$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Этот протокол детализирует установление энтероидов из кишечной ткани плода, а также характеристику модели с иммунофлуоресцентным окрашиванием и тестированием проницаемости эпителия. Проницаемость энтероидов проверяли с использованием метода микроинъекции и последовательных измерений с течением времени утечки концентрации декстран-ФИТК в культуральной среде. Новизна этого протокола заключается в апикальном воздействии, которое более близко напоминает физиологию кишечника человека по сравнению с базолатеральным воздействием в культуральной среде7. В предыдущих исследованиях Hill et al. использовали серийную визуализацию и расчет интенсивности флуоресценции во времени16. Ares et al. подвергли ЛПС базолатеральную мембрану эпителиальной модели, а затем сравнили схему экспрессии клеточных генов7. Для сравнения, мы используем апикальное воздействие испытуемых реагентов, а затем исследуем потенциальные изменения валовой проницаемости путем измерения серийных концентраций просочившегося декстрана в питательных средах. Наш метод также позволяет проводить серийный сравнительный анализ цитокинов, продуцируемых эпителиальными клетками в культуральных средах и экспрессии генов путем сбора клеточной мРНК. ЛПС обычно используется для изучения повреждения кишечника на животных и в моделях in vitro из-за его способности индуцировать проницаемость и воспаление 7,17. Когда ЛПС тестировался в этой модели, проницаемость эпителия дифференцировалась по концентрации воздействия. Этот протокол может быть расширен для изучения других патологий заболевания с использованием различных микроинъекционных материалов и измерений результатов.
Критические шаги в этом протоколе включают установление энтероидов из тканей кишечника плода, энтероидную характеристику и технику микроинъекции. Целостность этого исследования зависит от точного отбора проб клеток. Использование анатомических ориентиров и кровеносных сосудов полезно для обеспечения отбора клеток тонкого кишечника. Из-за устойчивого роста и дифференцировки стволовых клеток кишечника плода обширная процедура выделения стволовых клеток из других эпителиальных клеток не требуется. После того, как энтероиды были установлены, важно подтвердить характеристики модели путем окрашивания белков и клеточных маркеров. В этом протоколе энтероиды были окрашены для энтероцитов с использованием виллина и CDX2, клеток Панета с использованием лизоцима и бокаловидных клеток с использованием муцина, все клетки, которые находятся в эпителии тонкой кишки 18,19,20. В отличие от традиционных одиночных клеточных линий, которые отображают один тип клеток, энтероиды устанавливают все типы клеток из стволовых клеток-предшественников кишечника8. Окрашивающая часть этого протокола может быть модифицирована для конкретных клеточных маркеров, представляющих интерес. Решающее значение для надежности этого протокола имеет метод микроинъекции. Консистенцию наконечников микропипетки можно проверить, измерив объем на насос с помощью раствора декстран-ФИТЦ и визуализировав диаметр наконечников под микроскопом. Из-за риска загрязнения одна и та же микропипетка не может использоваться более чем для одного воздействия. Кроме того, на форму и рост энтероидов может влиять содержимое их питательных сред. Мы обнаружили, что сферические, а не цветные энтероиды обеспечивают лучшие модели для микроинъекции. Сферическая форма может быть индуцирована большим коэффициентом Wnt в среде21.
Этот протокол во многом зависит от навыков исполнителя в микроинъекции, чтобы уменьшить вариации, особенно в чувствительных ко времени измерениях. Вариации могут быть сведены к минимуму, имея одного и того же опытного исполнителя с последовательными методами, используя одно и то же происхождение клеток, чтобы избежать генетической изменчивости, тестирование на одном и том же проходе для устранения смещения зрелости и выращивание клеток в одном и том же типе среды для аналогичной дифференцировки клеток. Компоненты питательной среды могут индуцировать различную дифференцировку стволовых клеток in vitro , а не в среде in vivo . Например, in vivo лизоцим не экспрессируется до 22-24 недель гестационного развития, когда клетки Панета формируются и становятся функциональными22. Тем не менее, мы смогли обнаружить лизоцим в наших энтероидах, установленных из 10-недельного кишечника плода. Этот метод может ограничить количество тестируемых воздействий за один раз из-за высоких технических навыков, необходимых для микроинъекции. Утечка декстрана из прокола микроинъекционного отверстия может повлиять на оценку проницаемости. Для устранения этого эффекта сразу после микроинъекции рекомендуется тройные промывания для удаления остатков декстрана из процедуры. Концентрацию декстрана в средах следует измерять ежечасно в течение 4-6 ч после микроинъекции. Эксперименты со значительным повышением концентрации декстрана в течение 2-4 ч после инъекции следует исключить из итогового анализа.
Этот метод имеет ряд преимуществ. Это требует более низкой стоимости и меньших ресурсов по сравнению с монослоями энтероидного происхождения на трансвелле. Кроме того, он может быть расширен на другие воздействия, такие как живые бактерии или вирусы, для изучения первоначального взаимодействия между кишечными микробами и эпителием. Закрытый просвет энтероида может поддерживать стабильный рост микроинжекционных живых бактерий без загрязнения среды роста13. В отличие от монослоя, подвергающегося воздействию питательных сред и инкубационного кислорода, закрытый просвет представляет собой плотное, изолированное пространство. Закрытый просвет не обеспечивает связи со средой роста и содержанием кислорода в просвете, которое со временем ниже при росте живых бактерий13.
Использование кишечной ткани плода более точно изображает кишечный эпителий недоношенных детей по сравнению со взрослыми кишечными стволовыми клетками или животными моделями7. Кроме того, полярность энтероидов позволяет проводить как апикальное, так и базолатеральное воздействие и измерения23. Энтероиды образуют замкнутый просвет с более низкой концентрацией оксигенации, который более точно имитирует концентрацию оксигенации кишечника24. В отличие от более технологически продвинутых протоколов16, использование валовых измерений среды обеспечивает большую доступность этого метода. Эксперимент показал, что утечка эпителия может быть вызвана апикальным воздействием ЛПС и зависит от концентрации. Поскольку этот метод исследует изменения в утечке концентрации декстрана, он полезен для обнаружения грубых функциональных изменений в плотных соединениях. Сбор матричной РНК и секвенирование обнаженных энтероидов и анализ вестерн-блот могут дополнять анализ грубых функциональных изменений. Эта модель изучает целостность кишечного эпителия в системе, которая очень напоминает преждевременную среду и, таким образом, может быть использована для лучшего понимания преждевременных травм кишечника и других патологий заболеваний.