Мы представляем подробный протокол создания и генетической обработки органоидов шейки матки человека.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Мы представляем подробный протокол создания и генетической обработки органоидов шейки матки человека.
Рак шейки матки — четвёртый по распространённости вид рака у женщин и чаще всего поражает эктоцервикс матки. Маточный эктоцервикс покрыт стратифицированным плоским эпителием, состоящим из базальных клеток и дифференцирующего парабазальные и супрабазальные клетки. Регенерация, наблюдаемая после конизации шейки матки, указывает на наличие устойчивой активности стволовых клеток. Однако наше понимание идентичности и регуляторных механизмов цервикальных стволовых клеток и их злокачественного процесса трансформации было ограничено из-за ограниченного доступа к шейным тканям человека и отсутствия оптимальных систем для оценки активности стволовых клеток в матке эктоцервикс. Недавно установленные органоиды шейки матки человека могут помочь преодолеть эти ограничения и предоставить новые возможности для изучения физиологии и патологии шейки матки. Однако стандартизированного метода для выделения и установления органоидов шейки матки человека не существует. Здесь мы описываем метод установления эктоцервикальных органоидов человека. В частности, мы представляем протокол по выделению отдельных клеток от эктоцервикального эпителия человека. Инкубируя шейную ткань в оптимизированном ферментном растворе, мы отслаиваем эпителий шейки матки, чтобы максимизировать выход клеток и минимизировать загрязнение фибробластами. Далее мы описываем условия для культивирования человеческих шейных органоидов с использованием оптимальной формулы среды. Кроме того, мы подробно описываем процедуры передачи и генетической манипуляции цервикальными органоидами. Этот протокол обеспечивает высокоэффективный подход к установлению органоидов шейки матки и их использования для изучения стволовых клеток шейки матки и заболеваний.
Эктоцервикс матки является самым частым местом рака шейкиматки 1,2. Хотя рак шейки матки снижается после внедрения вакцинации вируса папилломы человека (ВПЧ) в развитых странах, в мире он по-прежнему остаётся четвёртым по распространённости раком среди женщин3,4. Кроме того, в некоторых странах частота предраковых поражений шейки матки продолжаетрасти 5,6. В то время как низкостепенное плоско-интраэпителиальное поражение (LSIL) часто регрессирует самостоятельно, высокостепенное плоскоэпителиальное поражение (HSIL) несёт риск прогрессирования в инвазивный рак и обычно требует хирургического вмешательства, такого как удаление или конизация. Эти процедуры могут укоротить эктоцервикс и увеличить риск выкидыша или преждевременныхродов 7,8. Более глубокое понимание шейной биологии в сочетании с развитием регенеративной терапии могло бы помочь решить эти проблемы, но требует надёжных и физиологически значимых модельных систем.
Животные модели значительно продвинули наше понимание гомеостаза шейки матки, механизмов заболеваний и терапевтических стратегий. Однако их отличия от человеческой биологии и патологии ограничивают их трансляционную ценность. В качестве альтернативы органоиды стали мощными платформами для моделирования биологии и заболеваний человека. Органоиды — это трёхмерные микроструктуры, полученные из стволовых клеток, которые воспроизводят гистологию и молекулярные сигнатуры своей тканипроисхождения 9,10,11. Они использовались для идентификации различных стволовых клеток человеческих тканей в различных тканях, включая трахею, пищевод и шейкуматки 12,13,14. Кроме того, органоиды способствуют генетической манипуляции, моделируя патогенез различных заболеваний, включая рак ифиброз 15,16,17. Кроме того, органоиды служат эффективной платформой для скрининга эффективности и токсичности лекарств или клеточныхтерапий 18,19,20,21.
Недавно две независимые группы создали органоидные системы шейки маткичеловека 22,23. Опираясь на эти достижения, мы значительно повысили эффективность культуры органоидов шейки матки и выявили стволовые клетки шейкиматки человека 13. Кроме того, отклеивая шейный эпителий, мы минимизировали включение фибробластов, лежащих под шейным эпителием. Используя шейные органоиды с генетической манипуляцией, мы выявили роль микробных метаболитов и их низших путей в поддержании гомеостаза шейки матки и предотвращении предракового прогрессирования. Таким образом, стандартизированный и оптимизированный протокол для генерации, поддержания и генетической модификации шейных органоидов станет необходимым инструментом для изучения биологии и патологии шейки матки.
В этой статье мы представляем подробный и оптимизированный протокол для генерации и передачи органоидов шейки матки человека. Мы также описываем протокол их генетической манипуляции с помощью электропорации.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Выделение клеток и культура органоидов с использованием шейных маток человека были одобрены и проведены в соответствии со всеми соответствующими этическими нормами внутренними экспертными советами DGIST, Тэгу, Корея, и Национальной университетской больницы Чильгок Кёнгпук, Кёнсанбук-до, Корея (DGIST-20210401-BR-112-01 и KNUCH-2020-12-020-001). Человеческие эктоцервикальные ткани были предоставлены кафедрой акушерства и гинекологии Национальной университетской больницы Чилгок Кёнпук. Здоровые шейные ткани были получены у пациентов, перенесших тотальную лапароскопическую гистерэктомию по поводу доброкачественных маточных заболеваний. Информированное согласие было получено от всех пациентов.
1. Выделение одной клетки из эктоцервикальных тканей
ПРИМЕЧАНИЕ: Этот протокол начинается с образца биопсии человека эктоцервикса примерно 5 мм × 5 мм × 5 мм (рисунок 1).
2. Посев и культивирование эктоцервикальных органоидов
3. Органоидная диссоциация и повторное засеяние
4. Генетическая манипуляция органоидами шейки матки человека с помощью электропорации
ПРИМЕЧАНИЕ: Этот протокол основан на использовании 4D-нуклеофектора Lonza Amaxa и комплекта P4 Primary Cell 4D-Nucleofector X (#V4XP-4032).
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
3D культура органоидов шейки матки человека
Свежеизолированные человеческие эктоцервикальные ткани диссоциировались на отдельные клетки в указанном порядке, после чего они покрывались поверх 24-колодцевых вставок и культивировались для образования шейных органоидов, как описано в данном протоколе (Рисунок 1). Человеческие шейные органоиды вырастают до 500 мкм в диаметре отдельных клеток за 2 недели (
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
В этой рукописи мы описываем протокол установления и передачи человеческих шейных органоидов. Мы также предлагаем протокол генетической манипуляции с ними, что значительно продвигает изучение биологии и патологии шейки матки. Хотя мы оптимизировали протокол специально для шейных органоидов матки матки, наш протокол можно применить к другим органоидным системам с небольшими изменениями.
Необходимая информация для установления и оптимизации культуры органоидов в...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Эта работа была поддержана грантом Министерства здравоохранения и социального обеспечения (RS-2024-00439434 для Y. Jeong).
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| P4 Primary Cell 4D-нуклеофектор X-комплект | Лонза | V4XP-4032 | |
| 96-ячественная ультранизкоопределённая пластина крепления | SPL | 39796 | |
| Клеточное сито 40 и микро; m | SPL | 93040 | |
| 50 мл конической трубки 500 в коробку | SLP | SPL50050 | |
| 15 мл конической трубки | Сарштедт | 62.554.502 | |
| Трубка CryoPure 1,8 мл — белый | Сарштедт | 72.379P | |
| 37 градусов; C, 5 % CO2 Инкубатор | Эппендорф | 9734IQ905476 | |
| Вставка для клеточной культуры | SPL | 37024 | |
| Amaxa 4D-нуклеофектор | Лонза | AAF-1003X | |
| Блокирующий буфер (2% BCS в DPBS) | Gibco / Welgene | BCS: 26010074; DPBS: LB001-02 | |
| Порошок Dispase II | Gibco | 17105041 | |
| ДНКа I | Энзимомика | M059L | |
| Матригель | Корнинг | 356231 | |
| Буфер лизиса эритроцитов | Biosesang | R2015 | |
| TrypLE Express | Gibco | 12605 | |
| Буфер для мойки (HBSS) | JBI | BL003-1 | |
| Продвинутый DMEM/F12 | Gibco | 12634028 | |
| Добавка GlutaMAX | Gibco | 35050-061 | |
| Penicillin– стрептомицин | Biowest | L0022-100 | |
| HEPES | Gibco | 15630-080 | |
| Дополнение B27 | Gibco | 17504044 | |
| Ноггин | PeproTech | 118214 | |
| N-ацетил-l-цистеин | Sigma | A9165 | |
| Y-27632 | Технологии STEMCELL | 72307 | |
| FGF2 | PeproTech | 100-18B-50UG | |
| FGF7 | PeproTech | AF-100-19-250UG | |
| A83-01 | Селлекхем | S7692 | |
| Форсколин | Sigma | F6886 | |
| Нейрегулин 1 | PeproTech | 100-03-50UG | |
| NGF | PeproTech | AF-450-01-100UG | |
| R-spondin | Синобиологические | 11083-HNAS | |
| HGF | Peprotech | 100-39H-250ug | |
| FGF10 | Peprotech | 100-26 | |
| петридиш 35 мм | SPL | 10035 | |
| <рецепт сильной>органоидной среды | |||
| <стронг>Имя | <Сильный>Рота | каталожный номер | <сильная>концентрация |
| Продвинутый DMEM/F12 | Gibco | 12634028 | |
| Добавка GlutaMAX | Gibco | 35050-061 | 1 раз |
| Penicillin– стрептомицин | Biowest | L0022-100 | 1 раз |
| HEPES | Gibco | 15630-080 | 10 мМ |
| Дополнение B27 | Gibco | 17504044 | 1x без витамина A |
| Ноггин | PeproTech | 118214 | 100 нг/мл |
| N-ацетил-l-цистеин | Sigma | A9165 | 1 мМ |
| Y-27632 | Технологии STEMCELL | 72307 | 10 мкМ |
| FGF2 | PeproTech | 100-18B-50UG | 50 нг/мл |
| FGF7 | PeproTech | AF-100-19-250UG | 25 нг/мл |
| FGF10 | Peprotech | 100-26 | 100 нг/мл |
| A83-01 | Селлекхем | S7692 | 500 нм |
| Форсколин | Sigma | F6886 | 10 μ M |
| Нейрегулин 1 | PeproTech | 100-03-50UG | 50 нг/мл |
| NGF | PeproTech | AF-450-01-100UG | 20 нг/мл |
| R-spondin | Синобиологические | 11083-HNAS | 100 нг/мл |
| HGF | Peprotech | 100-39H-250ug | 25 нг/мл |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.