2D посев hOSE
Свежевыделенные клетки hOSE были помещены на 12-луночный планшет и культивировались в течение 3 недель. За этот период клетки были пассированы три раза (рис. 2А). Первичные клетки hOSE в культуре демонстрировали булыжную морфологию вплоть до пассажа 3 (P3), но после этого начали проявлять признаки старения, в соответствии с предыдущими результатами, сообщающими об ограниченном периоде прохождения hOSE27. Кроме того, было показано, что мышиный OSE претерпевает эпителиально-мезенхимальный переход (EMT) in vitro, проявляя фибробластоподобные особенности, такие как перестройка цитоскелета актина и отложение коллагена I19. В соответствии с этим, ACTA2+CD44+ hOSE продемонстрировала выраженную апрегуляцию COL1A1 между P2 и P3 (рис. 2B), что позволяет предположить, что клетки hOSE подвергаются ЭМП во время культивирования.
Передача сигналов TGF-β является основным регулятором EMT28, способным индуцировать EMT в различных типах эпителиальных клеток29. Хотя TGF-β не добавлялся в OSE_2D среды, добавленный FBS мог содержать обнаруживаемые уровни этого цитокина30,31. По этой причине мы проверили, может ли добавление рецептора ингибитора TGF-β типа I SB-431542 предотвратить ЭМП, что позволяет продлить двумерное культивирование. Удивительно, но добавление в OSE_2D среды 10 мкМ SB-43154232препятствовало пролиферации клеток (рис. 2C). Мы пришли к выводу, что передача сигналов TGF-β имеет важное значение для пролиферации OSE, и дальнейшие эксперименты с 2D-культурами проводились без ингибитора.
3D культура органоидов hOSE
На основании опубликованных условий культивирования для выращивания человеческих органоидов OSE12 мы получили органоиды hOSE, встроенные в капли BME и выращенные в среде (содержащей стандартную концентрацию 100 нМ эстрадиола) OSE_3D течение 28 дней. В течение 7 дней многие органоиды hOSE, полученные из свежевыделенных клеток OSE, были кистозными со средним диаметром 130 мм (рис. 3A, B). Эти результаты были аналогичны тем, о которых сообщили Коппер и его коллеги о получении органоидов hOSE из измельченной и ферментативно перевареннойткани яичников человека. Интересно, что органоиды hOSE, полученные из свежевыделенных клеток OSE, выросли больше (средний диаметр 160 мм), чем органоиды hOSE из 2D-расширенных клеток OSE (средний диаметр 100 мм) после 14 дней в культуре (рис. 3B), вероятно, из-за склонности 2D-расширенных клеток OSE к снижению пролиферации. Кроме того, в то время как многие 3D-органоиды hOSE состояли из монослоя плоских эпителиальных клеток (рисунок 3C верхняя левая панель), некоторые из них имели кубовидный монослой клеток (рисунок 3C верхняя правая панель), другие были многослойными (рисунок 3C внизу справа) или образовывали нелюменизированный клеточный кластер (рисунок 3C внизу слева).
Чтобы проверить, можно ли получить органоиды hOSE с использованием OSE_2D среды, свежевыделенные клетки hOSE были помещены в капли BME и выращены в OSE_2D среде в течение 12 дней. Через 6 дней были видны веретенообразные клетки, что позволяет предположить, что клетки hOSE подвергались ЭМП в каплях. Важно отметить, что при использовании OSE_2D среды не образовывались органоиды hOSE (рис. 3D).
Клеточные характеристики органоидов hOSE
В яичниках взрослого человека кератин 8 (KRT8) специфически маркирует популяцию OSE (рисунок 4A), и, соответственно, органоиды hOSE сохранили экспрессию KRT8, подтверждая их клеточную идентичность (рисунок 4B). В клетках OSE мышей ядерная локализация Yes1-ассоциированного белка (YAP1) была специфически связана со стволовыми/прогениторными клетками OSE, способными расширять и заживлять поврежденный участок после овуляции24,33. YAP показал ядерную локализацию в большинстве клеток в органоидах hOSE независимо от их размера (рис. 4B). Также были исследованы другие маркеры, экспрессируемые в клетках OSE мышей, такие как CD4420 и LGR522. Интересно, что как CD44, так и LGR5 экспрессировались в небольших органоидах hOSE (<100 мкм в диаметре), в то время как в более крупных органоидах CD44 и LGR5 казались подавленными (рис. 4B).
Затем мы исследовали, демонстрируют ли органоиды hOSE апикально-базальную полярность, типичную для органоидов, встроенных в BME (apical-in)34. Базолатеральный белок интегрин бета 1 (ITGB1) и апикальный белок подокаликсин (PODXL) были использованы для демонстрации полярности клеток в органоидах hOSE, что подтверждает четкую апикальную полярность, независимую от размера органоида hOSE (рис. 4B).
Известно, что ОГЭ человека экспрессирует мезенхимальный маркер N-кадгерин (CDH2), в то время как экспрессия эпителиального маркера E-кадгерина (CDH1) ограничена столбчатыми клетками OSE (рис. 4A)2. Интересно, что органоиды hOSE, полученные в этой работе, экспрессировали мезенхимальные маркеры CDH2 и виментин (VIM), а большие кистозные органоиды hOSE с кубовидным/столбчатым эпителием были как CDH1+, так и CDH2+VIM+ (рис. 4C). Остается неясным, были ли органоиды CDH1+ hOSE получены из первичных клеток CDH1+ OSE или из клеток CDH1-OSE, которые подверглись эпителиальной дифференцировке или (неопластической) трансформации in vitro25,35.
Демонстрация использования органоидов hOSE: влияние овуляторных сигналов на органоиды hOSE
Гормоны фолликулостимулирующий гормон и хорионический гонадотропин человека могут быть использованы для индуцирования роста фолликулов и овуляции, в то время как после овуляции наблюдается заметное увеличение концентрации гормонов, вырабатываемых яичниками, таких как прогестерон и эстрадиол36. Чтобы продемонстрировать удобство использования органоидов hOSE в качестве платформы для скрининга, мы изучили влияние этих гормонов на органоиды hOSE, используя количество и размер органоидов в качестве выходных данных количественной оценки (с использованием Фиджи). Для этого мы получили органоиды hOSE в OSE_3D средах, в которых отсутствует эстрадиол (без гормона), и в OSE_3D средах, содержащих ФСГ, ХГЧ, эстрадиол или прогестерон в различных концентрациях (рис. 5A).
Количество органоидов hOSE, полученных из криоконсервированно-размороженных (неэкстенцированных) клеток hOSE от 3 различных доноров (n=3), было количественно определено на каплю после 7 дней культивирования (рис. 5A, B). Питательные среды меняли каждые 3 дня. Не наблюдалось существенных различий в общем количестве органоидов hOSE в одной капле, образовавшихся в среде, содержащей гормоны, по сравнению со средой без гормонов (рис. 5А, В). Чтобы количественно оценить влияние гормонов на размер органоидов, после 14 дней в культуре каждая капля (из каждого состояния) была визуализирована, а площадь 4 крупнейших органоидов hOSE была измерена с помощью Фиджи. Интересно, что получение органоидов hOSE от двух разных доноров (n = 2) в присутствии прогестерона (1000 нМ) или эстрадиола (200 нМ) приводило, по крайней мере, один очень крупный органоид (около 700 мкм в диаметре) на каплю (рис. 5C, D).

Рисунок 1: Схематическое изображение выделения клеток hOSE из целых яичников. Яичники инкубировали в растворе для сбраживания в течение 30 мин при 37 °C. Клетки hOSE отделяли от поверхности яичников путем осторожного соскабливания и затем криоконсервировали, непосредственно наносили на культуру 2D OSE в монослое или встраивали в экстракт базальной мембраны (BME) для 3D культуры органоидов hOSE. Криоконсервированные-размороженные hOSE-клетки могут быть использованы для 2D-культивирования или 3D-формирования органоидов, а 2D-расширенные hOSE-клетки могут быть использованы для создания 3D-органоидов hOSE. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Рисунок 2: 2D первичная культура клеток hOSE. (A) Светлопольные изображения клеток hOSE в местах проходов 0 (P0), 2 (P2) и 3 (P3), отображающие типичную морфологию эпителиального булыжника. Масштабные линейки имеют размеры 750 μм на верхних панелях и 125 μм на нижних панелях. (B) Иммунофлуоресценция для ACTA2, CD44, COL1A1 на 2D hOSE клетках в P2 и P3. Масштабные линейки представляют собой 50 мкм. (C) Светлопольные изображения клеток hOSE, культивируемых с использованием 10 мкМ SB-431542 в точках P0, P2 и P3. Клетки показали признаки старения от P2 и не достигли высокой конфлюенции во время культивирования. Масштабные линейки имеют размеры 750 μм на верхних панелях и 125 μм на нижних панелях. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Рисунок 3: Морфологическая характеристика органоидов hOSE. (A) Светлые изображения трех независимых производных органоидов hOSE от трех разных доноров (tOVA86, tOVA87, tOVA88). Изображения были сделаны после встраивания клеток (D0), на 7-й день (D7), на 14-й день (D14) и на 28-й день (D28) культивирования. Масштабные линейки составляют 750 мкм в D0 и 50 мкм в остальных. (B) Диаметр органоидов hOSE, полученных из свежевыделенных клеток hOSE (пунктирная линия) и 2D-расширенных клеток hOSE (сплошная линия). На рисунке изображен средний размер ± стандартное отклонение, измеренное в D0, D7 и D14. Показаны результаты от двух разных доноров (tOVA88 и tOVA89). (C) Светлопольные изображения органоидов hOSE, показывающие различную морфологию: один плоский слой (вверху слева), одиночный столбчатый слой (вверху справа), многослойный (внизу справа) и нелюменизированный клеточный агрегат (внизу слева). Масштабные линейки представляют собой 100 мкм. (D) Светлопольные изображения клеток hOSE, внедренных в BME и культивируемых в течение 12 дней с использованием OSE_2D среды. Изображения были сделаны после встраивания клеток (D0), дня 6 (D6), дня 9 (D9) и дня 12 (D12). Фибробластоподобные клетки обогнали культуру, и органоидоподобные структуры не образовались. Масштабные линейки имеют размер 750 мкм. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 4: Клеточная характеристика органоидов hOSE. (A) Иммунофлюоресценция на KRT8 и CDH1 в отделе яичников человека. Масштабная линейка на левой панели составляет 500 мкм, а средняя и правая панели - 50 мкм. (B) Иммунофлуоресценция для KRT8 и YAP, LGR5 и CD44, а также ITGB1 и PODXL в hOSE органоидах разных размеров (<50 мкм, 50-75 мкм, 75-100 мкм, >100 мкм). Масштабные линейки представляют собой 50 мкм. (C) Иммунофлюоресценция для VIM, CDH1, CDH2 в органоидах hOSE. Масштабные линейки имеют размер 50 мкм. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 5: Влияние овуляторных сигналов на образование органоидов hOSE. (A) Общее количество органоидов hOSE в одной капле, образовавшейся на 7-й день в различных питательных средах. Органоиды hOSE были получены от трех разных доноров (tOVA77, tOVA79, tOVA83). Жирным шрифтом выделена OSE_3D среда, используемая для получения органоидов. (Б) Относительное образование органоидов по сравнению со средой без гормонов. Объединенные значения органоидов hOSE были получены от трех разных доноров (tOVA77, tOVA79, tOVA83). (C) График, изображающий область изображения 4 крупнейших органоидов hOSE на 14-й день в каждом из экспериментальных условий, протестированных на двух разных донорах (tOVA77, tOVA83). (D) Светлые изображения, показывающие органоиды hOSE на 14-й день посева в среде без гормонов, 200 нМ E2 и 1000 нМ P4 от двух разных доноров (tOVA77, tOVA83). Масштабные линейки имеют размер 750 мкм. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Таблица 1: Состав рабочих растворов, использованных в исследовании. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать эту таблицу.