padronizado detalhado para a cultura de organoides linguais derivados do LGR5+ progenitores do mouse adulto CVP.
Organoides linguais fornecem um modelo único para estudar os processos biológicos celulares que impulsionam o desenvolvimento e renovação das células do paladar. À medida que as aplicações dos organoides linguais se expandem e mais laboratórios se movem para utilizar modelos organoides in vitro, é importante que o campo se esforce para desenvolver e adotar protocolos padronizados para melhorar a reprodutibilidade. Estabelecer organoides linguais como uma ferramenta padrão dentro da ciência do sabor permitiria estudos de alto rendimento que provocam como células-tronco únicas geram as células-tronco diferenciadas do sistema de paladar adulto. Além disso, organoides linguais poderiam ser empregados para rastrear rapidamente drogas para potenciais impactos na homeostase do sabor, que poderia então ser investigada mais detalhadamente em modelos animais. Esta abordagem, em última análise, aumentará os esforços para criar terapias que melhorem a qualidade de vida dos futuros receptores de medicamentos.
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Todos os procedimentos animais foram realizados em uma unidade credenciada pela AAALAC em conformidade com o Guia de Cuidado e Uso de Animais de Laboratório, Lei de Bem-Estar Animal e Política de Serviços públicos de Saúde, e foram aprovados pelo Comitê Institucional de Cuidados e Uso de Animais (IACUC) do Campus Médico da Universidade do Colorado Anschutz. Os camundongos LGR5EGFP-IRES-CreERT2 usados neste protocolo são do Laboratório Jackson, Stock No. 008875.
NOTA: As seguintes etapas devem ser concluídas antes de começar a garantir a progressão suave e oportuna do protocolo: definir banho de água para 37 °C, definir soluções de enzima centrífuga a 4 °C, fazer soluções de enzima de injeção e dissociação a partir das soluções de espase de 10 mg/mL, Colagenase e Elastase (ver Tabela de Materiais),remover gel de matriz a partir de -20 °C congelador (~750 μL necessário para uma placa de 48 poços) e descongelar submergindo o frasco no gelo para a 00 pelo menos 3-4 h, tubos de microcentrifuuge pré-casaco em FBS não diluídos balançando suavemente à temperatura ambiente por pelo menos 30 min (dois tubos de 2 mL para coleta de tecido, dois tubos de 1,5 mL para células dissociadas e um tubo de 1,5 mL para coleta de células únicas do classificador celular; remover o excesso de FBS antes de usar).
1. Isolamento do epitélio CVP
NOTA: Para obter células LGR5+ suficientes para uma placa completa de 48 poços, colete três CVPs LGR5-EGFP no mesmo tubo e processe simultaneamente. É importante ressaltar que colhe e processa o CVP de pelo menos um tipo selvagem de ninhado em paralelo em um tubo separado e utilize-o como um controle de gating para definir parâmetros FACS (ver Resultados Representativos).
2. Dissociação do epitélio CVP
NOTA: A dissociação do epitélio CVP e do revestimento são representadas graficamente na Figura 2.
3. Chapeamento de células Lgr5-EGFP
4. Manutenção organoide
NOTA: Os organoides são cultivados em mídia organoide convencional (WENR) que compreendem eGF recombinante e mídia 50% condicionada contendo Wnt3a, Noggin e R-spondin23. Medicamentos A8301 e SB202190 são adicionados nos primeiros 6 dias do período cultural para otimizar o crescimento (mídia WENRAS) (Figura 5), depoisremovidos para promover a diferenciação (mídia WENR)20. Y27632 é adicionado para os dois primeiros dias de cultura para promover a sobrevivência. As condições da mídia relativas ao cronograma da cultura são apresentadas na Figura 4.
5. Processamento de RNA
6. Imunohistoquímica
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Os camundongos possuem um CVP, localizado posteriormente na língua, a partir do qual as células-tronco LGR5+ podem ser isoladas(Figura 1A, caixa preta). A injeção de uma solução enzimápica dentro e ao redor do CVP (Figura 1B) resulta em um leve inchaço do epitélio e digestão do tecido conjuntivo. A digestão suficiente é alcançada após uma incubação de 33 min, o que permite a fácil separação do epitélio CVP do tecido subjacente. Ao ten...
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Relatado aqui é um método eficiente e facilmente repetitivo para a cultura, manutenção e processamento de organoides linguais derivados de células-tronco de gosto de camundongos adultos. Verificou-se que o uso de três CVPs de camundongos Lgr5 de 8 a 20 semanas de idade-EGFP é suficiente para obter ~10.000 células GFP+ para uso experimental, resultando em 50 poços banhados a uma densidade de 200 células por poço em placas de 48 poços. A remoção da epitélio da trincheira CVP é otimizada injetando o epit...
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Os autores não têm nada a revelar.
Os autores gostariam de agradecer ao Dr. Peter Dempsey e Monica Brown (University of Colorado Anschutz Medical Campus Organoid and Tissue Modeling Shared Resource) por fornecer mídia condicionada wnr e discussões valiosas. Agradecemos também à University of Colorado Cancer Center Cell Technologies and Flow Cytometry Shared Resources, especialmente Dmitry Baturin, pela experiência em triagem celular. Este trabalho foi financiado por: NIH/NIDCD R01 DC012383, DC012383-S1, DC012383-S2 e NIH/NCI R21 CA236480 para LAB, e R21DC016131 e R21DC016131-02S1 para DG, e F32 DC015958 para EJG.
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| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Anticorpos | |||
| Alexa Fluor 546 | Sondas Moleculares | A11056, RRID: AB_142628 | 1:2000 |
| Sondas Moleculares | IgG de Coelho Anti Coelho Alexa Fluor 546 | A11010, RRID:AB_2534077 | 1:2000 |
| Alexa Fluor 568 IgG anti cobaia de cabra | Invitrogen | A11075, RRID:AB_2534119 | 1:2000 |
| Alexa Fluor 647 Donkey anti Rabbit IgG | Molecular Probes | A31573, RRID:AB_2536183 | 1:2000 |
| Alexa Fluor 647 Goat anti Rat IgG | Molecular Probes | A21247, RRID:AB_141778 | 1:2000 |
| DAPI (para FACS) | Thermo Fischer | 62247 | |
| DAPI (para imuno-histoquímica) | Invitrogen | D3571, RRID:AB_2307445 | 1:10000 |
| Goat anti-CAR4 | R& D Systems | AF2414, RRID:AB_2070332 | 1:50 |
| Porquinho-da-índia anti-KRT13 | Acris Anticorpos | BP5076, RRID:AB_979608 | 1:250 |
| Coelho anti-GUSTDUCIN | Santa Cruz Biotechnology Inc. | sc-395, RRID:AB_673678 | 1:250 |
| Coelho anti-NTPDASE2 | CHUQ | mN2-36LI6, RRID:AB_2800455 | 1:300 |
| Rato anti-KRT8 | DSHB | TROMA-IS, RRID: | 1:100 |
| Equipamento | |||
| 2D balancim | Benchmark Scientific Inc. | BR2000 | |
| 3D Rotator | Lab-Line Instruments | 4630 | |
| Temporizador / cronômetro de dígitos grandes | Fisher Scientific | S407992 | |
| Centrifuge | Eppendorf | 5415D | |
| Tanque de | CO2 | Airgas CD USP50 | |
| FormaTM Série 3 Incubadora de CO2 com cano de água | Thermo Scientific | 4110 | 184 L, Aço inoxidável polido |
| Sartorius Incucyte | Modelo: S3 | Cancer Center Cell Technologies Recurso Compartilhado, University of Colorado Anschutz Medical Campus | |
| MoFlo XDP100 | Cytomation Inc | Modelo: S13211997 | Núcleo de Citometria de Fluxo Gates Center, Universidade do Colorado Anschutz Medical Campus |
| Orbital Shaker | Excella E1 | New Brunswick Scientific | |
| Applied Biosystems | 4376600 | ||
| Espectrofotômetro Eppendorf | 5417R | ||
| Thermo Scientific | ND-1000 | ||
| Estereomicroscópio | Zeiss | Stemi SV6 | |
| Termociclador | Bio-Rad | 580BR | |
| Vortex | Fisher Scientific | 12-812 | |
| Banho-maria | Precision | 51220073 | |
| Media | |||
| A83 01 | Sigma | SML0788-5MG | Concentração de estoque 10 mM, final concentração 500 nM |
| Advanced DMEM/F12 | Gibco | 12634-010 | |
| B27 Suplemento | Gibco | 17504044 | Concentração de estoque 50X, concentração final 1X |
| Gentamicina | Gibco | 15750-060 | Concentração de estoque 1000X, concentração final 1X |
| Glutamax | Gibco | 35050061 | Concentração de estoque 100X, concentração final 1X |
| HEPES | Gibco | 15630080 | Concentração de estoque 100X, concentração final 1X |
| Murine EGF | Peprotech | 315-09-1MG | Concentração de estoque 500 µ g/mL, concentração final 50 ng/mL |
| Murine Noggin | Peprotech | 250-38 | Concentração de estoque 50 µ g/mL, concentração final 25 ng/mL |
| N-acetil-L-cisteína | Sigma | A9165 | Concentração de estoque 0,5 M, concentração final 1 mM |
| Nicotinamida | Sigma | N0636-100g | Concentração de estoque 1 M, concentração final 1 mM |
| Pen/Strep | Gibco | 15140-122 | Concentração de estoque 100X, concentração final 1X |
| Primocin | InvivoGen | ant-pm-1 | Concentração de estoque 500X, concentração final 1X |
| SB202190 | R& D Systems | 1264 | Concentração de estoque 10 mM, concentração final 0,4 µ M |
| WRN Mídia | condicionada recebida do Dempsey Lab (AMC Organoid and Tissue Modeling Share Resource). Derivado de L-WRN (ATCC® CRL-3276™) células | ||
| Y27632 di-hidrocloridrato 10ug | APExBIO | A3008-10 | Concentração de estoque 10 mM, concentração final 10 µ M |
| Outros | |||
| 1 ml TB Seringa | BD Seringa | 309659 | |
| 2-Mercaptoetanol, min. 98% | Sigma | M3148-25ML& | beta;-mercaptoetanol |
| 2,0 mL Tubos de Microcentrífuga | USA Scientific | 1420-2700 | |
| Placas de 48 poços | Thermo Scientific | 150687 | |
| Pipetas Pasteur de 5 3/4 polegadas | Fisherbrand | 12-678-8A | |
| Albumina de soro bovino (BSA) | Sigma Life Science | A9647-100G | |
| Buffer RLT Tampão de lise | QIAGEN | Solução de Recuperação de Células 1015750 | |
| Corning | 354253 | ||
| Tesoura de Mola Cohan-Vannas | Ferramentas de Ciência Fina | 15000-02 | |
| Colagenase de Clostridium histolyticum, tipo I | Sigma Life Science | C0130-1G | |
| Cultrex RGF BME, Tipo 2, Pathclear | R& D Systems | 3533-005-02 | Matrigel |
| Dispase II (protease neutra, grau II) | Sigma-Aldrich (Roche) | 4942078001 | |
| Filtros Descartáveis | Sysmex | 04-0042-2316 | |
| Dulbecco' s Fosfato tampolado com solução salina pH 7,4 (1X) (Ca2+ & Mg2+ livre) | Gibco | 10010-023 | |
| Dulbecco' s Solução salina tamponada com fosfato com Ca2+ & Mg2+ | Sigma Life Sciences | D8662-500ML | |
| Dumont #5 Fórceps | Fine Science Tools | 11252-30 | |
| EDTA, 0.5M (pH 8.0) | Promega | V4231 | |
| Elastase Liofilizada | Worthington Bioquímica | LS002292 | |
| Tesoura Bonn Extra Fina | Ferramentas de Ciência Fina | 14084-08 | |
| Soro Fetal Bovino (FBS) | Gibco | 26140-079 | |
| Fluoromount G | SouthernBiotech | 0100-01 | |
| Solução HEPES | Sigma Life Science | H3537-100ML | |
| HyClone Tryspin 0.25% + EDTA | Thermo Scientific | 25200-056 | |
| Kit de Síntese de cDNA iScript | Bio-Rad | 1706691 | |
| Argila de Modelar, Cinza | Sargent Art | 22-4084 | |
| Seringa BD | de agulha 305106 | ||
| soro de burro normal | Jackson ImmunoResearch | 017-000-121 | |
| Soro de cabra normal | Jackson ImmunoResearch | 005-000-121 | |
| Paraformaldeído | Sigma-Aldrich | 158127 | |
| PowerSYBR Green PCR Master Mix | Applied Biosystems | 4367659 | |
| RNeasy Micro Kit | QIAGEN | 74004 | |
| Tubos Safe-Lock 1,5 mL | Eppendorf | 022363204 | |
| Cloreto de Sódio | Fisher Chemical | 7647-14-5 | |
| Fosfato de Sódio dibásico anidro | Fisher Chemical | 7558-79-4 | |
| Fosfato de Sódio monobásico anidro | Fisher Bioreagents | 7558-80-7 | |
| Lâminas de Microscópio SuperFrost Plus | Fisher Scientific | 12-550-15 | |
| Tesouras Cirúrgicas - Sharp | Ferramentas de Ciência Fina | 14002-14 | |
| Triton X-100 | Sigma Life Science | T8787-100ML | |
| VWR micro vidro de cobertura | VWR | 48366067 | 22x22mm |
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