Предпосылкой для выполнения этой модели совместного культивирования является хорошо выполненная изоляция обоих типов клеток для предотвращения любого перекрестного загрязнения. Чистоту обоих клеточных препаратов оценивали по экспрессии генов TC-специфичного маркера CYP17A1 и GC-специфичного маркера CYP19A1. Как было показано ранее, метод выделения GC и TC не показал значимого перекрестного загрязнения30.
Эта модель совместного культивирования позволяет одновременно культивировать клетки теки и гранулезы на противоположных сторонах мембраны, имитируя их пространственную организацию в фолликуле и поддерживая физиологическое состояние обеих клеточныхпопуляций. Валидность модели подкрепляется профилем выработки гормонов и паттернами экспрессии генов, которые согласуются с гипотезой 2-клеток-2-гонадотропина15. Как и ожидалось, низкие уровни эстрадиола в монокультуре ТС подтверждают, что клетки ТЕКА сами по себе не способны синтезировать эстрадиол, что подтверждает установленные знания о фолликулярном стероидогенезе. Несмотря на более высокую экспрессию CYP19A1 в ко-культивируемых GC, уровни эстрадиола оставались сопоставимыми с монокультурой GC, что свидетельствует о влиянии регуляторных механизмов, таких как доступность субстрата, ингибирование обратной связи или различия в активности ферментов. Дальнейшее изучение сигнальных путей и лежащих в их основе механизмов является предметом для будущих исследований. Тем не менее, создание функциональной системы совместного культивирования бычьих ТК и ГК является императивом, как показано в данном исследовании. В настоящем исследовании основное внимание уделялось продукции эстрадиола и уровням экспрессии мРНК CYP17A1 и CYP19A1 как ключевым показателям функциональности модели ко-культуры. Оба представляют собой чувствительные маркеры гранулезы и функции тековых клеток 4,8,36 и напрямую согласуются с гипотезой 2-клеток-2-гонадотропина15. Признавая важность экспрессии белка, отсутствие надежных антител не позволяло точно оценить его; Таким образом, всесторонний анализ уровней белка выходил за рамки этого первоначального исследования.
В целом, данная модель является дальнейшим развитием традиционной 2D модели культуры, которая частично имитирует структуру фолликула яичника3. Полученные результаты подтверждают физиологическое состояние обоих клеточных компартментов, выявленное экспрессией чувствительных маркеров для физиологии GC и TC.
Преимущество по сравнению с традиционными 2D-моделями культур заключается в облегчении паракринных взаимодействий между клетками теки и гранулезы, сохраняя при этом их пространственное разделение, лучше имитируя фолликулярную структуру in vivo. В отличие от этого, в системах совместной культуры на тарелке, где ТК и ГК смешиваются в одной лунке, отсутствует такая структурная организация. В исследованиях с использованием таких систем обычно применялось соотношение GC:TC 4:1 19,20,21, но этот подход не отражает компартментализации, обнаруженной in vivo, и, следовательно, может быть нецелесообразным для анализа субстратного обмена. Кроме того, изменения, обнаруженные на клеточном уровне, не могут быть легко обнаружены, когда эту смесь GC-TC необходимо тщательно сортировать.
Трехмерные модели ко-культур для гранулезных и тековых клеток остаются редкими, но ранние попытки показали многообещающие результаты. Группа Kotsuji 22,23,24,37 ранее описала взаимодействие гранулезных и тековых клеток в культуре с использованием коллагеновой мембраны в качестве физического сепаратора. Тем не менее, эта система опиралась на специально изготовленную коллагеновую мембрану, что затрудняло воспроизводимость и стандартизацию. В отличие от этого, представленная модель кокультуры выигрывает от коммерчески доступных вставок для подвешенных культур, которые повышают воспроизводимость, стандартизацию и качество продукции, обеспечивая более широкое применение в лабораториях. Несмотря на то, что представленная здесь модель привела к более высокому образованию эстрадиола по сравнению с предыдущими моделями, сравнение этих моделей затруднено, поскольку в ней отсутствует единство добавок клеточных культур, особенно используемые концентрации26 или дополнительное использование ИФР-1 22,23,24,37.
Одним из наиболее важных этапов процедуры является культивирование ТЦ в камере посева. Обеспечение надежного закрепления камеры на перевернутой вставке имеет важное значение для предотвращения утечки среды, которая в противном случае может поставить под угрозу крепление TC и его выживание. Поэтому рекомендуется с помощью пинцета плотно прижать камеру для посева к перевернутой вставке и визуально осмотреть место расположения камеры для посева. Кроме того, для снятия камеры модифицирования и переворачивания вкладыша через три дня требуется техническая точность. Для выполнения этого шага без нарушения и/или повреждения прикрепленных клеток может потребоваться некоторая тренировка навыков. Более высокая плотность клеток, превышающая оптимальные уровни 1,0 x 105 клеток на вставку, может привести к дифференцировке GC, потенциально влияя на выработку стероидов. Кроме того, представленный метод криоконсервации показал урожайность после размораживания на 80-90% для обоих типов клеток.
Несмотря на то, что описанная модель предлагает физиологическую и воспроизводимую систему для изучения взаимодействий гранулезных и тековых клеток, следует учитывать некоторые ограничения. Метод может быть адаптирован и к другим видам; Тем не менее, видоспецифичные различия могут потребовать оптимизации параметров клеточных культур, таких как плотность клеток, время или состав среды. Масштабируемость этой модели ограничена доступностью вставок для клеточных культур, но она может быть достаточной для большинства исследований эффекторов. Наконец, эта модель совместного культивирования является еще одним шагом на пути к имитации ситуации с фолликулом in vivo , но все еще не имеет всей сложности фолликула яичника.
В заключение следует отметить, что представленная модель может быть легко модифицирована для удовлетворения различных экспериментальных потребностей, таких как продление периода культивирования, корректировка количества или соотношения клеток или включение дополнительных факторов. С дальнейшим развитием эта система представляет собой ценный инструмент для изучения фолликулярной функции, стероидогенеза и клеточной сигнализации между обоими клеточными компартментами. Кроме того, он обладает потенциалом для применения в репродуктивной токсикологии, обеспечивая контролируемую платформу для оценки воздействия различных соединений на фолликулярные клетки.