Этот протокол описывает методологии установления эпителиальных органоидов эндометрия мышей для экспрессии генов и гистологического анализа.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Этот протокол описывает методологии установления эпителиальных органоидов эндометрия мышей для экспрессии генов и гистологического анализа.
Ткань эндометрия выстилает внутреннюю полость матки и находится под циклическим контролем эстрогена и прогестерона. Это ткань, которая состоит из просветного и железистого эпителия, стромального компартмента, сосудистой сети и сложной популяции иммунных клеток. Мышиные модели были мощным инструментом для изучения эндометрия, выявляя критические механизмы, которые контролируют имплантацию, плацентацию и рак. Недавняя разработка 3D-культур органоидов эндометрия представляет собой современную модель для анализа сигнальных путей, лежащих в основе биологии эндометрия. Создание органоидов эндометрия из генетически модифицированных моделей мышей, анализ их транскриптомов и визуализация их морфологии с одноклеточным разрешением являются важнейшими инструментами для изучения заболеваний эндометрия. В этой статье описываются методы создания 3D-культур эпителия эндометрия у мышей и описываются методы количественной оценки экспрессии генов и анализа гистологии органоидов. Цель состоит в том, чтобы предоставить ресурс, который может быть использован для установления, культивирования и изучения экспрессии генов и морфологических характеристик эпителиальных органоидов эндометрия.
Эндометрий - внутренняя слизистая оболочка полости матки - является уникальной и очень динамичной тканью, которая играет решающую роль в репродуктивном здоровье женщины. В течение репродуктивной жизни эндометрий обладает потенциалом для прохождения сотен циклов пролиферации, дифференцировки и распада, координируемых согласованным действием гормонов яичников - эстрогена и прогестерона. Исследования генетически модифицированных мышей выявили основные биологические механизмы, лежащие в основе реакции эндометрия на гормоны и контроля имплантации эмбриона, децидуализации стромальных клеток и беременности1. Исследования in vitro, однако, были ограничены из-за трудностей в поддержании нетрансформированных первичных тканей эндометрия мыши в традиционных 2D клеточных культурах 2,3. Последние достижения в культуре тканей эндометрия как 3D-систем органов или органоидов представляют собой новую возможность исследовать биологические пути, которые контролируют регенерацию и дифференцировку клеток эндометрия. Органоидные системы эндометрия мышей и человека были разработаны из чистого эпителия эндометрия, инкапсулированного в различные матрицы 4,5, в то время как эндометрий человека культивировался как эпителиальные/стромальные кокультуры без каркаса 6,7, а в последнее время как коллаген-инкапсулированные эпителиальные/стромальные ассамблоиды8 . Рост и регенеративный потенциал эпителиальных органоидных культур поддерживается определенным коктейлем факторов роста и ингибиторов малых молекул, которые были эмпирически определены для максимизации роста и регенерации органоидов 4,5,9. Кроме того, способность замораживать и размораживать органоиды эндометрия позволяет долгосрочно хранить органоиды эндометрия у мышей и людей для будущих исследований.
Генетически модифицированные мыши выявили сложные сигнальные пути, которые контролируют раннюю беременность и децидуализацию, и были использованы в качестве моделей потери беременности, рака эндометрия и эндометриоза. Эти генетические исследования были в значительной степени достигнуты с помощью клеточно-специфической делеции боковых аллелей loxP («floxed») с использованием cre recombinases, которые особенно активны в женских репродуктивных тканях. Эти мышиные модели включают широко используемый рецептор прогестерона-cre10, который обладает сильной активностью рекомбиназы в эпителиальных и стромальных тканях эндометрия, лактоферрин i-cre, который индуцирует рекомбинацию эпителия эндометрия у взрослых мышей11, или Wnt7a-cre, который вызывает эпителиально-специфическую делецию в тканях Мюллера12 . Культивирование тканей эндометрия из генетически модифицированных моделей мышей в качестве 3D-органоидов предоставило отличную возможность исследовать биологию эндометрия и облегчить идентификацию факторов роста и сигнальных путей, которые контролируют обновление и дифференцировку клеток эндометрия13,14. Методы выделения и культивирования тканей эндометрия мышей описаны в литературе и сообщают об использовании различных ферментативных стратегий выделения эпителия матки для последующего культивирования органоидов эпителия эндометрия4. В то время как предыдущая литература обеспечивает критическую основу для протоколов 4,5,6 эпителиальных органоидных культур эндометрия, эта статья предоставляет четкий, всеобъемлющий метод генерации, поддержания, обработки и анализа этих органоидов. Стандартизация этих методов имеет важное значение для ускорения прогресса в области репродуктивной биологии женщин. Здесь мы сообщаем подробную методику ферментативной и механической очистки эпителиальной ткани эндометрия мыши для последующей культивирования органоидов эндометрия в каркасе гелевой матрицы. Мы также описываем методологии последующего гистологического и молекулярного анализа инкапсулированных гелевой матрицей эпителиальных органоидов эндометрия мыши.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Обращение с мышами и экспериментальные исследования проводились в соответствии с протоколами, одобренными Институциональным комитетом по уходу за животными и их использованию (IACUC) Медицинского колледжа Бейлора, и руководящими принципами, установленными Руководством NIH по уходу и использованию лабораторных животных.
1. Выделение эпителия матки у мышей ферментативными и механическими методами
ПРИМЕЧАНИЕ: В этом разделе описываются шаги, необходимые для установления, прохождения, замораживания и размораживания эпителиальных органоидов эндометрия у мышей с использованием каркаса гелевой матрицы. Предыдущие исследования определили, что оптимальные культуры органоидов эндометрия мыши устанавливаются у мышей во время фазы течки4, что может быть определено путем цитологического исследования вагинального тампона15. Для всех экспериментов использовались взрослые самки мышей WT (6-8 недель, гибридные C57BL/6J и 129S5/SvEvBrd). Мышей гуманно усыпляли в соответствии с одобренными IACUC руководящими принципами с использованием седации изофлурана с последующей дисартикуляцией шейки матки. После того, как мыши усыплены, следует выполнить следующие шаги. Подробную информацию о материалах и решениях , используемых в этом протоколе, см. в Таблице материалов.
2. Обработка стромального отсека
ПРИМЕЧАНИЕ: В этом разделе описываются протоколы, необходимые для изоляции стромального компартмента эндометрия мыши. Учитывая растущий интерес к экспериментам с эпителиальной / стромальной кокультурой, важно иметь возможность обрабатывать популяции стромальных клеток в дополнение к эпителиальным клеткам, которые будут генерировать органоиды.
3. Инкапсуляция эпителия матки в гель-матрицу для установления органоидов
ПРИМЕЧАНИЕ: Держите гелевую матрицу на льду до тех пор, пока она не будет готова к использованию.
4. Анализ экспрессии генов органоидов эндометрия после лечения эстрадиолом
ПРИМЕЧАНИЕ: В этом разделе описываются методы, используемые для профилирования экспрессии генов эпителиальных органоидов эндометрия с использованием qPCR в режиме реального времени после лечения эстрадиолом (E2; см. Таблицу 1). Поскольку эндометрий находится под циклическим контролем гормона яичников E2, тестирование реакции органоидов на E2 является важной мерой физиологической функции. Мы получили высококачественную РНК и сгенерировали достаточное количество мРНК для профилирования экспрессии генов с использованием qPCR и / или секвенирования РНК из наших органоидов эпителия эндометрия. В этом разделе описывается, как собирать органоиды и обрабатывать их для последующего анализа экспрессии генов. Выбранная среда для лечения отражает ту, которая используется для лечения культивируемых клеток эндометрия. Однако следует отметить, что эта лечебная среда может быть оптимизирована соответствующим образом, как это делается для обработки 3D-культур эндометрия человека гормонами 8,16,17.
5. Гистологический анализ органоидов эндометрия
ПРИМЕЧАНИЕ: Визуализация морфологических особенностей органоидов эндометрия имеет решающее значение для оценки клеточного эффекта факторов роста, генетических манипуляций или ингибиторов малых молекул. В этом разделе описываются методы, используемые для фиксации, обработки и изображения эпителиальных органоидов эндометрия с использованием гистологических пятен и иммунофлуоресцентного окрашивания антителами.
6. Окрашивание гематоксилином и эозином
7. Иммунофлуоресцентное окрашивание
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Фазоконтрастные изображения органоидов эндометрия мыши
Мы установили органоиды из эпителия эндометрия мыши WT, как описано в прилагаемом протоколе (см. диаграмму на рисунке 1). После ферментативной диссоциации эпителия эндометрия мыши эпителиальные листы механически отделяли от стромальных клеток матки и дополнительно диссоциировали с коллагеназой для получения одноклеточной суспензии. При правильном выполнении этот метод разделения эпителиальных и стромальных клеток долж...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Здесь мы описываем методы генерации эпителиальных органоидов эндометрия из эндометрия мыши и протоколы, обычно используемые для их последующего анализа. Органоиды эндометрия являются мощным инструментом для изучения механизмов, которые контролируют заболевания, связанные с эндометрием, такие как эндометриоз, рак эндометрия и неудача имплантации. Знаковые исследования, опубликованные в 2017 году, сообщили об условиях культивирования долгосрочных и возобновляемых культур органоидов эндометрия из эпителия мыши и человека
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
У авторов нет конфликта интересов для раскрытия.
Мы благодарим д-ра Стефани Пангас и д-ра Мартина М. Мацука (M.M.M.) за критическое прочтение и редактирование нашей рукописи. Исследования были поддержаны грантами Национального института детского здоровья и развития человека Юнис Кеннеди Шрайвер R00-HD096057 (D.M.), R01-HD105800 (D.M.), R01-HD032067 (M.M.M.) и R01-HD110038 (M.M.M.), а также грантом поддержки онкологического центра NCI-P30 (NCI-CA125123). Диана Монсивайс, доктор философии, имеет награду Next Gen Pregnancy Award от Burroughs Wellcome Fund.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Organoid Medium Formulation | |||
| Название | Company | Номер в каталоге< | strong>Конечная концентрацияCorning |
| Matrigel Growth Factor Reduced (GFR) Матрица базальной мембраны, *LDEV-free | Corning | 354230 | 100% |
| Трипсин из поджелудочной железы крупного рогатого скота | Sigma Aldrich | T1426-1G | 1% |
| Advanced DMEM/F12 | Life Technologies | 12634010 | |
| 1X N2 добавка | Life Technologies | 17502048 | 1X |
| B-27™ Добавка (50X), минус витамин А | Life Technologies | 12587010 | 1X |
| Primocin | Invivogen | ant-pm-1 | 100 &; г/мл |
| N-ацетил-L-цистеин | Sigma Aldrich | A9165-5G | 1,25 мМ |
| L-глютамин | Life Technologies | 25030024 | 2 мМ |
| никотинамид | Sigma Aldrich | N0636-100G | 10 нМ |
| ингибитор ALK-4, -5, -7, A83-01 | Tocris | 2939 | 500 нМ |
| рекомбинантный человеческий EGF | Peprotech | AF-100-15 | 50 нг/мл |
| Рекомбинантный человеческий Noggin | Peprotech | 120-10C | 100 нг/мл |
| Рекомбинантный человеческий Rspondin-1 | Peprotech | 120-38 | 500 нг/мл |
| Рекомбинантный человеческий FGF-10 | Peprotech | 100-26 | 100 нг/мл |
| Рекомбинантный человеческий HGF | Peprotech | 100-39 | 50 нг/мл |
| WNT3a | R& D systems | 5036-WN | 200 нг/мл |
| Другие расходные материалы и реагенты | |||
| Название | >Company | Номер в каталоге | Конечная концентрация |
| Коллагеназа из Clostridium histolyticum | Sigma Aldrich | C0130-1G | 5 мг/ мл |
| дезоксирибонуклеаза I из поджелудочной железы крупного рогатого скота | Sigma Aldrich | DN25-100MG | 2 мг/мл |
| DPBS, без кальция, без магния | ThermoFisher | 14190-250 | 1X |
| HBSS, без кальция, без магния | ThermoFisher | 14170112 | 1X |
| Falcon Микропластины из полистирола (24 лунки) | Fisher Scientific | #08-772-51 | |
| Falcon Микропластины из полистирола (12-луночные) | Фильтры для клеток Falcon Fisher Scientific | #0877229 | |
| , 40 & микро; m | Fisher Scientific | #08-771-1 | |
| Direct-zol RNA MiniPrep (50 & микро; g) | Genesee Scientific | 11-331 | |
| Реактив Тризол | Инвитроген | 15596026 | |
| DMEM/F-12, HEPES, без фенола красного | ThermoFisher | 11039021 | |
| Фетальная бычья сыворотка, Древесный уголь полосатый | Sigma Aldrich | F6765-500ML | 2% |
| Эстратиол (Е2) | Sigma Aldrich | E1024-1G | 10 нМ |
| Формальдегид 16% в водной воде раствор, EM Grade | VWR | 15710 | 4% |
| Epredia кассета 1 щелевая тканевая кассета | Fisher Scientific | 1000961 | |
| Epredia нержавеющая сталь встраиваемые формы для встраивания Fisher | Scientific | 64-010-15 | |
| Этанол, 200 проба (100%) | Fisher Scientific | 22-032-601 | |
| Histoclear | Fisher Scientific | 50-899-90147 | |
| Permount Монтажный средний | Fisher Scientific | 50-277-97 | |
| Нейлоновые биопсийные мешки Epredia | Fisher Scientific | 6774010 | |
| HistoGel Гель для обработки образцов | VWR | 83009-992 | |
| Раствор гематоксилина Premium | VWR | 95057-844 | |
| Раствор эозина Y (желтоватый) Premium | VWR | 95057-848 | |
| TBS Буфер, 20X, pH 7,4 | GenDEPORT | T8054 | 1X |
| TBST (10X), pH 7,4 | GenDEPORT | T8056 | 1X |
| Лимонная кислота | Sigma Aldrich | C0759-1KG | |
| Цитрат натрия трехосновной дигидрат | Sigma Aldrich | S4641-500G | |
| Tween20 | Fisher Scientific | BP337-500 | |
| Бычья сыворотка альбумин (БСА) | Sigma Aldrich | A2153-100G | 3% |
| DAPI раствор (1 мг/мл) | ThermoFisher | 62248 | 1:1000 разведение |
| VECTASHIELD Antifade Mounting Medium | Vector Labs | H-1000-10 | |
| Прозрачный лак для ногтей | Fisher Scientific | NC1849418 | |
| Fisherbrand Superfrost Plus Microscope Slides | Fisher Научные | 22037246 | |
| VWR Micro Cover Glasses | VWR | 48393-106 | |
| SuperScript VILO Master Mix | ThermoFisher | 11755050 | |
| SYBR Green PCR Master Mix | ThermoFisher | 4364346 | |
| Krt8 Антитела (TROMA-I) | ДШБ | ТРОМА-И | Разведение 1:50 |
| Vimentin Antobody | Cell Signaling | 5741S | 1:200 разведение |
| Donkey Anti-Rat IgG (H+L) Высокоадсорбированное вторичное антитело , Alexa Fluor 594 | ThermoFisher | A-21209 | 1:250 разведение |
| Donkey Anti-Rabbin IgG (H+L) Высокоадсорбированное вторичное антитело , Alexa Fluor 488 | ThermoFisher | A-21206 | 1:250 разведение |
| ZEISS Stemi 508 Stereo Микроскоп | ZEISS | ||
| ZEISS Axio Vert.A1 Инвертированный рутинный микроскоп с цифровой камерой | ZEISS | ||
| strong>Primer Sequence< | >Forward (5'-3') | <>Strong (5'-3') | _ |
| Lipocalin 2 (Lcn2)GCAGGTGGTACGTTGGG | CTCTTAGCTCATAGATGGTGC | ||
| Лактоферрин (Ltf) | TGAGGCCCTTGGACTCTGT | ACCCACTTCTCTCTCTC | |
| Прогестерон (Pgr) | CCCACAGGAGTTTTTCAAGCTC | TAACTTCAGACATTTCCGG | |
| Глицеральдегид 3 фосфатдегидрогеназа (Gapdh) | CAATGTGTCCGTCGTGGATCT | GCCTGCTTCACCTTT |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.