Методическая статья

Разработка in vitro модели инфекции, вызванной вирусом Зика, в органоидах головного мозга

8 июля 2025 г.

В этой статье

Аннотация

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Источник: Salick, M. R., et al. Моделирование инфекции вирусом Зика развивающегося человеческого мозга in vitro с использованием церебральных органоидов, полученных из стволовых клеток. J. Vis. Exp. (2017).

Это видео демонстрирует создание in vitro модели вирусной инфекции Зика в развивающемся мозге. Органоиды головного мозга человека, содержащие розетки стволовых клеток, нейральные клетки-предшественники (NPC) и нейроны, инфицированы вирусом Зика. Вирус заражает NPC и вызывает апоптоз, нарушая развитие органоидов.

Протокол

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Создание церебральных органоидов из iPSC / hESC 2D культуры (День 0)

Примечание: Этот протокол предполагает, что поддержание стволовых клеток (SC) проводится в среде для поддержания стволовых клеток (SCMM), свободной от ксено, с помощью субстрата витронектина или Geltrex. При использовании альтернативной среды для культивирования стволовых клеток с высоким содержанием белка целесообразно переводить культуры СК в СКММ в течение как минимум двух пассажей до начала формирования органоидов. Протокол не тестировался с использованием методов культивирования СК на основе фидеров.

  1. Используя регулярные методы поддержания СК, доведите посевы до 50%-70% конфлюенции. Обычно это происходит через 3-4 дня после пассирования, хотя это может зависеть от метода культивирования и клеточной линии.
    заметка: Примерно 2 лунки из 6-луночной пластины необходимы для производства полной 96-луночной пластины органоидов.
  2. Осматривайте культуры с помощью светлопольной микроскопии с увеличением 10-20X, чтобы убедиться в здоровой морфологии колонии без обнаруживаемой дифференцировки.
  3. Доведите SCMM до 37 °C в водяной бане и разморозьте флакон объемом 50 мкл 50 мМ Y-27632 (ингибитор породы) и 2 мл реагента для ферментативного отслоения до комнатной температуры.
  4. Подготовьте 96-луночную пластину U-образного дна со сверхнизкой насадкой (ULA), многоканальную пипетку P200 и резервуар для реагентов объемом 25 мл.
  5. Добавьте 45 мл SCMM в коническую пробирку объемом 50 мл и добавьте 45 мкл 50 мл Y-27632. Тщательно перемешайте, перемешав.
  6. Вакуумируйте две лунки, содержащие СК, и быстро добавьте 1 мл реагента для отслоения без ферментов в каждую лунку с помощью пипетки P1000. Инкубируйте планшет в инкубаторе при температуре 37 °C в течение 4 минут.
  7. Вакуумную аспирацию обработанных лунок и добавление 1 мл реагента для ферментативной отслойки в каждую лунку с помощью пипетки P1000.
    1. Инкубируйте планшет в инкубаторе при температуре 37 °C еще 5 минут.
    2. Снимите пластину и осмотрите обработанные лунки. Аккуратно постучите по пластине, чтобы разбить агрегированные ячейки. Если крупные клеточные кластеры все еще видны, инкубируйте планшет еще 2 минуты при 37 °C. Повторяйте этот шаг до тех пор, пока кластеры не перестанут быть видимыми невооруженным глазом.
  8. После того, как клетки будут правильно диссоциированы, добавьте 1 мл SCMM в каждую лунку, чтобы деактивировать ферменты диссоциации. Соберите 4 мл клеточной суспензии в коническую пробирку объемом 50 мл и возьмите небольшую аликвоту для подсчета клеток.
    1. Верните все оставшиеся, необработанные лунки в поддерживающей пластине в инкубатор при температуре 37 °C.
  9. Во время подсчета центрифугируйте клеточную суспензию при 300 х г в течение 5 мин.
  10. Определите общее количество клеток и рассчитайте количество раствора SCMM + Y-27632, которое потребуется для получения суспензии 60 000 клеток/мл.
  11. Тщательно вакуумируйте надосадочную жидкость и добавьте рассчитанный объем раствора SCMM + Y-27632. Смешайте 5-10 раз с пипеткой объемом 5 мл, обеспечивая равномерную клеточную суспензию.
  12. Немедленно перенесите суспензию ячейки в резервуар с реагентами и пипетируйте по 150 мкл в каждую лунку 96-луночного планшета ULA U-bottom с помощью многоканальной пипетки P200. В результате получается 96 отдельных органоидов, каждый из которых изначально состоит из 9000 клеток.
  13. Центрифугируйте планшет при 150 x g в течение 1 минуты.
  14. Поместите планшет в инкубатор с температурой 37 °C и не беспокойте планшет в течение 48 часов.

2. Поддержание церебральных органоидов (День 2)

  1. Приготовьте 17 мл SCMM с 17 мкл 50 мМ Y-27643 в конической пробирке объемом 50 мл. Нагрейте раствор SCMM+Y-27632 до 37 °C на водяной бане.
  2. Достаньте органоидную пластину из инкубатора и с помощью многоканальной пипетки P200, установленной на 75 μл, медленно набирайте среду от края лунки на первом ряду. После того, как среда будет извлечена, быстро вытолкните ее обратно в лунку, чтобы поднять свободные клетки и органоиды. Повторите это для каждой строки.
    заметка: Этот метод, далее именуемый «дисперсией», поднимает клеточный мусор и органоид во взвешенное состояние. Органоид быстро опускается на дно скважины, в то время как более мелкий мусор остается во взвешенном состоянии, что позволяет удалить его при смене среды. Это помогает предотвратить пребывание органоида в клеточном мусоре во время культивирования.
    1. После того, как все лунки будут распределены, подождите 15 секунд, чтобы убедиться, что органоиды опустились на дно каждой лунки.
  3. Медленно и осторожно отсасывайте 75 мкл среды из каждой лунки с помощью многоканальной пипетки P200 и диспенсируйте в резервуар для отходов.
    заметка: Большинство пользователей время от времени аспирируют органоид во время регулярных кормлений. Это может происходить примерно в 1% случаев. Пожалуйста, планируйте соответствующим образом, чтобы достаточное количество органоидов дожило до экспериментальных временных точек.
  4. Перелейте раствор SCMM + Y-27632 в резервуар для реагентов и диспонируйте по 150 мкл в каждую органоидную лунку с помощью многоканальной пипетки P200.
  5. Поместите планшет обратно в инкубатор с температурой 37 °C.

3. Поддержание церебральных органоидов (День 3)

  1. Нагрейте 17 мл SCMM до 37 °C, на этот раз без Y-27643.
  2. Установив многоканальный дозатор P200 на 100 μл, диспергируйте все лунки органоидной пластины (см. шаг 2.2). Подождите 15 с, чтобы убедиться, что органоиды опустились на дно своих колодцев.
  3. Подготовьте резервуар для отходов и перекачайте нагретый SCMM в исходный резервуар.
  4. Осторожно отасуньте 125 мкл среды из каждой лунки и замените 150 мкл свежей SCMM с помощью многоканальной пипетки P200.
  5. Поместите планшет обратно в инкубатор с температурой 37 °C.

4. Поддержание церебральных органоидов (День 4+)

Примечание: Проводите это регулярное обслуживание через день до заражения.

  1. Перед началом кормления на 4-й день приготовьте среду для нейронной индукции (NI).
    1. Разморозьте 250 мкл аликвоты 2 мг/мл гепарина вместе с одним флаконом 5 мл 100X N-2 добавки. Добавьте 250 мкл гепарина, 5 мл 100X N-2 и 5 мл 100X Минимальной незаменимой среды и заменимых аминокислот (MEM-NEAA) к 500 мл модифицированной орлиной среды/питательной смеси F-12 (DMEM/F12) + GlutaMAX от Dulbecco. Стерильно отфильтровать смешанный раствор в фильтре объемом 500 мл.<бр/> Примечание: Держите NI на уровне 4 °C, когда он не используется; NI длится до двух недель, прежде чем должна быть приготовлена свежая среда.
  2. Нагрейте 17 мл NI среды до 37 °C.
  3. Установив многоканальный дозатор P200 на 100 μл, диспергируйте все лунки органоидной пластины (см. шаг 2.2). Подождите 15 с, чтобы убедиться, что органоиды опустились на дно своих колодцев.
  4. Подготовьте резервуар для отходов и перенесите нагретый NI в исходный резервуар.
  5. Осторожно отасуньте 125 мкл среды из каждой лунки и замените 125 мкл свежего NI с помощью многоканальной пипетки P200.
  6. Поместите планшет обратно в инкубатор с температурой 37 °C.

5. Органоидная инфекция вирусом Зика (ZIKV) (~День 24)

ПРИМЕЧАНИЕ: Примерно через 3 недели дифференцировки внутри органоида будут видны большие нейроэпителиальные структуры и розетки, которые будут очень восприимчивы к инфекции ZIKV.

  1. Доведите сбалансированный солевой раствор (EBSS) от Earle's 1X, фосфатно-солевой буфер (PBS) и NI до 37 °C на водяной бане.
  2. Разбавить ZIKV известной концентрации в 1X EBSS до целевой кратности инфекции (MOI).
    заметка: Для достижения ответа на вирусную дозу рекомендуется титрование различных MOI. Это может варьироваться в зависимости от штамма вируса; для ATCC VR-1838 и ATCC VR-1843 типичные значения MOI находятся в диапазоне от 0,1 до 10).
  3. Тщательно удалите всю среду из органоида с помощью одноканальной пипетки P200. Быстро добавьте 200 мкл 1X PBS в каждую лунку с помощью многоканальной пипетки P200 для промывки органоидов.
  4. Тщательно удалите всю среду из органоида с помощью одноканальной пипетки P200. Быстро добавьте 50 мкл раствора 1X EBSS-only (имитация инфекции) или вируса ZIKV в лунку и убедитесь, что органоид полностью погружен в воду. Повторите для каждого органоида, который должен быть инфицирован для исследования.
  5. Поместите планшет обратно в инкубатор с температурой 37 °C на 2 ч.<бр/> заметка: Инкубация фиктивно инфицированных органоидов в течение этого периода не должна существенно влиять на их рост по сравнению с неповрежденными органоидами.
  6. Примерно за 30 минут до завершения инкубации вируса внесите 25 мл NI в коническую пробирку объемом 50 мл и доведите до 37 °C на водяной бане.
  7. После завершения воздействия вируса промойте органоиды 200 мкл 1X PBS для каждой лунки, дайте органоидам отстояться в течение 15 с, а затем удалите 1X PBS с помощью одноканальной пипетки P200.
  8. Добавьте 200 μL свежего NI в каждую лунку и поместите обратно в инкубатор.
    1. Дополнительно: Для точки времени дня 0 органоиды могут быть визуализированы через час после заражения.
  9. Продолжайте культивирование, заменяя 125 мкл NI через день с использованием дисперсионного метода (см. шаг 4). Обязательно правильно утилизируйте отработанные среды и наконечники, так как в них содержатся инфекционные частицы ZIKV.

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

Раскрытие информации

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
Конфликт интересов не декларируется.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
Среда для поддержания стволовых клеток без ксеноса (SCMM), TeSR-E8Технологии стволовых клетокNo 5940Использование для поддержания стволовых клеток и ранних стадий органоидного формайтона. Хранить при температуре 4 °C до двух недель после приготовления из отдельных компонентов
Реагент для отслоения без ферментов, ReLeSRТехнологии стволовых клеток5873
Ферментативный реагент для отслойки, АккутазаGibcoА11105-01Хранить при температуре -20 °C, не держать в размороженном состоянии дольше, чем это необходимо
У-27632Селлек КемС1049Восстановите до 50 мМ в ДМСО и выдерживайте при -20 °C в аликвотах 50 мкл.
Диметилсульфоксид (ДМСО)Сигма-ОлдричD2650-100МЛ
Добавка глутамата DMEM/F12 (1X)Gibco10565-018(+)2,438 г/л гидрокарбоната натрия, (+)пируват натрия
Добавка N-2 (100X)Gibco17502-048
Заменимые аминокислоты MEM (MEM-NEAA)Gibco11140-050
ГепаринСигма-АдрихН4784-1ГВосстановите до 2 мг/мл в стерильной воде DI и храните при -20 °C в аликвотах 250 мкл
Сбалансированный солевой раствор Earle's (EBSS)GE Здравоохранение Медико-биологические наукиSH30029.02
Фильтр Stericup (500 мл)Многородность220009-140
Сверхнизкая крепежная пластина Costar, 96-луночная, круглое дноКорнинг7007
Резервуар для реагентов с низким остаточным объемом (25 мл)Интегра4312
Мультипипетка Pipet-Lite L12-200XLS+Райнин17013810
Большая центрифуга, совместимая с культуральными планшетамиТермо Сайентиал75007210
Ротор центрифуги для культуральных планшетовТермо Сайентиал75005706
Ячейки VeroАТКСВКЛ-81Для распространения вируса, если это необходимо
Вирус Зика (штамм Уганда)АТКСВР-1838Могут использоваться и другие штаммы
Вирус Зика (штамм Пуэрто-Рико)АТКСВР-1843Могут использоваться и другие штаммы

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE

Запросить разрешение

Теги

Похожие статьи