$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Поддержание ESC и iGATA4-ESC (нормоксия) и TSC (гипоксия) в соответствующих условиях культуры крайне важно для успешного генерации бластоидов. При выращивании в описании ESC и iGATA4-ESC должны быть практически неотличимыми, образуя средние, круглые и хорошо очерченные колонии через 3 дня. Появление уплощённых колоний или выступающих краёв указывает на зарождающуюся дифференциацию, и такие культуры не следует использовать для формирования бластоидов. ТСК должны образовывать плоские эпителиальные колонии с немного приподнятыми краями и более плоскими центрами. Переросшие или слияние колоний ТСК (обычно после >3 дней в культуре) часто приводят к плохим результатам бластоида (рисунок 1).
При сборке iGATA4-бластоида несколько ранних признаков указывают на успех протокола (рисунок 2A, B). Примерно через 6 часов после агрегации ESC и iGATA4-ESC на дне микроскважин должны быть видны плотные ячеточные агрегаты. Рыхлые агрегаты свидетельствуют о чрезмерном воздействии реагентов для диссоциации клеток, что снижает адгезию между клетками. Переход к следующему этапу (добавление TSC; Раздел 2.4) должен возникать только после наблюдения плотных агрегатов (рисунок 2B, временная точка D0.5). Иммунокрашивание на этом этапе должно демонстрировать однородные агрегаты SOX2⁺ и GATA4⁻ (рисунок 2B, временная точка D0.5).
После добавления ТСК и ночной инкубации должен быть видим единый когезивный агрегат, окружённый клетками CDX2⁺ (рисунок 2B). Наличие крупных, неагрегированных ячеек на поверхности заполнителей часто указывает на остаточные MEF. Загрязнение MEF может снижать эффективность образования бластоидов; поэтому адекватное истощение MEF критически важно для получения преимущественно популяции TSC до агрегирования. Для удаления остатков MEF может использоваться фильтр с ячейками 40 мкм, хотя это может снизить выход TSC. Неполное или чрезмерное покрытие CDX2⁺ можно исправить, скорректируя количество добавленных TSC на микроскважину (рекомендуемый диапазон: 10–15).
После добавления DOX и 8Br-cAMP кариес обычно наблюдается ко второму дню и может сохраняться до третьего дня. При яркой микроскопии полости выглядят как прозрачные, пустые пространства внутри бластоидов (рисунок 2B, C; белая пунктирная линия). Клетки GATA4⁺ появляются вскоре после индукции DOX и постепенно сортируются на поверхность ICM-подобного компартмента (рисунок 2B). Успешное образование бластоида характеризуется высокой эффективностью кавитации (обычно ~80% конструкций на одну агрегационную пластину микроскважин; Рисунок 2D), однослойный наружный эпителий, подобный CDX2⁺ TE, полость, напоминающая бластокоэль, и округлый отсек, похожий на ICM, содержащий клетки, похожие на SOX2⁺ EPI, наложенные клетками, похожими на GATA4⁺ PE (рисунок 2C–E).
Распространённые субоптимальные исходы включают некавитированные структуры, неправильно сформированные бластоиды с несколькими полостями или похожими на ICM-компартменты и колодцы с небольшим количеством структур или клеточных обломков. Хотя ожидается примерно 20% аномальных структур (рисунок 2C), более высокие показатели могут указывать на такие проблемы, как неправильная подготовка ТХ-среды, плохое качество стартовой клетки, отсутствие добавления DOX или 8Br-cAMP в первый день или смещение структур во время изменений среды.
Для применений с высокой пропускной способностью фильтрации необработанные и управляемые скважины должны давать бластоиды, сопоставимые с положительным контролем (рисунок 3A,B). Экспериментальные методы обработки могут влиять на несколько показателей качества, включая размер бластоида (рисунок 3C), эффективность кавитации, общее количество и линейно специфическое количество клеток (рисунок 3D), сортировку ПЭ и общую морфологию (рисунок 3E). Например, обработка кофеином, никотином или этанолом во время образования бластоида приводила к уменьшению структур с низкой эффективностью кавитации, снижению общего количества клеток или ICM, ухудшению сортировки ПЭ и ухудшению морфологии. В отличие от них, увеличение концентрации ветвлённых аминокислот приводило к образованию более крупных, высококавитированных бластоидов с увеличенным количеством клеток и улучшенной морфологией (рисунок 3C–E). Биологическая вариабельность между экспериментами ожидается, что подчёркивает важность включения как бланков, так и контролей носителей в каждый эксперимент.

Рисунок 1: Примеры хороших и низкокачественных WT ESC, iGATA4-ESC и TSC. Brightfield микрофотографии WT ESC, iGATA4-ESC и TSC, показывающих ожидаемую морфологию колоний после 2–3 дней культуры в среде N2B27/2i/LIF (ESC) или TSF4H (TSC). Панель под названием «WT ESC – плохое качество» показывает клетки с неоптимальной морфологией, включая уплощённые колонии с выступающими краями (красные стрелки). Панель «TSC overgrown» показывает объединённые и расширенные колонии TSC после 4 дней культуры. Шкала масштаба: 100 мкм для всех панелей. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой фигуры.

Рисунок 2: Схематическая и ожидаемая морфология iGATA4-бластоидов. Перепечатано из Developmental Cell, том 61, Jorgensen V, Bao M, Junyent S и др., Эффективные модели эмбрионов мышей, полученных на основе стволовых клеток, для экологических исследований, стр. 193–207.e6, Copyright (2025)3, с разрешения Elsevier. (A) Схематическое представление естественного образования бластоцисты у мышей (верх) и моделирования бластоцист, основанных на стволовых клетках, с использованием WT ESC, iGATA4-ESC и TSC.
(B) Микрофотографии, показывающие ожидаемую морфологию и экспрессию маркеров на разных стадиях протокола. Проекция максимальной интенсивности (MIP); пунктирные линии очерчивают полость. Шкала масштаба: 20 мкм. (C) Яркое изображение iGATA4-бластоидов на третий день. Шкала: 100 мкм.
(D) кавитации iGATA4-бластоидов с использованием ТСК, предварительно культивируемых в нормоксии или гипоксии; Агрегаты культивировались в условиях гипоксии. n ≥ 4; Полоски ошибки представляют собой стандартную ошибку среднего. (E) Иммунное окрашивание бластоцистов E4.5 и бластоидов 3-го дня iGATA4-бластоидов для маркеров линии (CDX2, циан; OCT4 — красный; GATA4, зелёный). Проекция максимальной интенсивности (MIP); одна Z-плоскость показана там, где указано. Шкала шкалы: 25 мкм. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой фигурки.

Рисунок 3. Влияние факторов окружающей среды на образование и качество бластоидов. (A) Репрезентативные иммунофлуоресцентные 3D-изображения (вверху) и реконструкции поверхности IMARIS (внизу) iGATA4-бластоидов с использованием факторов окружающей среды (кофеин, никотин, этанол и условия, имитирующие диеты с высоким и низким содержанием белка). Шкалы: 25 мкм для всех изображений. (B) Схема экспериментального рабочего процесса. (C) Диаметр бластоида при различных условиях обработки. Диапазон отражает 10–90-й процентилы; рамки указывают межквартильный диапазон; Линия указывает медиану. Статистический анализ проводился с использованием одностороннего ANOVA с множественными сравнениями. (D) Количественное определение общего числа клеток (серый), трофектодермы (циан), эпифобласт (красный) и примитивного эндодерма (зелёный) клеток в контролируемых и обработанных бластоидах. Полосы символизируют среднее значение; Полоски ошибок представляют стандартное отклонение. Статистический анализ проводился с использованием одностороннего ANOVA с множественными сравнениями. (E) Количественная оценка доли бластоидов, классифицированных как «хорошие» (правильная сортировка по линии с минимальными морфологическими отклонениями), «посредственные» (в основном правильная морфология с незначительными отклонениями, включая неполное сортирование EPI–PE) или «плохие» (сильно аномальная морфология с нарушенной организацией линии) при контроле и лечебных условиях. Статистический анализ проводился с использованием двустороннего ANOVA относительно условий контроля. Для всех панелей — n ≥ 3. Статистическая значимость указывается как *p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001, ****p < 0,0001. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой фигуры.
| СМИ | Реагент | Итоговая концентрация |
| ФК | | |
| DMEM | Н.А. |
| FBS, инактивируемый теплом (iFBS) | 15% |
| GlutaMax | 2 мМ |
| 2-меркаптоэтанол (2-ME) | 0,1 мМ |
| Незаменительные аминокислоты (NEAA) | 1 раз |
| На Пирувате | 1 раз |
| Пенициллин–Стрептомицин | 1 раз |
| N2B27/2i/LIF | | |
| DMEM/F12 | 50% |
| NeurobasalA | 50% |
| Дополнение B27 | 1 раз |
| Дополнение N2 | 0,5x |
| 2-ME | 100 мкм |
| Пенициллин–Стрептомицин | 1% |
| GlutaMax | 2 мМ |
| PD0325901 | 1 мкм |
| CHIR99021 | 3 мкм |
| Мышиный рекомбинантный LIF | 10 нг/мл |
| TSF4H | | |
| Среда Megacell RPMI-1640 | Н.А. |
| iFBS | 20% |
| GlutaMax | 2 мМ |
| На Пирувате | 1 раз |
| Пенициллин–Стрептомицин | 1 раз |
| FGF4 | 25 нг/мл |
| Гепарин | 1 мкг/мл |
Таблица 1: Медиа-рецепты для FC, N2B27/2i/LIF и TSF4H. Рецепты для приготовления сред FC, сред N2B27/2i/LIF и среды TSF4H с окончательными концентрациями.
| Компонент | Итоговая концентрация | Концентрация запасов | Растворитель и хранение | Объём до ~20 мл |
| 8Br-cAMP | 25 мкм | 5 мМ | PBS, храните при -20 °C | 100 мкл |
| CHIR99021 | 3 мкм | 10 мМ | DMSO, храните при -20 °C | 6 мкл |
| DMEM/F12 | Н/Д | Н/Д | Храните при 4 °C | 20 мл |
| FGF4 | 25 нг/мл | 100 мкг/мл | 0,1% BSA в PBS, хранение при -20 °C | 5 мкл |
| Добавка L-аланил-L-глутамин | 2 мМ | 200 мМ | Храните при 4 °C | 200 мкл |
| Гепарин | 1 мкг/мл | 1 мг/мл | PBS, храните при -20 °C | 20 мкл |
| Голотрансферрин | 10,7 мкг/мл | 10,7 мг/мл | DI-воду, хранить при -20 °C | 20 мкл |
| Человеческий TGF-β1 | 15 нг/мл | 20 мкг/мл | 4 мМ HCl + 0,1% BSA, хранить при -20 °C | 15 мкл |
| IL-11 | 30 нг/мл | 25 мкг/мл | 0,1% BSA в PBS, хранение при -20 °C | 24 мкл |
| Инсулин | 19,4 мкг/мл | 9,5 - 11,5 мг/мл | Концентрация зависит от партий, храните при 4 °C | 33,7–40,8 мкл, регулируйте объём в зависимости от содержания запаса. |
| L-аскорбиновая кислота-2-фосфат магний | 64 мкг/мл | 32 мг/мл | DI-воду, хранить при -20 °C | 40 мкл |
| Мышиный рекомбинантный LIF | 10 нг/мл | 10 мкг/мл | PBS + 0,1% BSA, храните при -20 °C | 20 мкл |
| NaHCO3 | 543 мкг/мл | 45,25 мг/мл | DI-воду, хранить при -20 °C | 240 мкл |
| Пенициллин/стрептомицин | 1 раз | 100x | Храните при -20 °C | 200 мкл |
| Селенит натрия | 14 нг/мл | 14 мкг/мл | DI-воду, хранить при -20 °C | 20 мкл |
| Y27632 | 20 мкм | 20 мМ | DMSO, храните при -20 °C | 20 мкл |
Таблица 2: Рецепт медиа для TX. Рецепт для приготовления TX-среды с подробностями о том, как подготовить и хранить малые молекулы и другие реагенты, а также конечные концентрации.