Descrevemos métodos para isolar células somáticas ovarianas de camundongos a partir de uma fração rica em estroma do ovário e para gerar organoides somáticos ovarianos de camundongos usando uma abordagem sem andaimes.
Artigo de método
Descrevemos métodos para isolar células somáticas ovarianas de camundongos a partir de uma fração rica em estroma do ovário e para gerar organoides somáticos ovarianos de camundongos usando uma abordagem sem andaimes.
O ovário consiste em populações heterogêneas de células somáticas, tanto dentro do folículo quanto do estroma ao redor, que são essenciais para o suporte à função ovariana e para a geração de gametas de alta qualidade. Relatamos métodos para isolar células somáticas de ovários de camundongo, incluindo células endoteliais, epiteliais, esteroidogênicas, estromais e imunes. Quando essas células somáticas primárias do ovário são placadas e cultivadas em um sistema tradicional de cultura 2D, a heterogeneidade celular, organização, bem como as interações célula-célula e matriz celular tipicamente encontradas no ovário, são perdidas. Assim, também descrevemos como gerar organoides somáticos ovarianos de camundongos usando uma abordagem sem andaimes. Esses organoides se auto-montam, mantêm populações celulares diversas e produzem fatores extracelulares e secretados, incluindo citocinas. Organoides podem ser utilizados em experimentos de cocultura e podem ser mantidos em cultura por pelo menos 3 semanas com alta viabilidade. No geral, esses modelos permitem a investigação da fisiologia e patologia ovariana a partir da perspectiva das células somáticas.
Embora o óvulo, ou gameta feminino, seja essencial para dar origem à próxima geração, as populações celulares somáticas no ovário desempenham papéis críticos no desenvolvimento de gametas, produção de hormônios esteroides e homeostase ovariana. Os óócitos, cercados por células somáticas da granulosa e da teca, formam as unidades funcionais do ovário conhecidas como folículos. As células da granulosa estão fisicamente conectadas ao oócito por projeções transzonais e fornecem suporte metabólico e nutricional ao óvulo, além de regular a parada meiótica 1,2. Além disso, em resposta às gonadotrofinas, as células granulosa e teca produzem hormônios esteroides, incluindo estrogênio, progesterona e andrógenos, que têm efeitos além do sistema reprodutor, impactando os sistemas cardiovascular, musculoesquelético e nervoso, afetando assim a saúde geral damulher 3. Os folículos ovarianos se desenvolvem dentro de um estroma ovariano heterogêneo composto por vasculatura, células imunes, várias populações de fibroblastos intersticiais e células mesenquimatosas, além de uma matriz extracelular (ECM)4 altamente ordenada. Esse microambiente estromal fornece sinais físicos e químicos que impactam o crescimento do folículo, ovulação eluteinização 4.
Existem vários métodos para isolar e cultivar gametas e folículos in vitro, e esses métodos avançaram nosso entendimento sobre oogênese e foliculogênese5. No entanto, o compartimento somático do ovário é relativamente pouco estudado, em parte devido à falta de modelos robustos in vitro. Os modelos atuais do compartimento somático ovariano são amplamente restritos a um único tipo celular, como fibroblastos, células epiteliais da superfície ovariana, endoteliais, imunes ougranulosas 6,7,8,9,10,11. A cultura de células somáticas primárias ovarianas definidas de forma ampla em 2D favorece populações de macrófagos ao longo do tempo, resultando em perda da heterogeneidadecelular 12. Além disso, a cultura tradicional bidimensional (2D) de monocamadas não permite as diversas interações célula-célula e matriz celular presentes no ovário. Explantações de tecido ovariano mantêm a complexidade celular e estrutural do tecido nativo, mas variam em composição dependendo de onde foram depuradas dentro doovário 13,14.
Organoides são versões tridimensionais (3D), multicelulares e miniaturizadas de órgãos ou tecidos que recapitulam a organização e as funções in vivo 15,16. Organoides podem ser gerados a partir de células-tronco ou células primárias isoladas de tecido normal oudoente 15. No contexto do sistema reprodutor feminino, organoides foram gerados para modelar o endométrio, trompa de Falópio, colo do útero eplacenta 17. No entanto, em relação ao ovário, até recentemente, os modelos organoides eram limitados a um único tipo celular, como células epiteliais da superfície ovariana ou células cancerígenas, ou foram gerados a partir de células-tronco pluripotentes induzidas para se assemelhar a estruturas foliculares em vez do estromaovariano 17,18. Estudos recentes geraram e caracterizaram organoides usando populações heterogêneas de células somáticas isoladas de tecido de camundongo, macaco rhesus e ovarianohumano 19,20,21. Esses modelos organoides permitiram investigar mecanismos celulares subjacentes ao envelhecimento ovariano, bem como os efeitos da exposição a ftalatos na composição daECM 19,21.
Dada a importância crítica das células somáticas, tanto no folículo quanto no estroma, para a função ovariana, descrevemos métodos para isolar células somáticas de uma fração rica em estroma de ovários de camundongos e para cultivá-las in vitro usando cultura tradicional de monocamada ou em um modelo organoide. Usando micromoldes de agarose sem andaimes, as células somáticas ovarianas formam organoides em 1 a 3 dias. Os organoides preservam populações importantes de células ovarianas, incluindo fibroblastos, macrófagos e células esteroidogênicas, e podem ser cultivados por até 3 semanas com alta viabilidade. Organoides somáticos ovarianos são propícios para avaliações transcriptômicas e histológicas, análise de meios condicionados, co-cultura com outros tipos celulares e métodos de triagem de compostos. No geral, esses organoides são um modelo robusto para interrogação e modulação in vitro do compartimento somático ovariano e podem ser aplicados ao estudo do desenvolvimento ovariano, envelhecimento, fisiologia e patologia.
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O uso de animais para desenvolver esse protocolo foi de acordo com o Comitê Institucional de Cuidado e Uso de Animais da Northwestern University e as Diretrizes para Cuidado e Uso de Animais de Laboratório dos Institutos Nacionais de Saúde (Número de Garantia de Bem-Estar Animal da Northwestern University: A3283-01; ID do Protocolo IACUC: IS00013082_IM12). Informações do fabricante e números de catálogo para todos os materiais, incluindo moldes de silicone para micromoldes, mídias e suplementos de agarose, estão disponíveis na Tabela de Materiais. Uma visão geral das etapas do protocolo é apresentada na Figura 1. Todos os passos do protocolo devem ser realizados utilizando equipamentos de proteção individual apropriados, em conformidade com todas as regulamentações institucionais de biossegurança e saúde e segurança ambiental e, salvo especificação em contrário, dentro de um gabinete de biossegurança Classe II.

Figura 1: Esquema do isolamento de células somáticas ovarianas de camundongos, geração de organoides somáticos ovarianos e aplicações posteriores. Os ovários do camundongo são isolados e a fração estromal é enriquecida. A fração estromal enriquecida é digerida enzimática e mecanicamente. Tecido não digerido é forçado. As células são peloteadas, lavadas, contadas e placadas para cultivo em 2D. Para a geração de organoides, após a cultura 2D durante a noite, as células são colhidas usando tripsina e são em pellets, lavadas e contadas. As células são semeadas em micromoldes de agarose para cultura organoide. Organoides podem ser utilizados para histologia, extração de RNA/proteína, análise de meios condicionados, tratamentos e triagem de medicamentos, além de co-cultura. Por favor, clique aqui para ver uma versão ampliada desta figura.
1. Preparação de meios para isolamento e cultura de células somáticas ovarianas
NOTA: A digestão do tecido ovariano e o subsequente isolamento e cultura de células somáticas primárias requerem quatro tipos de meio: meios de dissecção (DM; usados nos Passos 2.3–2.4 para dissecação e perfuração de ovários de camundongo), meios enzimáticos (EM; usados nos Passos 2.5–2.8 para digestão enzimática de ovários de camundongos enriquecidos com estroma), meios de têmpera (MQ; usados no Passo 2.9 para retardar a digestão enzimática), e meios de blindagem (PM; usados nos Passos 2.11–2.14 e 4.6 para lavagem, placagem e cultura 2D de células somáticas primárias do ovário, bem como para a inativação da tripsina na colheita das células da cultura 2D). Todo o meio deve ser preparado em um armário de segurança biológica esterilizado Classe II ou exaustor de fluxo laminar. As receitas de mídia listadas abaixo são suficientes para processar ovários de 5–6 camundongos, mas devem ser escaladas conforme necessário. Todos os meios podem ser preparados com até uma semana de antecedência e armazenados a 4 °C, mas as enzimas para a EM devem ser adicionadas frescas no dia do isolamento celular.
2. Digestão do tecido ovariano e isolamento de células somáticas primárias
NOTA: Os ovários de camundongos são isolados e digeridos tanto enzimática quanto mecanicamente para isolar células somáticas primárias. Ovários de 5 a 6 camundongos podem ser processados juntos no mesmo prato. Os passos a seguir devem ser realizados usando técnica asséptica, preferencialmente usando um microscópio dissecador em um exaustor de fluxo laminar.

Figura 2: Esquema do isolamento das células somáticas do ovário do camundongo. (A) Imagens representativas da dissecção do ovário do camundongo (i,ii) e (iii,iv) enriquecimento estromalógico. O ovário do camundongo é contornado com uma linha tracejada em Ai. (B) Imagens representativas de pedaços de tecido ovariano durante a digestão mecânica e enzimática. Ovários enriquecidos com estroma (i) antes e (ii) após o rasgo, (iii) pedaços de tecido ovariano durante a pipeteação e (iv) pedaços de tecido ovariano após a digestão. (C) Imagens representativas de (i) a secção da digestão, (ii) a filtragem da suspensão celular e (iii,iv) a granulação das células somáticas ovarianas primárias do camundongo. Os encaixes em Cii e Ciii mostram pedaços de tecido não digeridos capturados pelo peneiro celular e pelo pellet celular após a centrifugação, respectivamente. Por favor, clique aqui para ver uma versão ampliada desta figura.

Figura 3: Células somáticas primárias do ovário podem ser cultivadas em 2D. (A) Imagens representativas de luz transmitida das células somáticas primárias do ovário placadas em um prato de 60 mm 16 horas após o placagem, antes e depois da lavagem com PBS. (B) Imagens representativas de luz transmitida de células somáticas primárias do ovário placadas em uma placa de 24 poços durante 3 dias em cultura. Barras de escala = 400 μm. Por favor, clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
3. Preparação de micromoldes e meios de agarose para geração e cultura de organoides
NOTA: Organoides somáticos ovarianos são gerados e cultivados em micromoldes de agarose sem andaimes com meios organoides ovarianos. Micromoldes de agarose e meios organoides ovarianos devem ser preparados usando técnica asséptica em um gabinete de segurança biológica esterilizado Classe II ou capela de fluxo laminar.

Figura 4: Esquema mostrando a preparação de micromoldes de agarose. (A) Imagens representativas de (i) preparação de 1,5% de agarose, (ii) pipetagem em moldes de silicone, (iii) moldes de silicone devidamente preenchidos e (iv) moldes de silicone sobrecarregados. Linhas tracejadas em Aiii e Aiv mostram, respectivamente, fundos planos e convexos de micromoldes de agarose. (B) Imagens representativas de (i,ii) moldes de silicone preenchidos com bolhas na agarose, (iii) estourando bolhas com a ponta de uma pipeta antes da solidificação da agarose, e (iv) um micromolde de agarose solidificado dentro da moldura de silicone. (C) Imagens representativas de (i) remoção de micromoldes de agarose solidificados de moldes de silicone, (ii) armazenamento de micromoldes de agarose em placas de 24 poços contendo PBS + 1% de PS, (iii) bolhas presentes nos micropoços imediatamente após a fundição, e (iv) micromolde de agarose sem bolhas e devidamente fundido após 16 horas de armazenamento. (D) Imagens representativas de micromoldes com (i,ii) poços combinados, (iii) poços perturbados ou (iv) danos. Abreviações: PBS = soro tamponado com fosfato; PS = penicilina-estreptomicina. Por favor, clique aqui para ver uma versão ampliada desta figura.
4. Geração e cultura dos organoides
NOTA: Após a cultura 2D durante a noite, células somáticas primárias do ovário são colhidas da cultura 2D e semeadas em micromoldes de agarose para gerar organoides. Os passos a seguir devem ser realizados usando técnica asséptica em um armário de segurança biológica esterilizado Classe II.

Figura 5: Esquema da geração de organoides somáticos ovarianos. (A) Imagens representativas de (i) transferência de micromoldes de agarose para a placa de cultivo com pinças de Graefe, (ii) equilíbrio de micromoldes de agarose em Meios Organoides Ovarianos, e (iii) remoção de meios de câmaras de semeadura celular. A seta em Aiii indica câmara de semeadura de células vazia. (B) Imagens representativas de (i,ii) semeadura de células em micromoldes de agarose e (iii) uma varredura de luz transmitida de um micromolde de agarose contendo células somáticas ovarianas agregadoras. Barra de escala (Biii): 2500 μm. Por favor, clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
5. Utilização de organoides para aplicações posteriores
NOTA: Organoides podem ser utilizados para uma variedade de aplicações posteriores, incluindo histologia, aplicações em biologia molecular (por exemplo, análises de RNA/proteínas), análise de mídia condicionada e co-cultura.

Figura 6: Tipos celulares ovarianos chave são preservados em organoides somáticos ovarianos. (A) Imagens representativas de (i) selar um micromolde com agarose no final da cultura, (ii) um micromolde não cortado, e (iii) um micromolde seccionado embutido em um bloco de parafina. Micropoços podem ser visualizados em seções montadas (iv), e a presença de organoides dentro de micromoldes seccionados pode ser (v) confirmada ao microscópio antes da coloração histológica (vi). (B) Imagens representativas de seções de tecido ovariano de camundongo e seções organoides somáticas ovarianas após coloração imunohistoquímica usando anticorpos contra Vimentina, F4/80, Foxl2 e 3β-HSD. Barras de escamas = 20 μm. Abreviações: H&E = hematoxilina e eosina. Essa figura foi adaptada com permissão de Dipali et al.19. Por favor, clique aqui para ver uma versão ampliada desta figura.

Figura 7: Co-cultura de organoides somáticos ovarianos com folículos e células de câncer de ovário. (A) A secreção de citocinas organoides foi medida por micromolde de agarose no quinto dia de cultura e normalizada para meios condicionados a partir de micromoldes de agarose sem organoides. N = 4 micromoldes de agarose. (B) Imagens representativas de luz transmitida dos folículos ovarianos nos dias 0, 4 e 8 de cultura, com ou sem organoides (controle) e (i) um esquema do paradigma de cocultura. Barras de escala = 400 μm. Quantificação de (ii) sobrevivência folicular e (iii) crescimento ao longo de 8 dias de cultura com ou sem organoides (controle). Os dados são mostrados como média ± SD. Algumas barras de erro são pequenas demais para serem visualizadas. N = 56 folículos por grupo. **P < 0,01. (C) Imagens representativas de luz transmitida (superior) e fluorescente (inferior) de células somáticas ovarianas primárias cultivadas em proporção 10:1 com células de câncer de ovário marcadas com proteína fluorescente vermelha (OVCAR8-RFP) em organoides nos dias 1, 3 e 5 de cultivo. Barras de escala = 400 μm. Abreviação: RFP = proteína fluorescente vermelha. Por favor, clique aqui para ver uma versão ampliada desta figura.
6. Dicas de solução de problemas
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Para determinar a composição celular dos organoides somáticos ovarianos, realizamos imunohistoquímica de seções de tecido organoide após 6 dias de cultivo, utilizando anticorpos contra os principais tipos de células ovarianas. Os organoides continham fibroblastos vimentin-positivos, macrófagos F4/80-positivos, bem como populações celulares esteroidogênicas (Figura 6B)19. Utilizamos um anticorpo contra Foxl2 para marcar granulosa e cél...
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Este artigo descreve métodos para isolar células somáticas ovarianas primárias de camundongos a partir de uma fração do ovário enriquecida com estroma, de maneira que mantenha a heterogeneidade do compartimento somático ovariano. Células somáticas ovarianas primárias de camundongos podem ser cultivadas em uma monocamada 2D ou podem ser utilizadas para gerar organoides somáticos ovarianos usando micromoldes de agarose sem andaime. Micromoldes de agarose contêm 96 micropoços para formação ...
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Os autores não têm conflitos de interesse a revelar.
Esse trabalho foi financiado pelo Instituto Nacional de Saúde Infantil e Desenvolvimento Humano (R01HD093726 para F.E.D. e T32HD094699 para S.S.D. e E.J.Z.), pelo Instituto Nacional do Câncer (F31CA257300 a S.S.D.) e por fundos iniciais do Departamento de Obstetrícia e Ginecologia (para F.E.D.). Queremos reconhecer a Dra. Candace Tingen e o laboratório da Dra. Teresa Woodruff, assim como a Dra. Jennifer Rowley, por seus estudos fundamentais e otimização de métodos para isolar células somáticas primárias do ovário de camundongos e caracterização dessas células.
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| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| 0,2 µm, Filtro de seringa de polietersulfona | Corning | 431229 | |
| Tubo de microcentrífuga de 1,5 mL | MIDSCI | PR-MCT15 | |
| Bêquer de vidro de 100 mL | Fisherbrand | FB100100 | |
| Pratos Petri de 100 mm | Corning | 351029 | |
| Tubo cônico de 15 mL | ThermoFisher Scientific | 339651 | |
| Placas de 24 poços (tratadas com TC) | Corning | 353047 | |
| Agulhas de insulina de 28 calibre | Exel International | 26027 | |
| Pratos Petri de 35 mm | Corning | 351008 | |
| Anticorpo 3β-HSD | Cosmo Bio | K0607 | 1:1000 |
| Paraformaldeído 4% | Electron Microscopy Sciences | 1574100 | |
| Peneira de células de 40 µm | Corning | 431750 | |
| Relógio de vidro de 45 mm | Electron Microscopy Sciences | 7054345 | |
| Tubo cônico de 50 mL | ThermoFisher Scientific | 339652 | |
| Seringa estéril de 60 mL | Air-Tite | ML60 | |
| Placas de 60 mm tratadas com TC | Corning | 353037 | |
| Placas de 6 poços (tratadas com TC) | Corning | 353046 | |
| Agarrose | Hoefer | GR140-500 | Força do gel >1200 g/cm2; Temperatura do gel 36 °C |
| Bolsa de esterilização por autoclave | Fisherbrand | 01-812-55 | |
| Biotina Goat Anti-Mouse IgG | Vector Laboratories | BA-9200-1.5 | 1:200 |
| Biotina Goat Anti-Rabbit IgG | Vector Laboratories | PK-6101 | 1:200 |
| Biotina Goat Anti-Rat IgG | Vector Laboratories | BA-9400-1.5 | 1:100 |
| Reagente azul | Fisherbrand | 23-245681 | |
| Centrífuga com rotor de balde oscilante para tubos cônicos de 50 mL | ThermoFisher Scientific | Sorvall X1R Pro-MD | |
| Gabinete de biossegurança classe II | The Baker Company | SG403A | |
| Anticorpo Cleaved Caspase-3 (CC3) | Cell Signaling Technology | 9579T | 1:250 |
| Incubadora de CO2 | ThermoFisher Scientific | Heracell VIOS 160i CO2 Incubator | |
| Colagenase, Tipo IV, pó | Gibco, Fisher Scientific | 17-104-019 | |
| Kit C-Series Mouse Cytokine Antibody Array 3 | RayBiotech | AAM-CYT-3-8 | |
| Cytoseal XYL | Epredia | 83124 | |
| Desoxirribonuclease I de pâncreas bovino | Millipore Sigma | DN25-100MG | Dnase I |
| Tesoura microdissecadora | World Precision Instruments | WPI-14003 | |
| Tesouras de dissecação | World Precision Instruments | WPI-15922 | |
| Microscópio de dissecação | Leica | MZ9.5, S9 series | |
| DPBS, sem cálcio, sem magnésio | Gibco, Fisher Scientific | 14-190-250 | pH 7.0–7.3 |
| Eosina | Fisherbrand | 23-314631 | |
| Anticorpo F4/80 | Bio-Rad | MCA497G | 1:50 |
| Soro Bovine Fetal, certificado, inativado por calor, Estados Unidos | Gibco, ThermoFisher Scientific | 10082147 | |
| Fórceps de dissecação de ponta fina | World Precision Instruments | WPI-14098 | |
| Anticorpo FOXL2 | Abcam | ab246511 | 1:200 |
| Fórceps Graefe | Fine Science Tools | 1105010 | |
| Hematoxilina | EK Industries | EKI 47971GL | |
| Hemocitómeter | MedOne | DHCN015 | |
| Sistema de Imagem | ThermoFisher Scientific | EVOS FL Auto | |
| IntestiCult Organoid Growth Medium (Mouse) | STEMCELL Technologies | 06005 | Meio basal, Suplementos 1 e 2 |
| Capa de fluxo laminar | IVFtech | IVFtech sterile workstation | |
| Leibovitz's L-15 Medium | Gibco, Fisher Scientific | 11415114 | |
| Lâminas de microscópio | Mercedes Scientific | MER 7255/90/WH/CC | |
| MicroTissues 3D Petri Dish micro-mold esferoides | Millipore Sigma | Z764043-6EA | Moldes de silicone para micromoldagens de agarosa |
| Fixativo de Davidson modificado | Electron Microscopy Sciences | 6413350 | |
| Células OVCAR8-RFP | Doação da Dra. Joanna Burdette PhD, Universidade de Illinois em Chicago | ||
| Penicilina-Estreptomicina | Millipore Sigma | P4333-100ML | |
| Solução de coloração Picrosirius Red | StatLab | STPSRPT | |
| Meio RPMI 1640 (modificação ATCC) | Gibco, Fisher Scientific | A1049101 | |
| Centrífuga de mesa | Eppendorf | Centrifuge 5430 R | |
| Azul de Tripano | ThermoFisher Scientific | T10282 | |
| Trypsin-EDTA (0,05%), fenol vermelho | Gibco, ThermoFisher Scientific | 25300054 | |
| Anticorpo de Vimentina | Cell Signaling Technology | 5741S | 1:100 |
| αMEM, Suplemento GlutaMAX, sem nucleosídeos | Gibco, Fisher Scientific | 32561102 |
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