Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.

Методическая статья

Способ создания модели бактериальной инфекции в культуре органов ex vivo

999 просмотров

⸱

8 июля 2025 г.

В этой статье

Аннотация

Источник: Rizzuto, G. A., et al. Культуры плацентарных и децидуальных органов человека для изучения инфекций на границе между матерью и плодом. J. Vis. Exp. (2016)

Это видео демонстрирует метод создания модели инфекции в тканях плаценты для изучения распространения инфекции. Культура плацентарных органов ex vivo инфицирована Listeria monocytogenes, факультативным внутриклеточным паразитом. Бактерии проникают в экстраворсинчатые трофобласты (ЭВТ), проникают в плацентарную ткань, а затем размножаются в другие клетки путем межклеточного распространения.

Протокол

Все процедуры с участием людей были выполнены в соответствии с институциональными, национальными и международными рекомендациями по благополучию человека и были рассмотрены местным институциональным наблюдательным советом.

1. Подготовка планшетов для культивирования органов

ПРИМЕЧАНИЕ: Следующие шаги должны быть выполнены с использованием стерильной техники в капюшоне для культуры тканей. Он идеально подходит для того, чтобы препарирующий микроскоп находился в стерильном поле. Тем не менее, это не является абсолютно необходимым, если микродиссекция выполняется быстро, а инструменты часто погружаются в 70% этанол.

  1. Разморозьте флакон (флаконы) с внеклеточным матриксом (ВКМ) на льду. Разбавьте ECM 1:1 ледяной средой для сбора и перемешайте с помощью пипетирования. Делайте пипетку медленно, чтобы избежать образования пузырьков. Каждая лунка 6-луночного тканевого планшета требует 100 мкл этой суспензии и вмещает 3-4 культуры органов.
  2. Поместите трансвелловые вставки (размер пор 0,4 мкМ) в каждую лунку 6-луночного тканевого планшета.
  3. Покройте каждую вставку Transwell тонким слоем (100 μл) суспензии ECM/среды.
  4. Поставьте пластину на лед и сразу приступайте к установлению органных культур. В качестве альтернативы подготовьте пластину перед сбором ткани, в этом случае оберните ее парапленкой и храните при температуре 4 °C для последующего использования. Хранение дольше 6 часов не рекомендуется, так как ECM высыхает.

2. Создание органных культур

>ПРИМЕЧАНИЕ: На этом шаге описывается, как разместить культуры децидуальных органов и ворсинчатые культуры органов в отдельных трансвеллах. Ткани не соприкасаются. Исследователи, заинтересованные в технике совместного культивирования, в которой децидуа и ворсинки находятся в прямом контакте друг с другом, могут обратиться к предшествующей литературе.

  1. Дважды промойте образцы в среде для сбора и центрифугируйте при давлении 1 000 x g между каждым промывкой. Перенесите ткань в стерильную чашку Петри и поместите ее на столик препарирующего микроскопа. Держите 6-луночный планшет на льду рядом с микроскопом.
  2. Микрофрагментация тканей с помощью стерильных ножниц и щипцов для рассечения шпрингеров для создания культур ворсинчатых органов размером 2-3 мм (рис. 1A).
    заметка: Культуры ворсинчатых органов представляют собой небольшие, хорошо васкуляризированные «деревья» с 2 или 3 ветвями и с выступающими столбиками клеток экстраворсинчатого трофобласта (EVT). Важно использовать только ворсинчатую ткань из образцов <9 недели первого триместра, так как инвазия экстраворсинчатых трофобластов в ВКМ наиболее выражена в этом молодом возрасте.
  3. Выберите хорошо васкуляризированные ворсинки с выступающими столбиками клеток EVT. Столбцы ячеек EVT визуализируются в виде выпуклых, «нечетких», «пушистых» концов (см. стрелки на рисунке 1А).
  4. С помощью стерильных щипцов перенесите 3 или 4 ворсинчатых дерева в каждый трансвелл. Отрегулируйте ветви так, чтобы дерево располагалось ровно на вершине ECM, и отделите сгруппированные ветви.
  5. Микродиссекция децидуальной ткани стерильными ножницами и щипцами для получения 3 мм 3 культур децидуальных органов (рис. 1A).
    заметка: Образцы содержат два различных типа децидуальных тканей: decidua parietalis и decidua capsularis (фрагменты левой и правой ткани соответственно, рис. 1A).
  6. Обрежьте ножницами до создания3 мм 3 штуки децидуа теменная. Decidua capsularis для этих культур не используется. Используйте щипцы, чтобы удалить свернувшуюся материнскую кровь.
  7. С помощью стерильных щипцов перенесите по 3-4 кусочка децидуала в каждый трансвелл.
  8. Добавьте на дно лунки 1 мл фильтрующего материала Collection. Инкубируйте планшет в течение ночи при 37 °C и 5%CO2.
  9. Для экспериментов, в которых важно имитировать нормальное напряжение кислорода в плаценте в первом триместре, поддерживайте культуру ворсинчатых органов в условиях относительной гипоксии (3%О2).
    заметка: Лабораторные варианты включают небольшие камеры инкубатора с гипоксией, которые помещаются внутри существующих инкубаторов, или тригазовый инкубатор, который вводит внешний газN2 для снижения концентрации кислорода.
  10. Добавьте 1 мл ворсинчатой или децидуальной среды (Таблица 1) в верхнюю часть транслунга через 12-16 часов посева.
    заметка: Отсутствие среды в течение первой ночи в культуре позволяет экстраворсинчатым клеточным колонкам трофобласта проникнуть (ворсинчатая культура) и надежно внедрить ткань (как ворсинчатую, так и децидуальную) в ВКМ. По нашему опыту, культуры цидуальных органов остаются жизнеспособными в течение 72 часов, а культуры ворсинчатых органов — в течение 96 часов. Мы рекомендуем экспериментальные конечные точки, которые попадают в эти временные рамки. Состав ворсинчатой и децидуальной среды см. в таблице 1. Ворсинчатая среда имеет высокий процент FBS, в то время как децидуальная среда дополнена гормонами беременности (прогестерон, 17β-эстрадиол), которые поддерживают децидуализированное состояние (табл. 1).

3. Получение культур L. monocytogenes

ПРИМЕЧАНИЕ: Для получения подробной информации о долгосрочном хранении L. monocytogenes, а также о культивировании и росте этого микроорганизма в бульоне и агаре для инфузии сердца (BHI), пожалуйста, обратитесь к Wang et al.

  1. Выберите одну колонию L. monocytogenes из прожилочной агаровой пластины BHI и введите 3 мл бульона BHI.
  2. Инкубировать культуру L. monocytogenes в течение ночи (16 часов) в наклонном положении при температуре 30 °C.
    заметка: Эти условия культивирования позволяют росту бактерий достичь стационарной фазы. L. monocytogenes подвергается жгутикованию при 30 °C, что увеличивает инвазию клеток-хозяев.

4. Инфицирование культур органов L. monocytogenes

  1. Подогреть фосфатно-солевой буфер (PBS) и ворсинчатую или децидуальную среду (табл. 1) до 37 °C.
  2. Используйте стерильный пинцет для удаления любых фрагментов культуры органов, которые не проникли в ВКМ и, следовательно, плавают в лунке.
  3. Осторожно отсасывайте среду со дна трансвелла. Дважды промойте верхние и нижние транслунлы, аккуратно пипетируя 1 мл теплого PBS в лунку и осторожно отсасывая между ними. Аккуратно внесите пипеткой 1 мл ворсинчатой или децидуальной среды, не содержащей антибиотиков, в верхний и нижний трансвелл. Будьте осторожны, чтобы не нарушить культуру органов.
  4. Дайте ткани инкубироваться в среде, не содержащей антибиотиков, в течение как минимум часа, чтобы убедиться, что антибиотики были удалены.
    заметка: В стационарной фазе плотность культуры L. monocytogenes составляет примерно 1 х10 9 колониеобразующих единиц (КОЕ) на мл. Количество бактерий, используемых для заражения культур органов, должно быть определено эмпирически для удовлетворения экспериментальных потребностей.
  5. Для L. monocytogenes дикого типа рутинные эксперименты с инфекцией показывают устойчивую инвазию с разведением в соотношении 1:50 в течение ночи (4 x 10,7 L. monocytogenes в 1 мл среды на лунку). Ресуспендируйте соответствующее количество бактерий в ворсинчатой или децидуальной среде, не содержащей антибиотиков.
  6. Аспирируйте среду из верхней части трансвеллов. Аккуратно добавьте 1 мл посевного материала. Инкубируйте планшеты при 37 °C с 5%CO2, чтобы обеспечить бактериальную инвазию.
  7. Удаляйте внеклеточные бактерии путем аспирации среды из верхних и нижних трансвеллов. Дважды промойте лунки теплым PBS. Добавьте по 1 мл ворсинчатой или децидуальной среды с добавлением 50 мкг мл-1 гентамицина. Инкубируйте планшеты при 37 °C в 5% CO2,
    Примечание: L. monocytogenes является факультативной внутриклеточной бактерией, которая может расти во внеклеточной среде, расти внутри клеток и распространяться от клетки к клетке, не получая доступа к внеклеточному пространству. Гентамицин оказывает бактерицидное действие на внеклеточные L. monocytogenes и, таким образом, позволяет измерять внутриклеточный рост L. monocytogenes и его распространение по органной культуре.
    заметка: Воспроизводимое инфицирование L. monocytogenes культур ворсинчатых и децидуальных органов происходит с 5-часовой инкубационной периодичностью. Время инкубации до добавления гентамицина может быть изменено в зависимости от экспериментальных потребностей и способности организма проникать в ткани. Чтобы лучше понять анатомические участки, наиболее уязвимые к инфекции, можно использовать более короткое время инкубации.
  8. Поддерживайте температуру в планшетах при 37 °C и 5%CO2 в течение всего эксперимента. Ежедневно меняйте весь фильтрующий материал в каждой лунке.
    заметка: По нашему опыту, культуры децидуальных органов, инфицированные L. monocytogenes, остаются жизнеспособными в течение 48 часов, а культуры ворсинчатых органов — в течение 72 часов.

Таблица 1: Медиа-рецепты. Компоненты и концентрации для приготовления промывочного буфера, сборной среды, ворсинчатой среды и децидуальной среды

Буфер для промывкиСреда для сбораВорсинчатая средаДецидуальная среда
ПБСDMEM/F-12 с GlutaMAXDMEM/F-12 с GlutaMAXDMEM/F-12 с GlutaMAX
Пенициллин 100 МЕ/млФетальная бычья сыворотка 2,5%Фетальная бычья сыворотка 20%Фетальная бычья сыворотка 2,5%
Стрептомицин 100 мкг/млПенициллин 100 МЕ/млПенициллин 100 МЕ/мл17β-эстрадиол 300 пг/мл
Гентамицин 50 мкг/млСтрептомицин 100 мкг/млСтрептомицин 100 мкг/млПрогестерон 20 нг/мл
Амфотерицин В 1,25 мкг/млГентамицин 50 мкг/мл
Амфотерицин В 1,25 мкг/мл

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

figure-results-1
Рисунок 1: Ворсинчатые культуры органов – Репрезентативные грубые и микроскопические изображения.

(A) Два терминальных ворсинчатых дерева с гестационным возрастом 6 недель, если смотреть под микроскопом. Обратите внимание на «пушистые» концы (наконечники стрел) и выступающую сосудистую сеть плода, проходящую через ветви дерева слева, что д...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

Конфликт интересов не декларируется.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
Стерилизационные пакетыНаучный центр ФишераТел.: 01-812-54Для автоклавирования отдельных рассекающих инструментов
Мелкоячеистое ситечкоКуизинар (Amazon.com)NAПеред сбором салфетки полностью оберните в алюминиевую фольгу и проведите автоклав.
Карбой с патрубкомНаучный центр Фишера03-007-647 (АнглийскийДля больших объемов готовится буфер для промывки.
Со льдомЛаборатории NortechГБ8818Их не обязательно покупать, их можно переработать/повторно использовать из любой обычной лабораторной поставки, которая включает их в упаковку.
70% этанолВВРВ100170% раствор получен путем добавления dH20 к 190 или 200 пробному спирту исследовательского качества.
10% отбеливательВосковые санитарные принадлежностиКЛО 3096610% раствор получается путем добавления dH20.
Световой коробЛайтбокс Lumina (dickblick.com)55305-2009Обратите внимание на сменные лампы, также приобретенные на Blick (55305.0100)
Микрорассекающие щипцыСтоелтинг52102-434 дюйма, 1x2 0,5 мм, небольшой изгиб
Микрорассекающие щипцыСтоелтинг52102-064 дюйма, прямой тонкий, острый
Пружинные ножницы для микрорассечения ваннСтоелтинг52130-01ППружинные ножницы McPherson-Vannas, 8,5 см, наконечник 0,33, небольшой изгиб
Препарирующий микроскопLeica MicrosystemsMZ16 или M60У нас был успех с перечисленными моделями. Внешние гибкие источники света на гусиной шее полезны, но не обязательны.
Конические пробирки объемом 50 млСигма-Олдрич (Corning)CLS4558
Фосфатно-солевой буферGibco (ThermoFisher Scientific)10010023Мы покупаем продукцию в нашем университетском центре Tissue Culture Core, доступны альтернативные варианты, подобные этому.
10X Фосфатный буферный растворТекноваП0195Для приготовления промывочного буфера мы используем 10X PBS
Питательная смесь DMEM/F-12 (Ham's) с GlutaMAXGibco (Life Technologies)10565-018Мы приобретаем эту специфическую среду, содержащую 2,438 г/л бикарбоната натрия, 55 мг/л пирувата натрия и 4,5 г/л глюкозы
ГентамицинThermofisher Scientific15710072Сток 1000X. Рекомендуется готовить и хранить аликвоты при температуре -20 °C во избежание замерзания/оттаивания.
Пенициллин/стрептомицинGibco (ThermoFisher Scientific)15140-122100X стоковый. Рекомендуется готовить и хранить аликвоты при температуре -20 °C во избежание замерзания/оттаивания.
Амфотерицин ВGibco (ThermoFisher Scientific)15290-018Стоковый 500X. Рекомендуется готовить и хранить аликвоты при температуре -20 °C во избежание замерзания/оттаивания.
ПрогестеронаСигма-ОлдричП8783Стоковый раствор с концентрацией 1 мМ получают путем восстановления 15,7 мг порошка прогестерона в 15,7 мл этанола и добавления 34,3 мл PBS. Раствор стерильно фильтруют, аликвотируют и хранят при температуре -20 °C.
17β-эстрадиолСигма-ОлдричЕ2758Стоковый раствор 10 мкМ получают путем восстановления 13,5 мг порошка эстрадиола в 10 мл этанола и добавления 40 мл PBS. Раствор стерильно фильтруют, аликвотируют и хранят при температуре -20 °C.
Вакуумный фильтр для бутылки (0,22 мкм)Сигма-Олдрич (Corning)CLS430769Для стерильной фильтрации коллекционных сред после подготовки
6-луночный планшет для культивирования тканейBD Falcon353224Полистирол, обработанный культурой тканей
6-луночные трансвеллыМногородностьPICM03050Вставка - диаметр 30 мм, размер пор 0,4 мкм, гидрофильная мембрана из фторопласта
Внеклеточный матрикс (например, матрикс Матригель)BD Biosciences354234В наших исследованиях мы использовали матрицу Матригеля. Это твердое вещество при комнатной температуре и при -20 °C. Избегайте повторного замораживания/размораживания. Разморозьте флакон до вязкого раствора при 4 °C и приготовьте ~300 мкл аликвот в холодном помещении с охлажденными наконечниками для пипеток. Хранить аликвоты при температуре -20 °C.
Параформальдегид, 16% мас.% водного раствораАльфа Аэсар30525-89-4 (Английский)Для фиксации тканей изготавливают свежий препарат из 4% параформальдегида путем разведения этого запаса в PBS.
Инкубатор для культивирования тканей, поддерживаемый при температуре 37 °C, 5%CO2, 3% кислорода (необязательно для культур ворсинчатых органов)Для некоторых экспериментов может быть предпочтительна гипоксия. Это может быть установлено несколькими способами, включая добавление экзогенного азота через газовый баллон, трубки Tygon и регулятор.
Настольная центрифуга
)

Больше статей

Инфицирование плацентарной тканиListeria monocytogenesэкстравиллезные трофобластыраспространение из клетки в клеткуантибиотикотерапиясреда Brain-Heart Infusionсистема Transwellинвазия в внеклеточный матрикс