los<em> Ex Vivo</em> Cultura y Reconocimiento de Patrones receptor de estimulación de ratón intestinal organoides
Summary
Aquí, se describe un protocolo para la cosecha, mantener y tratar de ratón pequeñas organoides intestinales con patrones patógenos asociados moleculares (PAMPs) y Listeria monocytogenes, así como énfasis en la expresión génica y las técnicas de normalización adecuados para las proteínas.
Abstract
organoides intestinales primarias son un sistema modelo valioso que tiene el potencial de impactar significativamente el campo de la inmunología de la mucosa. Sin embargo, la complejidad de las características de crecimiento de organoides llevan advertencias importantes para el investigador. En concreto, los patrones de crecimiento de cada individuo organoide son muy variables y crear una población heterogénea de células epiteliales en cultivo. Con tales advertencias, las prácticas de cultivo de tejidos comunes no pueden ser simplemente aplican al sistema organoide debido a la complejidad de la estructura celular. Contando y enchapado basándose únicamente en el número de células, que es común para las células separadas individualmente, tales como líneas celulares, no es un método fiable para organoides menos que se aplique alguna técnica de normalización. La normalización de contenido total de proteínas se hace compleja debido a la proteína de la matriz residente. Estas características en términos de número de células, forma y tipo de célula deben tenerse en cuenta al evaluar con secretadatiendas de campaña de los medios de organoid. Este protocolo se ha generado para establecer un procedimiento sencillo para la cultura y tratar pequeños organoides intestinales con patógenos microbianos y patógenos asociados a patrones moleculares (PAMPs). También hace hincapié en las técnicas de normalización que se deben aplicar al análisis de proteínas se llevan a cabo después de un desafío.
Introduction
La capacidad de la cosecha y organoides cultivo primario se han descrito para el intestino delgado, colon, páncreas, el hígado y el cerebro y son emocionantes avances pertinentes a la comprensión de un fenómeno más fisiológicamente representante para la biología del tejido 1-5. Los primeros métodos que describen la cultura y el mantenimiento de pequeñas organoides intestinales se informó por Sato et al. Fuera del laboratorio de Hans Clevers 1. Con anterioridad a este método, la recolección y cultivo de células epiteliales intestinales primarias demostró ser limitado e ineficaz para sostener el crecimiento de las células epiteliales. Los métodos incluyen la disociación del tejido por medio de incubación con enzimas, como la colagenasa y dispasa, lo que en última instancia conducir a la derivación de células de fibroblastos primarios mezclados 6. Estas condiciones también podrían tener duración limitada en el mantenimiento del cultivo de células epiteliales. Un mínimo o ningún nicho de células epiteliales formarían, como las células epiteliales entrarían en la apoptosis debido a lala falta de factores de crecimiento apropiados o pérdida de la integridad de contacto, denominado anokis 7. El advenimiento del sistema de cultivo 3D-organoide ha proporcionado un método para las células intestinales primarias de cultivo que contenían un espectro de tipos de células intestinales en cultivo sostenido 1. Estos organoides epiteliales tienen ventajas sobre las líneas de células es que son compuestos de varias células diferenciadas, y imitan mejor el órgano que se derivan de 8 in vivo. El proceso para en última instancia "crecer un mini intestinal en un plato" ha demostrado ser una herramienta valiosa para la evaluación de la respuesta del epitelio intestinal bajo diferentes estímulos. La investigación de la interacción de las células intestinales primarias con patrones moleculares asociados a patógenos microbianos (PAMPs) es relevante para el campo de la inmunología como estos patrones moleculares pueden regular diversas respuestas de tanto el anfitrión como microbio 9. No sólo pueden ahora los investigadores explorar estas interacciones con los organoides ratón, peropuede cultivarse a partir de los seres humanos, así como 2. Esta tecnología tiene el potencial de alterar drásticamente la medicina personalizada y es tentador especular acerca de los avances que esta técnica hará posible en un futuro próximo.
El objetivo general de este método es el de proporcionar un protocolo para el cultivo, la expansión, y el tratamiento de organoides intestinales con una variedad de estímulos. Tales estímulos en última instancia, pueden variar de vacunas, PAMPs bacterianas, patógenos vivos, gastrointestinal (GI) y la terapéutica del cáncer. El aislamiento y la cultura de organoides intestinales de ratón ha sido adaptado de Sato et al. Aunque hay ligeras desviaciones del método original, el producto final es organoid cultura aún se logra cuando se sigue este protocolo. Este método se centra en la descripción de una técnica adecuada para la normalización adecuada cuando se trabaja con las estructuras celulares no homogéneos, que deben tenerse en cuenta cuando se realiza un ensayo basado en células nocre oscuro.
Protocol
Representative Results
Discussion
La cultura y el mantenimiento de organoides intestinal es un procedimiento que puede ser dominado por cualquier persona con la técnica de cultivo de tejidos adecuados. Hay sutilezas en pases en comparación con las células que crece en una monocapa más convencional, pero estas sutilezas no son difíciles de superar. Los pasos críticos de este método implican ser capaz de cultivar las organoides a una densidad suficientemente alta para la siembra óptima. Los experimentos deben ser escalados hacia abajo con organoid…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors would like to thank Dr. Sheryl Coutermarsh-Ott, Dylan McDaniel and Bettina Heid for technical discussions. The authors thank Dr. Nanda Nanthakumar for providing the Caco-2 cells. The authors also thank The Multicultural Academic Opportunities Program (MAOP) at Virginia Tech. This work was supported by the National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases Award K01DK092355 (to I.C.A.). The content is solely the responsibility of the authors and does not necessarily represent the official views of the National Institutes of Health.
Materials
| Fetal Bovine Serum (FBS) | Atlanta Biologicals | S11050 | (Section 1,3,6) Or equivalent brand |
| Sorvall Legend XTR Centrifuge | Thermo | (Section 1,3) | |
| DMEM | GE Healthcare | Sh30243.01 | (Section 1,6) For Caco-2 and HEK293 Rspondin1 cells |
| HEK293T-Rspondin1 secreting cell line | (Section 1) Described and modified from Kim, K.A. et al. Lentiviral particles contained RSPO1(NM_138683) ORF cDNA cloned into a pReceiver-Lv105 backbone custom ordered and purchased from GeneCopoeia. | ||
| 50 ml conical tube | Falcon | 352070 | (Section 1) Or equivalent brand |
| T-175 Flask | Corning | 431079 | (Section 1) Or equivalent brand |
| Protein Matrix | Corning | 356231 | (Section 2,3,4,5,6) Matrigel Growth Factor Reduced |
| HyClone Dulbecco's (DPBS) | GE Healthcare | SH30264.01 | (Section 2,3) |
| DMEM/F12 | Life Technologies | 12634-010 | (Section 2,3) Advanced DMEM/F12 |
| Corning 24 Well TC Plates | Corning | 3524 | (Section 2) |
| N2 Supplement 100x | Life Technologies | 17502-048 | (Section 2) |
| B27 without vitamin A 50x | Life Technologies | 12587-010 | (Section 2) |
| Trizol | Life Technologies | 15596-026 | (Section 2) |
| Glutamine Supplement (Glutamax) | Life Technologies | 35050-061 | (Section 2) Can Combine with Advanced DMEM/ F12 |
| HEPES (1 M) | Life Technologies | 15630-080 | (Section 2) Can Combine with Advanced DMEM/ F12 |
| 10ml Serological Pipet | Falcon | 357551 | (Section 2) Or equivalent brand |
| Murine Noggin | Peprotech | 250-38 | (Section 2) Stock = 100 mg/ml |
| N-Acetyl-L-cysteine | Sigma-Aldrich | A9165 | (Section 2) Stock = 1M |
| Recombinant Mouse EGF | Biolegend | 585608 | (Section 2) Stock = 500 mg/ml |
| Rocker Variable | Bioexpres | (Section 3) | |
| dissecting scissors | (Section 3) | ||
| forceps | (Section 3) | ||
| glass slides | (Section 3) | ||
| dissecting tweezers | (Section 3) | ||
| 25 ml Serological Pipet | Falcon | (Section 3) | |
| EDTA | Sigma-Aldrich | SLBB9821 | (Section 3) 0.5M or alternative TC grade EDTA |
| Sterile Petri Dish 100mm x 15mm | Fisher | FB0875712 | (Section 3) Or equal sized TC dish |
| 1ml Syringe | Becton Dickinson | 309659 | (Section 4) |
| Precision Glide Needle | Becton Dickinson | 305120 | (Section 4) 23G x 1 1/4 (0.6mm x 30mm) |
| Flagellin from Bacillus subtilis | Invivogen | tlrl-bsfla | (Section 5,6) |
| Listeria monocytogenes | ATCC | 19115 | (Section 5,6) (Murray et al.) |
| Hemocytometer | Sigma-Aldrich | Z359629-1EA | (Section 5,6)Or equivalent brand |
| BBL Brain Heart Infusion Agar | Becton Dickinson | 211065 | (Section 5) |
| Bacto Brain Heart Infusion | Becton Dickinson | 237500 | (Section 5) |
| Caco-2 | ATCC | HTB-37 | (Section 6) |
| Trypsin | gibco | 25200056 | (section 6) |
| Methanol | Fisher | A412-4 | (Section 6) |
| SpectraMax M5 | Molecuar Devices | (Section 6) | |
| 96 Well Assay Plate | Corning | 3603 | (Section 6) Black Plate, Clear Bottom TC treated |
| Nuclear Staining Dye | Life Technologies | H1399 | (section 6) Hoechst 33342 |
| T-75 Flask | Corning | 430641 | (Section 6) Or equivalent brand |
| 15 ml conical tube | Falcon | 352096 | (Section1,3) Or equivalent brand |
| 1.7 ml polypropylene tube | Bioexpress | C-3262-1 | Or equivalent brand |
| Quick-RNA MiniPrep | Zymo Research | R1054 | Or equivalent brand |
| TNF-alpha | Applied Biosystems | Mm 00443260_g1 | Taqman gene expression assay kit |
| IL-6 | Applied Biosystems | (Mm 00446190_m1 | Taqman gene expression assay kit |
| IL-1beta | Applied Biosystems | Mm 00434228_m1 | Taqman gene expression assay kit |
| IL-18 | Applied Biosystems | Mm 00434225_m1 | Taqman gene expression assay kit |
| 18s | Applied Biosystems | Hs 99999901_s1 | Taqman gene expression assay kit |
| 7500 Fast Real Time PCR System | Applied Biosystems | ||
| Nexus gradient Mastercycler | Eppendorf | ||
| TaqMan Fast Universal PCR Master Mix | Life Technologies | 4352042 | |
| High Capacity cDNA Reverse Transcription Kit | Life Technologies/Applied Biosystems | 4368814 | |
| Fast Optical 96-Well Reaction Plate, 0.1 mL | Life Technologies/Applied Biosystems | 4346907 | |
| Recombinant Mouse R-Spondin 1 Protein | R&D Systems | 3474-RS-050 | 500 ng/ml |
| chloroform | Sigma-Aldrich | C7559 |
References
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