Summary
אנו מראים שיטה של נקרופסי וניתוח של מודלים של סרטן הערמונית העכבר, התמקדות בניתוח גידול בערמונית. פרוטוקול צעד אחר צעד עבור דור של גידול בבלוטת הערמונית העכבר מוצג גם.
Abstract
שיטות המבוססות על הומוולוגי מחדש לשנות גנים יש לקידום משמעותי מחקר ביולוגי. מודלים של עכברים מהונדסים גנטית (GEMMs) הם שיטה קפדנית לחקר התפתחות היונקים והמחלות. המעבדה שלנו פיתחה מספר GEMMs של סרטן הערמונית (PCa) כי חוסר הבעה של אחד או מספר גנים מדכא הגידול באמצעות אתר ספציפי-loxP recombinase מערכת ומקדם הערמונית ספציפי. במאמר זה, אנו מתארים את השיטה שלנו נקרופסי של אלה PCa GEMMs, בעיקר התמקדות בניתוח של גידולים בערמונית העכבר. שיטות חדשות שפותחו במהלך העשור האחרון הקלו את התרבות של תאים האפיתל-הנגזרים למודל מערכות איברים בתחום החוץ בשלושה מימדים. כמו כן, אנו מפרטים שיטת התרבות התא 3D כדי לייצר אורגנואידים הגידול של העכבר PCa GEMMs. טרום קלינית מחקר הסרטן נשלט על ידי תרבות התא 2d ו קו הנגזר או החולה מודלים מבע. שיטות אלה חסרות מיקרואקולוגיה הגידול, מגבלה של שימוש בטכניקות אלה במחקרים קדם-קליניים. GEMMs הם יותר מבחינה פיזיולוגית-רלוונטי להבנת tuמוריגנזה התקדמות הסרטן. התרבות האורגאידית של הגידול היא מערכת מודל מבחנה כי לכידה של ארכיטקטורת הגידול ומאפייני השושלת של התא. בנוסף, 3D שיטות תרבות התא לאפשר צמיחה של תאים נורמליים להשוואה לתרבויות תאים סרטניים, אפשרי לעתים נדירות באמצעות 2D טכניקות תרבות התא. בשילוב, השימוש בתרבות תא של GEMMs ו 3D במחקרים קדם-קליניים יש את הפוטנציאל לשפר את הבנתנו את הביולוגיה של סרטן.
Introduction
מאז סוף שנות ה-80, היכולת לשנות גנים על ידי שילוב מחדש של הומוולוגי התקדמה מאוד במחקר של מערכות ביולוגיות1. Inducible, רקמה-, או תא ספציפי מערכות קידום האתר recombinases ספציפי, כגון היצור-loxp, יש מחקרים גנטיים מתקדמים על ידי הקלה על שליטה על שינויים גנטיים הן זמנית ו מרחב2,3, ד. השילוב של אסטרטגיות גנטיות אלה יצר מגוון רחב של מערכות מודל ניסיוני5,6,7.
מודלים של עכברים מהונדסים גנטית (GEMMs) הם כלי אינטגרלי כדי להעריך כיצד גנים בודדים או קבוצות של גנים משפיעים על פיתוח ומחלות היונקים. במחקר טרום קלינית לסרטן, GEMMs הם השיטה הפיזיולוגית ביותר הרלוונטית וקפדני ללמוד פיתוח סרטן, התקדמות, וטיפול8. המעבדה שלנו מתמחה בהפקת ואפיון של GEMMs סרטן.
הסרטן המאובחנים ביותר בקרב גברים בארצות הברית הוא סרטן הערמונית (PCa). רוב המטופלים עם PCa יש סיכון נמוך מחלה וסבירות גבוהה של הישרדות, אבל שיעורי הישרדות ירידה דרסטית כאשר המחלה מאובחנת בשלבים מתקדמים או אם טיפול הורמונלי ממוקד גורם התקדמות אגרסיבי, לא לריפוי PCa תת-סוגי9,10. המעבדה שלנו פיתחה GEMMs המשתמשים האללים של אחד או יותר גנים מדכא הגידול. שילוב ואובדן של הביטוי הגנטי מדכא הגידול מתרחשת במיוחד בבלוטת הערמונית, כי הצגנו transgene עם recombinase במורד הזרם של היזם פרוסין מופעל רק בתאי אפיתל הערמונית11, 12. יש לנו גם לגדל את ה-gemms שלנו להכיל את הכתבת שלנו שנקרא מקרא mT/mG, אשר משרה ביטוי חלבון פלורסנט העגבנייה בתאים חסרים היצורים הירוקים חלבון פלורסנט (gfp) ביטוי בתאים עם היצור13. בעוד המצגת של שיטה זו ותוצאות הנציג שלנו להראות GEMMs אנו לומדים במעבדה שלנו, פרוטוקול זה ניתן להשתמש כדי לייצר סרטן הערמונית אורגנואידים מכל מודל העכבר. עם זאת, כפי שנדונו בפירוט בסעיף התוצאות הנציג שלנו, הבחנו כי מאפייני הגידול מסוימים הם אופטימליים עבור הדור סרטן הערמונית אורגאיד.
בעשור האחרון, שיטות חדשות של תאים culturing מרקמות של מוצא אפיתל הובילו להתקדמות משמעותית ביכולתנו לדגמן מערכות איברים בתחום החוץ מבחנה14,15. המושג "3D תרבות התא" יוחסו טכניקות המעורבים בהקמת ושמירה על אורגנואידים, אשר ניתן להגדיר בדרך כלל מבנים העשויים מתאים להרכיב ארכיטקטורה משנית מונע על ידי אברי השושלת הספציפית האיברים מאפיינים16. שיטות חדשות אלה הן ברורות מתרבות התא דו-ממדית הקלאסית בתאים שאינם דורשים טרנספורמציה או התבגרות לצמיחה ארוכת טווח; כך, התרבויות 3D של תאים נורמליים ניתן להשוות לתאים חולים. זה בעל ערך רב במיוחד בחקר הסרטן שבו התרבויות נורמלי בקרת תאים בדרך כלל לא היה זמין. בנוסף, אורגנואידים בצורה ספונטנית ארכיטקטורות רקמה משנית עם סוגי תאים הבדיל כראוי, מה שהופך אותם מערכת מודל טוב יותר להבין סרטן באופן מתורבת מאשר 2D קווי התא17. המעבדה שלנו יצרה שורות 3D אורגאיד מבעיית הגידול מבודדים PCa שלנו GEMMs כדי להשלים את הנתונים שלנו vivo ולבצע ניסויים אשר לא יהיה ריאלי ב-GEMMs.
במאמר זה, אנו מציגים פרוטוקולים כתובים וחזותיים עבור נקרופסי השלם של PCa GEMMs, כולל ניתוח של הערמונית ברורים העכבר נגעים גרורתית. אנו לתאר ולהראות צעד אחר צעד שיטה ליצירת אורגנואידים מפני גידולים בערמונית העכבר מבוסס על פרוטוקול שפורסם בעבר על-ידי Drost et al. עבור הנובעות אורגנואידים מרקמת הערמונית נורמלי עכבר אפיתל18.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
הליכים בעלי חיים המתוארים כאן בוצעו באישור של הוועדה לטיפול בבעלי חיים מוסדיים (IACUC) במחלקה למשאבי בעלי חיים במעבדה, מרכז הסרטן ברוזוול, באפלו, ניו יורק.
הערה: עכברים זכרים להיות גזור לבודד וגדלת או גידולים הערמונית עבור דור של אורגנואידים צריך לפחות להגיע לגיל של בגרות מינית-כ 8-10 שבועות של גיל. גילאים ספציפיים של עכברים יכולים להשתנות בין המחקרים. גורמים מסוימים לשקול בעת בחירת גיל כוללים שינויים תלויי גיל באוכלוסיות של תאי הערמונית, ביטוי תלוי הגיל של טרנסגנים ספציפיים מונחה היזם המקדם, ושיעור של התקדמות גידול הערמונית ב-GEMM מסוים.
1. חיתוך והדמיה של העכבר הגידול וגידולים גרורתית
- הכנות
- להשיג כלי ניתוח סטרילי הכרחי. אזור לנתיחה הבמה על משטח סטרילי נקי עם הסרגל 15 ס מ, איזון דיוק, האיזון האנליטי, בקבוק ספריי עם 70% אתנול, מלוחים באגירה פוספהו (PBS), מגבות נייר.
-
הכנת פתרונות קבע עבור איברים ועצמות הקרביים לא לשמש דור אורגנואיד
- לאיברי הקרביים: הכינו 4% פאראפורמלדהיד (בכיוון הבמה) ב-PBS. עבור עכבר אחד, להפוך 20 מ ל של 4% בתחתית, סדרת מחלקים לתוך 2 15 מ"ל צינורות חרוטי ולשמור בטמפרטורת החדר עד השימוש.
- עבור עצמות ארוכות: לאורך 10 מ ל של 10 מ"ל מתוצרת באגירה נייטרלית (NBF) ב-1 15 mL ולשמור בטמפרטורת החדר עד השימוש.
- השג מנות 10 ס מ ללא טיפול ומילוי עם PBS שאינה סטרילית — אלה ישמשו כמכלים זמניים עבור איברים במהלך ניתוח עדין באמצעות מיקרוסקופ לנתיחה.
הערה: כלים סטריליים משמשים לניתוח רקמות ליצירת אורגנואידים. כלים לא-סטריליים משמשים לחיתוך ולחיתוך ראשוני של הגפיים האחוריות.
- המתת חסד
- המתת חסד העכבר על ידי CO2 חנק באמצעות 2.0 L/min קצב זרימה עבור 5 דקות. להסיר את העכבר מהכלוב ולבצע פריקה צוואר הרחם. השתמש במאזן המדויק כדי למדוד את משקל הגוף והשיא של העכבר.
- הניחו את העכבר על גבי מגבת נייר ומזרחה על משטח הניתוח בצד השני של העכבר ופונים החוצה מהחוקר. מוספית העכבר על הלוח על ידי מתיחה החוצה איבריו ופירסינג כל הכפות האחוריות ואת כפות הרגליים עם מחט חד פעמית אחת.
- באמצעות בקבוק ספריי, לחצי את הפרווה של העכבר עם 70% אתנול. באמצעות מספריים ניתוח לא סטרילי מלקחיים ישרים, צביטה ממש מעל הפין של העכבר ולעשות חתך קטן דרך הפרווה בלבד.
- המשיכו בחתך האמצע עד לצוואר העכבר דרך הפרווה בלבד. הפוך חתכים דו-צדדיים מנקודת החתך הראשוני דרך המישור הגחוני של העכבר דרך הפרווה בלבד.
- אחוז בפרווה ובזהירות משוך אותו הרחק מהעור של העכבר. הצמד את הפרווה ללוח כדי לאפשר גישה הן חללים בבטן החזה.
- הוצאת מערכת הפרדה של גברים ואורואברי
- באמצעות מספריים לחיתוך סטרילי מלקחיים ישרים, לחתוך בזהירות דרך העור על 0.75 ס מ מעל הרקטום. המשך החתך באמצע הדרך אל החזה מבלי להפריע כל איבר בחלל הבטן. בזהירות למשוך את העור משם להצמיד את הלוח כדי לחשוף את כל חלל הבטן.
הערה: אל תאפשר למכשירים אלה לגעת בחלק החיצוני של העכבר או בכל משטח באזור האחסון הזמני, מכיוון שניתן להשתמש ברקמות אלה כדי ליצור אורגנואידים. - לנתח את המערכת באיברי המין ואיברים אחרים לפי התרשים באיור 1א, עם מספרים המציינים את הסדר האיברים יוסרו מן העכבר.
- למצוא את שלפוחית השתן, ואז לתפוס את משטח השומן לשמאל או לימין למשוך כלפי מעלה כדי לחשוף את האשך. בזהירות לנתח את האשך משאר האזור האורואיברי ולשים בצד. . תעשה את אותו הנוהל בצד השני
הערה: השגת איכות רקמות אופטימלית ואפיון הגידול המפורט של גידולים בערמונית דורש כי האזור האורואיברי כולו יוסרו מהעכבר בגוש19. מומלץ להסיר תחילה את האזור האורואיברי (איור 1א). - לתפוס את שלפוחית השתן ובזהירות למשוך למעלה כך האזור אורואיברי מרים יחד, חשיפת השופכה מתחת. בזמן החזקת שלפוחית השתן, המזרח את המספריים כך שהם נגד החלק התחתון של הערמונית על גבי וחותכים את השופכה. כל האזור האורואיברי. ישחרר מחלל הבטן
- שים את האזור האורואיברי בצלחת 10 ס מ מלא עם PBS. אם עדיין מלא שתן, לנקז את שלפוחית השתן על ידי יצירת חתך קטן. באמצעות האיזון האנליטי, שוקלים את המערכת והשיא באיברי המין.
- באמצעות מספריים לחיתוך סטרילי מלקחיים ישרים, לחתוך בזהירות דרך העור על 0.75 ס מ מעל הרקטום. המשך החתך באמצע הדרך אל החזה מבלי להפריע כל איבר בחלל הבטן. בזהירות למשוך את העור משם להצמיד את הלוח כדי לחשוף את כל חלל הבטן.
- הפקת בלוטות לימפה אגן, טחול, כבד, כליה, ריאות, שוקה, ועצם הירך
- הסרת המערכת האורואיברי חושפת את בלוטות הלימפה באגן, ממוקם ממש מאחורי המערכת אורואיברי (איור 1א) ומשני צדי עמוד השדרה. בלוטות הלימפה יהיה רק גלוי אם הם מכילים נגעים גרורתית או אם יש דלקת מקומית. אוריינט מלקחיים ישר מתחת לצומת לימפה למשוך עד להסיר את הצומת לימפה. . תעשה את אותו הנוהל בצד השני
- לתפוס את הרקטום עם מלקחיים ישר לחתוך. משוך על הרקטום כדי לפענח את המעי הגס כולו המעי הדק, מחפש נגעים גרורתית בבלוטות הלימפה מצע. כאשר מעי כולו מוסר, להמשיך למשוך את התריסריון כדי לחשוף את הקיבה. חותכים את הוושט כדי להסיר לחלוטין את הבטן ולהשליך. אם נגעים גרורתית בבלוטות הלימפה נצפו, בזהירות לנתח את המעי ולאחסן בצלחת 10 ס מ של PBS.
- חשיפת והסרת הקיבה תמשוך את הטחול מהצד השני של הבטן (איור 1א). להסיר את הטחול ומקום 4% בכיוון החול. הטחול משמש בקרת מכתים עבור hemotoxylin כפי שהוא מאוד סלולרי.
הערה: רקמות הקרביים לא לשמש דור אורגאיד יהיה קבוע לילה ב 4% בכיוון הערוץ, שטף עם PBS, ולאחר מכן הניח 70% אתנול. - הסר את הכבד בחלק העליון של הבטן (איור 1א). מבוסס על עומס גרורתי בכבד, האונות האישיות ניתן לגזור, או את הכבד כולו ניתן להסיר על ידי חיתוך בזהירות לאורך הסרעפת. (אל תחתוך את הסרעפת בשלב זה). מניחים את הכבד בצלחת 10 ס מ של PBS.
- הסרת הכבד תחשוף לחלוטין את הכליות משני צדי עמוד השדרה (איור 1א). הסר את הכליות — יחד עם בלוטות הלימפה בכליות, אם הצמתים יש נגעים גרורתי — על ידי הצבת מלקחיים ישר מתחת לכליה ומושך. . תעשה את אותו הנוהל בצד השני
- כדי לחשוף את חלל החזה, לחתוך בזהירות את הסרעפת לאורך הצלעות. פירסינג הסרעפת תשחרר את הלחץ השלילי בחלל החזה ולחשוף את הלב והריאות (איור 1א).
- לתפוס את עצם החזה ולמשוך עד לפתוח את החלל החזה עוד. להתבונן הפנים הגגעי של חלל החזה לאורך כלוב הצלעות עבור נגעים גרורתי בבלוטות הלימפה בחזה ונתח, אם קיים.
- לחתוך את כלוב הצלעות הגחוני. כדי לגשת ללב ולריאות , תפוס את הלב. השוך למעלה וחתוך מתחת לריאות כדי להסיר במלואו את הלב והריאות בגוש, לחתוך את כל כלי הדם הקדמי ואת קנה הנשימה. מניחים את הרקמה ב-PBS ובזהירות להסיר את הלב מבלי לפגוע רקמת הריאות או נגעים גרורתית ריאה.
- לקחת את הלא סטרילי מלקחיים ישר לבתר את המספריים ולחתוך את הרגל האחוריות בראש עצם הירך. החזיקו בזהירות את עצם הירך והסירו את הרגל האחוריות מהפרווה.
- הניחו את הרגל האחוריות על מגבת נייר והחזיקו ברגל האחוריות. השתמש להב תער קצה אחד כדי לגנוז/לחתוך את כל השריר ואת רקמת החיבור מן השוקה ואת עצם הירך. להסיר את עצם הירך מתוך השוקה ידי חיתוך האחורי של צלחית ולהסיר את השוקה על ידי הסרת כף היד האחוריות. הניחו את השוקה ואת עצם הירך ב -10% NBF. . תעשה את אותו הנוהל בצד השני
הערה: לצורך בחינת העצמות הארוכות של העכבר עבור נגעים גרורתית, הפיבולה אינו צריך להיות שלם. העצמות הארוכות יתוקנו ב-10% NBF למשך שבוע, ולאחר מכן הפכה באמצעות פתרון EDTA נייטרלי20. לאחר שלושה שבועות, העצמות יועברו 70% אתנול. - לאחר הסרת הגפיים האחוריות, לקחת את האוזן או חיתוך הזנב לצורך הקלדה עתידית. להיפטר גווייה העכבר ואת כל הרקמה לא להיות קבוע או משמש לדור אורגאיד.
- חיתוך של גידול בלוטת הערמונית
הערה: חיתוך של אונות הערמונית העכבר ניתן להשיג רק באמצעות מיקרוסקופ מבתר19. עם זאת, העומס גידול בערמונית יכול להיות גבוה כל כך האונות הפרט לא ניתן להבדיל, ניתוח יכול להתבצע ללא מיקרוסקופ. עם זאת, הפרוטוקול המלא לניתוח של אונות הערמונית הפרט מתואר להלן.- מניחים את האזור האורואיברי בצלחת 10 ס מ של PBS תחת מיקרוסקופ מבתר ומכוון את הצד הגחוני למעלה עם שלפוחית השתן ושלפוחיות הזרע הפונה החוצה מן החוקר. כל מניפולציה של אזור אורואיברי צריך להיעשות באמצעות כלי סטרילי.
- להעריך את הפנוטיפ הכללי של גידול הערמונית-סביר ביותר, או הגידול מלא נוזל או מוצק יהיה נצפתה PCa GEMMs (איור 2א, ב).
הערה: נוזל מלא גידולים ממוקמים לעתים קרובות באזור הערמונית הקדמי (איור 2א). גידולים מלאים נוזלים מורכב בעיקר רקמת חיבור עם רכיבים אפיתל מצומצם — ולכן גידולים אלה אינם אופטימליים עבור הדור האורגאיד בגלל המספר הנמוך של תאים אפיתל הגידול, כפי שיידונו בתוצאות הנציג סעיף. - אם מילא גידולים נוזלים נמצאים, לתקוע חור קטן בגידול. הניחו את האזור האורואיברי במנה חדשה של 10 ס מ של PBS.
- קח זוג מלקחיים ישר ביד שאינה דומיננטית מלקחיים מעוקל ביד דומיננטי. הפוך את האזור האורואיברי לפנים האלה. חפשו את אזור הערמונית האבומני (איור 1B), אשר ניתן לזהות על ידי צבע ורוד/אדום של השופכה. לתפוס את השופכה ולהחזיק בחוזקה כדי לתמרן את הרקמה אורואיברי עם מלקחיים מעוקל.
הערה: במהלך ניתוח הערמונית, תמיד לשים לב למיקום של שלפוחית השתן, כמו זו היא הדרך הפשוטה ביותר לאתר את האונות הערמונית הפרט (איור 1B).
- הסרת רקמת הערמונית מהאזור האורואיברי
- בעוד שהוא עדיין על הפנים האלה של האזור האורואיברי, למצוא את הבסיס של הזרע שלפוחית. הסר בזהירות את שלפוחית הזרע ולהשליך. בצע את אותו ההליך בצד הנגדי.
הערה: הימנע מפני שלפוחית הזרע, כמו זה ישחרר נוזל הפרשה דביק ואטום אשר מפריעה לניתוח הערמונית. אם שלפוחית הזרע מנוקב, להעביר את האזור אורואיברי הנותרים כדי 10 ס מ הצלחת חדש עם PBS טרי. - להסיר ולמחוק את הזרע ואת רקמת השומן הרבה והחיבור ככל האפשר באמצעות הצד המעוקל של מלקחיים.
- בעוד מחזיק בחוזקה את אזור הערמונית/השופכה האבובית, להשתמש זוג מספריים בסדר, הצביע כדי להסיר את שלפוחית השתן מן השופכה.
- בעוד שהוא עדיין על הפנים האלה של האזור האורואיברי, למצוא את הבסיס של הזרע שלפוחית. הסר בזהירות את שלפוחית הזרע ולהשליך. בצע את אותו ההליך בצד הנגדי.
- בידוד של אונות הערמונית הפרט
- אתר את הערמונית הקדמית (איור 1B). להבטיח להחזיק בחוזקה את אזור הערמונית האבו-בי/השופכה עם מלקחיים ישר. הסר את אזור הערמונית הקדמי על ידי האוחז ישירות את הרקמה עם הצד המעוקל של מלקחיים ובחוזקה מושך אותו הרחק שלפוחית השתן ואת שאר הערמונית. . מניחים את הרקמה בערוץ הPBS
הערה: עבור כל אזורי הערמונית, מספריים מבתר עשוי להידרש כדי להסיר את הרקמה, בהתאם לגודל של הגידול. - אתר את אזור הערמונית הגחוני (איור 1B). הסר את אזור הערמונית הגחוני באותו אופן כמו בשלב 1.5.7.
- בשלב זה של הניתוח, רק את אזורי הערמונית לרוחב והראש צריך להיות נוכח, בעוד אזור הערמונית האבובית עדיין נתפס על ידי מלקחיים ישרים. העריכו את אזורי הערמונית הצדדיים והצדיים (איור 1B). אם האזור לרוחב ניתן להבדיל מהאזור הצדדי, להסיר את אזור הערמונית לרוחב כפי שמתואר בשלב 1.5.7. עשה את אותו ההליך בצד הנגדי.
- הסר את אזור הערמונית הגבי כמתואר בשלב 1.5.7. מניחים את אזור הערמונית האבובית ב 4% כדור הארץ, כמו המבנה שלה בתוך רקמת השרירים של השופכה עושה את זה לא מתאים לדור אורגנואיד.
- אתר את הערמונית הקדמית (איור 1B). להבטיח להחזיק בחוזקה את אזור הערמונית האבו-בי/השופכה עם מלקחיים ישר. הסר את אזור הערמונית הקדמי על ידי האוחז ישירות את הרקמה עם הצד המעוקל של מלקחיים ובחוזקה מושך אותו הרחק שלפוחית השתן ואת שאר הערמונית. . מניחים את הרקמה בערוץ הPBS
2. הדור של אורגנואידים תלת-ממד מרקמת סרטן הערמונית
הערה: איור 3 מראה תיאור ציורי של ההליך עבור דור של אורגנואידים הגידול.
- כנה
- הכנת מדיה הערמונית אורגאיד של העכבר על פי Drost et al.18 עם השינויים הבאים. השתמש במדיום ממוזג במקום בחלבונים רקומביננטי עבור ראש ו-R-החתן ולהשתמש בריכוז הסופי של 1% (v/v), במקום 10%, עבור שני מדיום ממוזג ו-R-החתן.
הערה: תאים HEK293 באופן בלתי נשכח עם העכבר הראש-Fc או העכבר Rspo1-Fc משמשים כדי לייצר מדיום או R-החתן ממוזג, בהתאמה. התאים האלה היו מתנה מהמעבדה. של קלווין קואו באוניברסיטת סטנפורד - הכנת פתרון העיכול בצינור 15 מ ל על ידי דילול 20 מ"ג/mL קולגן השני עם מתקדם DMEM/F12 (+ +) מדיה לריכוז הסופי של 5 מ"ג/mL. הוספת Y-27632 רוק מעכבי לתמיסה הקולגן השני בריכוז הסופי של 10 μM.
הערה: היחס של מאגר העיכול לרקמות הוא 1 מ ל ל 50 מ"ג, שבו אנו משתמשים על פי Drost ואח '18.
- הכנת מדיה הערמונית אורגאיד של העכבר על פי Drost et al.18 עם השינויים הבאים. השתמש במדיום ממוזג במקום בחלבונים רקומביננטי עבור ראש ו-R-החתן ולהשתמש בריכוז הסופי של 1% (v/v), במקום 10%, עבור שני מדיום ממוזג ו-R-החתן.
- מינסינג והעיכול של רקמת הגידול
- במכסה של תרבות התא, מניחים רקמת גידול הערמונית בצלחת התרבות 10 ס מ סטרילי, נתח ומתעלם רקמת נמק.
- האוהב את הרקמות הנותרות סרטן הערמונית לתוך 1 מ"מ3 קוביות על ידי החזקת חתיכות הרקמה עם מלקחיים מעוקל סטרילי חיתוך עם מספריים לחיתוך.
- מניחים את חתיכות הגידול טחון בצינור 15 מ ל עם מאגר העיכול על-ידי סקובי אותם עם הצד המעוקל של המלקחיים. לעכל את רקמת הגידול ב 37 ° c עם טלטול עבור 1.5 כדי 2 h. בדוק התקדמות העיכול כל 20 דקות.
הערה: בשלב זה, להוציא לפחות 2 מ ל של מטריצה מ-20 ° c האחסון וההפשרה על הקרח. 1 מ"ל מטריקס של מטריצה לוקח כ 3 h כדי להפשיר. - לאחר העיכול רקמות, שפופרת צנטריפוגה ב 175 x g עבור 5 דקות ב 4 ° צ' כדי ליצור גלולה תא.
- הסר את הסופרנטאנט, קפיצי את הצינור כדי לשחרר את הגלולה התא, ולהשעות מחדש את הגלולה בתא 1 מ ל של טריפסין טרום התחממות בתוספת עם 10 μM Y-27632 סלע מעכבי. שים את הצינור באמבט מים בגודל 37 ° c במשך 5 דקות.
- לאחר הדגירה, פיפטה למעלה ולמטה 5 פעמים עם P1000 tip סטנדרטי. החזר את הצינור ל 37 מעלות צלזיוס לאמבט מים לעוד 5 דקות וחזור על שלב 2.2.6.
הערה: בשלב זה בהליך, לחמם את הצלחת התרבות 6-הטוב תא התאים על ידי הכנסתו לתוך 55 מעלות צלזיוס.
- ספירת תאים והשעיה מחדש במטריצה
- לשטוף את התאים על ידי הוספת 9 מ ל של קר הוספה/F12 (+ + +) ו צנטריפוגה את הצינור ב 175 x g עבור 5 דקות ב 4 ° c.
- לאחר צנטריפוגה, להסיר את supernatant, קפיצי את הצינור כדי לשחרר את הגלולה, ולשטוף את התאים שוב על ידי הוספת 10 מ ל הקרה הוספה/F12 (+ + +). צנטריפוגה את הצינור ב 175 x g עבור 5 דקות ב 4 ° c.
- לאחר צנטריפוגה, להסיר את supernatant, קפיצי את הצינור כדי לשחרר את הגלולה, להשעות מחדש את התאים ב 1 מ ל של הוספה/F12 (+ + +), ולספור את מספר התאים באמצעות הומוציטוטומטר לפי השגרה הסטנדרטית.
- שבעה עד שמונה כיפות להתאים בבאר אחת של 6 היטב צלחת כאשר אורגנואידים מצופים במטריצה באמצעות אופנה טיפה. כ 200 μL של מטריקס יפיק 7-8 כיפות. להחליט כמה בארות של אורגנואידים יש צורך למטרות ניסיוני בעתיד לחשב את נפח המטריצה הנדרשת. לאחר מכן, לחשב את עוצמת הקול של הפתרון המכיל תא צריך להיות ריכוז סופי של 1.0 x 106 תאים/mL של מטריקס.
- לאחר ספירת תאים, צנטריפוגה ב 175 x g עבור 5 דקות ב 4 ° c. הסר את הסופרנטאנט, קפיצי את השפופרת כדי לשחרר את הגלולה, והשהה מחדש את התאים בנפח של מטריצה שחושבה בשלב 2.3.4.
הערה: מטריקס נשארת בצורת נוזל רק ב -4 ° c; לשמור על מטריקס צינורות ופתרונות תא מטריצה על הקרח בכל עת.
- כיפות מטריצה ושימוש במדיה
- לערבב מטריקס-תא פתרון עם P200 pipet כדי להפיץ באופן שווה את התאים מבלי להציג בועות. להסיר את הצלחת 6-היטב התרבות מהאינקובטור 55 ° c.
- בזהירות פיילט 200 μL של פתרון תא מטריצה ושחרר במהירות את הפתרון לתוך באר כדי ליצור כיפות.
- חזור על שלב ה2.4.2. עד שהוא מושקע בנפח של פתרון תא מטריצה. הניחו לכיפות לגבש את טמפרטורת החדר במשך 2 דקות.
- הפוך את המנה 6-טוב הפוך ולשים את הצלחת לתוך 37 מעלות צלזיוס החממה כדי להמשיך מיצוק עבור 20 דקות.
- לאחר דגירה, להוסיף 2 מ ל של מדיה הערמונית העכבר אורגאיד לכל טוב. הוסף אנדרוגן סינתטי R1881 לכל טוב עבור ריכוז סופי של 1 ננומטר ו-Y-27632 סלע מעכבי לריכוז הסופי של 10 μM. מערבבים בזהירות ומניחים את הצלחת בחממה 37 ° c עבור culturing.
הערה: מדיה התרבות אורגאיד צריך להיות שיושלם עם 10 μM Y-27632 רוק מעכבי עבור רק 1 שבוע לאחר דור אורגנואיד.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
הנציג תמונות נקרופסי של עכבר עם גידול הערמונית העיקרי ממולא נוזל באזור הערמונית הקדמי מוצגים באיור 2א. לעומת זאת, איור 2B, הצגת תמונות מייצגים נקרוסי של עכבר עם גידול מוצק גדול הערמונית העיקרי שבהם אזורי הערמונית בודדים אינם זהים. תמונות לחיתוך פלורסנט להראות את הגידול בערמונית אחיד מתוך איור 2B הבעת gfp, המציין כי התאים גידולים Express היצורים (איור 2ג). רקמה שאינה מבטאת בפועל, כגון שלפוחית השתן, לבטא עגבניה ולכן אינו מבטא את היצורים (איור 2ג). הכבד והריאות מן העכבר מן הדמות 2B יש גידולים גרורתי המבטא gfp, מראה כי הם מקורם בגידול הערמונית העיקרי, והם מוקפים רקמה נורמלית המבטא עגבניות (איור 2ג ). בסופו של דבר, הצומת לימפה האגן מעכבר זה מבטא GFP ולא עגבניות, המציין כי גידול גרורתי זה השיג איבר זה ושרידי רקמות נורמלי לא (איור 2ג).
אנחנו מראים תמונות בדמות 4 של אורגנואידים שיצרנו מגידול בערמונית מוצק. ביום 1, אורגנואידים קטנים מיוצרים, כפי שרואים בתמונות החדות בשלב המייצג. תמונות פלורסנט ביום 1 להראות כי הן עגבניות ו-GFP המבטא תאים נמצאים בתרבות אורגאיד הגידול (חיצים). עם זאת, ביום 7 כאשר אורגנואידים סרטן הערמונית הקימו במלואו, האורגנואידים האלה מבטאים GFP ולא עגבניה. נתונים אלה מראים כי האורגנואידים האלה מקורם בתאי הגידול אשר הביעו את היצורים ולא מתאים אפיתל נורמלי. בעוד אנחנו מרחיבים את. התרבות שלנו למעבר 1 ו -2
באיור 5, אנו מראים תמונות של אורגנואידים שיצרנו גידול הערמונית מלא נוזל. ביום 1, אורגנואידים קטנים יוצרים, ותמונות פלורסנט מראים כי הן התאים עגבניות-ו-GFP לבטא נמצאים בתרבות אורגאיד-בדומה ההתבוננות שלנו ביום 1 עבור אורגנואידים שנוצר מגידול הערמונית מוצק (איור 4). עם זאת, אורגנואידים מגידול הערמונית מלא נוזל לבטא את GFP או עגבניה ביום 7 — המציין כי אורגנואידים יצרו מתאים שאינם מבטאים את היצורים. דפוס זה ממשיך במעבר 1 ומעבר 2, שבו התרבות יש גם עגבניות, ו-GFP הביטוי אורגנואידים. ניתוח נוסף של האורגנואידים האלה הוא מוגבל באופן חמור משום שהקו הוא תערובת של מארגני אפיתל נורמלי ו אורגנואידים הגידול. אנו מאמינים כי נוזל ממולא גידולים הערמונית הם תת אופטימלית בהפקת אורגנואידים הגידול פשוט כי יש אחוז גדול יותר של תאים אפיתל הערמונית נורמלי. מאז הן תאים אפיתל הערמונית נורמלי תאים סרטניים הערמונית הטופס אורגנואידים, הקווים שנוצרו גידולים בערמונית מלא נוזל הם תערובת של נורמלי וסרטן ברקמות. אנו להשיג שורות מאורגאיד טהור הגידול מפני נוזלים מלאים הערמונית גידולים על ידי מיון זרימה עבור תאים GFP-חיוביים ויצירת אורגנואידים מאוכלוסיה זו של תאים. גידולים בערמונית מוצק מורכבים בעיקר של תאים סרטניים, ולכן אורגנואידים שנוצרו גידולים אלה הם אוכלוסייה טהורה יותר של סרטן אורגנואידים ללא מיון מראש של GFP.
איור 1 : צו הניתוח המומלץ שלנו עבור סרטן הערמונית (PCa) מהונדסים גנטית מודלים העכבר (GEMMs) ואנטומיה של הערמונית העכבר. (א) הסדר שאנו ממליצים בפרוטוקול שלנו לבתר את האברים העיקריים מ-PCA gemm. 1. האזור האורואיברי. 2. בלוטות הלימפה האגן. 3. טחול. 4. כבד. 5. כליות. 6. הריאות. 7. שוקה ועצם הירך. (ב) מפה של אזור העכבר האורואיברי ואנטומיה של הערמונית. תמונות פלורסנט של העכבר הישן 12 שבועות המבטא פרוסין-היצור ו- mT/mG הכתב העיתונאי הטרנסגנטית. שלפוחית השתן (BL), שלפוחיות הזרע (SV), הערמונית הקדמי (AP), הערמונית בונגייתי (סמנכ ל), הערמונית לרוחב (LP), בלוטת הערמונית (DP), הערמונית האבופית (PP). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 2 : הנציגה לחיתוך תמונות של סרטן הערמונית (PCa) מהונדסים גנטית מודלים העכבר (GEMMs). (א) חלל הבטן לפני הסרת האזור האורואיברי והאזור האורואיברי עם גידול הערמונית מלא נוזל. (ב) חלל הבטן לפני ההסרה של האזור אורואיברי ואת אזור אורואיברי עם גידול מוצק הערמונית. (C) מייצג עגבניות ותמונות פלורסנט gfp של גידול בערמונית מוצק, כבד, ריאות, והלימפה האגן מ-PCA gemm המפתחת נגעים גרורתית. סרגל בקנה מידה = 5 מ"מ. שלפוחית השתן (BL), הערמונית הקדמי (AP), ו בלוטת הערמונית (DP). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 3 : תרשים זרימה של הפרוטוקול ליצירת אורגנואידים גידול בערמונית. לאחר שהוא מנתח את גידול הערמונית, מטפחת את הרקמה לחתיכות 1 מ"מ. לעכל את חתיכות הגידול בקולגן, לאסוף את התאים, ולעכל בטריפסין כדי להשיג השעיה תא יחיד. לאחר ספירת תאים, השהה מחדש בנפח של מטריצה נדרש עבור 1.0 x 106 תא/מע לריכוז תאים. כיפות הצלחות בכלים באמצעות שיטה מחוכמת. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 4 : תמונות מייצגות מהדור של העכבר גידול אורגנואידים הערמונית מגידול מוצק הערמונית. הניגודיות שלב מייצג, עגבניה, ו-GFP תמונות פלורסנט מיום 1, יום 7, מעבר 1, ומעבר 2 של אורגנואידים שנוצר מגידול מוצק הערמונית העכבר. סרגל קנה מידה = 100 μm. חיצים מציינים תאים בודדים בתמונות פלורסנט. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 5 : תמונות מייצגות מדור של מגוון הערמונית של העכבר אורגנואידים גידול מתמלא נוזל. הניגודיות שלב מייצג, עגבניה, ו-GFP תמונות פלורסנט מיום 1, יום 7, מעבר 1, ומעבר 2 של אורגנואידים שנוצר מתוך נוזל ממולא העכבר גידול הערמונית. סרגל קנה מידה = 100 μm. חיצים מציינים תאים בודדים בתמונות פלורסנט. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
צעדים קריטיים בפרוטוקול לניתוח גידול בערמונית ויצירת אורגנואיד
הסרת רקמת הערמונית וניתוח עדין של הגידול בערמונית העכבר הוא חיוני עבור הדור האופטימלי של הסרטן אורגנואידים מאז הן תאים אפיתל שאינם הערמונית תאים אפיתל הערמונית נורמלי לייצר אורגנואידים. עבור גידולים בערמונית מוצק במיוחד, זה חיוני כדי לבודד אזורים של גידול בר קיימא כדי להסיר זיהום עם רקמת נמק זה היה להפחית את מספר תאים קיימא. במהלך הדור ארגונית, העיכול רקמות עם הקוליואז צריך להיות מפוקח בחריצות, כמו חשיפה ממושכת לקוליואז יהיה להגביל את הכדאיות התא. עם אורגנואידים נגזר מסרטן GEMMs, זה חיוני כדי למלא כל שורה כדי להבטיח כי כל הטרנסגנים ואללים שהשתנו שעברו הנדסה בעכבר נמצאים האורגנואידים. חזרה על הגנוהקלדה לאחר ממושך במהלך ההתיישנות הוא גם הכרחי כדי להבטיח כי שינויים גנטיים נשמרים.
שינויים ופתרון בעיות של ניתוח גידול בערמונית ודור אורגנואיד
יש לנו הבחין בעכבר על השתנות העכבר מאפייני גידול הערמונית, אפילו בין בעלי חיים עם אותו גנוטיפ. לכן, ייתכן ששינויים ספציפיים בפרוטוקול לניתוח הערמונית שתוארו כאן יהיו נחוצים עבור כל עכבר. בנוסף, הסתגלות היא הכרחית כאשר מבתר גידולים גרורתי מאז קשה לנבא את חומרת נגעים אלה לפני תחילת הניתוח.
בהזדמנויות שונות, הבחנו בזיהום עודף של הגלולה שלנו עם מה שנראה כרקמת חיבור, גם לאחר העיכול עם הקולגן והטריפסין. כאשר זה קורה, אנו להשעות את הגלולה לפחות 2 מ ל של dm F12 (+ + +) ולהשתמש מסננת תא 40 יקרומטר כדי להסיר את רקמת החיבור. כיוון שיש הרבה-להרבה השתנות בקצב מיצוק של המטריצה, הגדלת או הפחתת הזמן למיצוק הכיפה עשוי להיות הכרחי לפני יישום של מדיה ארגונית.
מגבלות בשימוש ב-GEMMs
בעוד GEMMs הם השיטה הקפדנית ביותר ללימודי סרטן טרום קלינית, גישה זו דורשת זמן משמעותי, הוצאות, והכשרה. בנוסף, העכבר לשונות העכבר יכול, כמו במחקר של בני אדם, לסבך את הפרשנות של הנתונים.
מגבלות בשימוש בתרבית תאים תלת-ממדיים
לעומת תרבות תא דו-ממדית, היצירה והתחזוקה של שורות אורגנואיד דורשות הגדלת זמן ועלות. למשל, הגידול שלנו שורות מאורגאיד הם מעבר כל 2-3 שבועות, בעוד קווי התא יכול להיות מעבר כל 2-3 ימים. שיעור צמיחה איטי זה של אורגנואידים מגביר את הזמן הנדרש כדי להשלים ניסויים באופן משמעותי. מדיה התרבות אורגאיד מכיל מספר גורמי גדילה מיוחדים וריאגנטים, אשר יכול להיות יקר בהתאם למקור, ובכך לייצר ולתחזק אורגנואידים הוא יקר יותר מאשר קווי התא 2D המסורתית. בסופו של דבר, המעבדה שלנו ואחרים הבחינו הרבה הבדלים הרבה מטריקס ואחרים ריאגנטים-יצירת אתגר לשמירה על עקביות בצמיחה אורגאיד לטווח ארוך ניסויים.
משמעות בשימוש בתרבות תא תלת-ממדית ביחס לשיטות קיימות/חלופיות
טרום קליני מחקר הסרטן נשלט על ידי תרבות התא 2d ו-line הנגזרות מודלים מבע. צמיחת התא ב-2d דורש שינוי/התבגרות — ולכן הן במחקרים חוץ גופית ו-מבע באמצעות תרבויות דו-ממדיות בדרך כלל אין שינוי קווי תאים נורמליים לשמש כפקדים שאינם סרטניים. העשור האחרון של מחקר בתרבות אורגאיד תלת-ממדית של רקמות האפיתל-נגזרות נורמלי מותר כעת לצמיחה של רקמות שאינן סרטניים אפיתל שניתן להשתמש בו כדי להשוות אורגנואידים מקבילה הנגזרת מרקמת סרטן. אורגנואידים סרטן יכול לשמש גם כדי להקים xenografts כדי להבין עוד פיתוח הגידול. בנוסף, אורגנואידים שאינם סרטניים ניתן להשתמש כדי ליצור שתלים xenografts — אשר לא היה אפשרי לפני 3D שיטות תרבות התא פותחו16.
משמעות בשימוש בתרבות התא תלת-ממדי בחקר סרטן הערמונית
במחקרים שנעשו לאחרונה, אורגנואידים השתמשו כדי ללכוד מחדש את מאפייני גידול הערמונית GEMM. Dardenne ואח ' להראות כי אורגנואידים שנוצר באמצעות גידולים בערמונית מ-gemms כי בו זמנית חוסר מדכא הגידול pten ו-overexpress ה-מאואוננט mycn היה פוטנציאל גדילה גדול יותר מאשר אורגנואידים שנוצר באמצעות וגדלת מ שליטה ב-GEMMs. בנוסף, רצפי המחקר והאימונוהיסטוכימיה הראו כי אורגנואידים הגידול לאחור את פרופילי הביטוי של גידולים בערמונית הן חסרות Pten ומבטאים את mycn21. בלטנר ואח ' להראות כי ביטוי יתר הערמונית במקביל של המוטציה אונגניים של הסוג Speckle קלד BTB/חלבון POZ (Spop) ומחיקה של pten מגביר את הקצב של tuמוריגנזה ב gemms. כאשר אורגנואידים הערמונית נוצרו overexpress מוטציה Spop, התפשטות שלהם הוגדלה לעומת שליטה אורגנואידים הערמונית הביטוי סמן השושלת לכידה של גידולים הערמונית המקורי22. יחד, מחקרים אלה מדגימים כי אורגנואידים הם מודל אופטימלי למחקר נוסף של מאפייני גידול הערמונית ב-GEMMS.
תרבות אורגנואיד שימש גם ככלי להערכת אוכלוסיות משנה בודדות של תאים סרטניים בערמונית. באמצעות גידולים GEMM כי חוסר Pten ושניהם Pten ו Trp53 הגידול דכאי בתאי האפיתל הערמונית, אגוול ואח ' התאים מפוצל לתוך ושלתי בסיס ולומיבאל, מופץ אלה אוכלוסיות משנה כמו אורגנואידים, ו מאופיין בפנוטיפים ספציפיים23. ובכך באמצעות תרבות תא תלת-ממד, ניתן לאפיין אוכלוסיות משנה של תאים סרטניים אשר עשויים להיות מוגבלים שפע בתוך גידולים בערמונית עצמם.
כפי שמתואר לעיל, 3D טכניקות תרבות התא לאפשר את הצמיחה של תאים אפיתל נורמלי. ובכך, אורגנואידים הערמונית שנוצר GEMMs חסר מנהל התקן מספק מודל ייחודי עבור ניטור בזמן אמת של tuמוריגנזה על ידי אינדוקציה של הrecombinase של היצור מבחנה. אכן, Dardenne et al. העריכו כיצד Nmyc overexpression יטוי משפיע על פוטנציאל הצמיחה בהקשר של אובדן pten לאורך זמן על ידי הבעות ERT2-למריחה ומטפלים עם טמוקסיפן21. בנוסף, את ההשפעה של הבעות יתר Nmyc על קולטן האנדרוגן (AR), היעד העיקרי של טיפול בסרטן הערמונית, הוערך לאחר אינדוקציה של הrecombinase היצור באורגנואידים שנוצר מ-gemms21. את אותה מערכת inducible משמש בשימוש על ידי Blattner ואח '. ב אורגנואידים הערמונית כדי למדוד כיצד יתר על המידה של מוטציה Spop משפיע על התפשטות סרטן הערמונית ו AR ביטוי22. בעיקר, ניסויים לגרימת ביטוי של היצור בתוך מבחנה יש שליטה מובנית ללא סרטן עם הרכב מטופלים אורגנואידים.
מגבלות ספציפיות באמצעות תרבות תא תלת-ממד בחקר סרטן הערמונית
בעוד גידול אורגאיד של תאים אפיתל נורמלי הוא יתרון של שימוש בטכניקות 3D של תרבות התא, קיבולת לצמוח אורגנואידים נורמלי הציג גם אתגר בלימודי סרטן הערמונית מחקר. כפי שמוצג בסעיף תוצאות הנציג שלנו, יש לנו נצפתה הצמיחה של אורגנואידים הערמונית נורמלי בקווים שנוצרו מגידולים בערמונית אשר אגרסיביים פחות (איור 5). אחת הדרכים להתייחס לתופעה זו היא ליצור אורגנואידים מ-GEMMs המבטא כתבת היצור היוצר, כגון mT/mG. מיקרוסקופ פלורסנט ניתן להשתמש כדי להעריך את היחס היחסי של נורמלי אורגנואידים הגידול על ידי התבוננות ביטוי של עגבניות ו-GFP. בנוסף, ביטוי GFP ניתן להשתמש כדי להזרים תאים אורגאיד מיון כדי ליצור הערמונית טהור הגידול קווים אורגאיד. ולאחר מכן מראים שיטת מיון להפרדת התאים האפיתל הנורמלי תאים סרטניים מגידולים בערמונית GEMM ללא עיתונאי היצורים. הם מראים כי תא אפיתל הדבקה מולקולרית (EpCAM)-תאים חיוביים מפני גידולים בערמונית לא הפרידו לתוך אוכלוסיות תת כאשר ממוינים באמצעות CD24 או משטח תא 1 מתחת סמנים23 — ולכן, סמנים אלה יכול להיות מועסק כדי לא לכלול רגיל תאים אפיתל הערמונית מגידולים הערמונית GEMM לפני הדור אורגאיד. המעבדה שלנו ואחרים הבחינו כי התנאים שבהם תאים סרטניים בסרטן הערמונית טופס מופיעים כדי לבחור או לקדם את השושלת הספציפית גנים ביטוי התוכניות מאפיין של תאים אפיתל בסיס הערמונית. זהו אתגר משמעותי כי גידולים בערמונית בשני עכברים ובני אדם הם בעיקר הלומיליים בטבע, ביטוי AR, CK8, וסמנים אחרים האור, ולעתים נדירות לבטא סמנים השושלת הבזליים כגון p63 או CK5. בעוד תופעה זו טרם פורסם בפרוטרוט, ניתוח אימונוהיסטוכימיה מראה כי AR הוא ירד ptenf/+ אורגנואידים לעומת ptenf/+ וגדלת21. הצמיחה של תאים אפיתל בסיס בסרטן הערמונית אורגנואידים קורא לשאלה אם הקווים האלה הם באמת מדויק טרום קליני מודל של סרטן הערמונית.
בעוד סרטן הערמונית אורגנואידים תועדו למודל הגידול שממנו הם נגזרות טוב יותר מאשר תרבות דו-ממדית המסורתית, יש פוטנציאל אורגנואידים לעבור שינויים גנטיים בתרבות, במיוחד לאחר מספר מעברים. כיום, אנחנו לא מודעים למחקרים שפורסמו כי יש תיעד מוטציות גנטיות ספונטנית, רווחים גנטיים או הפסדים, או שינויים אפיגנטיים כי הם נפוצים לאחר ממושך הזדקנות של סרטן הערמונית אורגנואידים. כדי להגביל את השונות כתוצאה של שינויים גנטיים או אפיגנטיים שעלולים להתרחש עקב הזדקנות ממושכת, יש לבצע ניסויים באורגנואידים מוקדמים ממעברים מוקדמים (< 10) לעתים קרובות ככל האפשר.
יישומים עתידיים של תרבות תא תלת-ממדית
אמנם זה בלתי אפשרי לחזות את כל היישומים העתידיים שפותחו באמצעות תרבות תא תלת-ממד בחקר הסרטן, יש מספר שדרות אשר נראה כי הפוטנציאל הגדול ביותר. כמו עם קווים דו-ממדיים, ביצוע שינוי גנטי מחוץ למבחנה הוא פשוט יחסית באורגנואידים. שינוי גנים ספציפיים באורגנואידים נורמלי או סרטן נפתח אפשרויות רבות במחקר של המנגנונים המסדירים tuמוריגנזה, התקדמות הסרטן, וטיפול-במיוחד כאשר אורגנואידים שונה גנטית משמשים כדי ליצור אורגאיד . שתלי שתלים שינוי גנטי של אורגנואידים הוא יתרון מאוד כאשר GEMMs לא קיים עבור גן ספציפי או הקמת GEMMS חדש הוא מחוץ לטווח של מחקר מסוים.
התרבות הארגונית סרטן יש גם יישומים פוטנציאליים רבים למחקר קליני. ספריה של תת הגידולים הרלוונטיים בתוך כל מערכת איברים משני המטופלים ומודלים בעלי חיים יכול לשמש כדי להעריך במהירות את היעילות של תרופה חדשה או שילוב חדש של תרופות קיימות. כמו תרבות תא תלת-ממד הופך המיינסטרים ומגביר את היעילות, יצירת החולה נגזר אורגנואידים למטרת רפואה אישית יש את הפוטנציאל לעזור לטיפול החייט עבור כל חולה סרטן על ידי בדיקת כל התרופות הזמינות ושילובים של סמים באמצעות קו16היחיד שלו.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
למחברים אין קשרים פיננסיים לגלות.
Acknowledgments
המחברים רוצים להודות המעבדה קלווין קואו באוניברסיטת סטנפורד לאספקת תאים HEK293 באופן מאוד מנוכר עם העכבר הראש או העכבר Rspo1-Fc. אנחנו גם רוצים להודות לד ר הדיקן טאנג על שאיפשר לנו לגשת למיקרוסקופ לניתוח פלורסנט במעבדה שלו. עבודה זו נתמכת על ידי CA179907 כדי D.W.G. מן המכון הלאומי לסרטן. משאבים משותפים בפארק רוזוול מקיף הסרטן המרכז היו נתמכים על ידי המכון הלאומי לסרטן בריאות המרכז תמיכה גרנט CA016056.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 0.25% Trypsin+2.21 mM EDTA | Sigma | 25-053 | |
| 1 1/4 inch, 23 G, disposable syringe needles | Becton Dickinson | Z192430 | |
| 10% neutral buffered formalin | Sigma | HT501128 | |
| 32% paraformaldehyde | Electron Microscopy Services | 15714 | |
| A83-01 | MedChemExpress | HY-10432 | |
| Advanced DMEM/F12+++ | Gibco | 12634 | |
| Analytical balance | Mettler Toledo | 30216623 | |
| B27 (50x) | Gibco | 17504044 | |
| Collagenase II | Gibco | 17101015 | |
| Dissecting Board | Thermo-Fisher | 36-1 | |
| EHS Sarcoma matrix, Pathclear Lot#19814A10 | Manufactured by Trevigen | Requistitioned from the National Cancer Institute at the Frederick National Laboratory | Holder of grants from the National Cancer Institute can request matrix |
| HEPES (1 M) | Sigma | 25-060 | |
| human recombinant Epidermal growth factor (EGF) | PeproTech | AF-100-15 | |
| L-glutamine (200 mM) | Sigma | 25-005 | |
| N-Acetyl-L-Cysteine | Sigma | A9165 | |
| Penicillin-Streptomycin | Sigma | P4333 | |
| Precision balance | Mettler Toledo | 30216561 | |
| Scalpel #23 | World Precision Instruments | 504176 | |
| Scalpel Handle #7, 16 cm | World Precision Instruments | 500238 | |
| Single-edge carbon razor blade | Fisherbrand | 12-640 | |
| Stainless steel dissecting scissors, 10 cm, straight | World Precision Instruments | 14393 | |
| Stainless steel Iris forceps, 10 cm, curved tip, serrated | World Precision Instruments | 15915 | |
| Stainless steel Nugent utility forceps, straight tip, serrated | World Precision Instruments | 504489 | |
| Y-276632 (Rock Inhibitor) | APExBIO | A3008 |
References
- Capecchi, M. R. Altering the genome by homologous recombination. Science. 244 (4910), 1288-1292 (1989).
- Furth, P. A., et al. Temporal control of gene expression in transgenic mice by a tetracycline-responsive promoter. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 91 (20), 9302-9306 (1994).
- Aranda, M., et al. Altered directionality in the Cre-LoxP site-specific recombination pathway. Journal of Molecular Biology. 311 (3), 453-459 (2001).
- Schwenk, F., Kuhn, R., Angrand, P. O., Rajewsky, K., Stewart, A. F. Temporally and spatially regulated somatic mutagenesis in mice. Nucleic Acids Research. 26 (6), 1427-1432 (1998).
- Kuhn, R., Schwenk, F., Aguet, M., Rajewsky, K.
- Goodrich, M. M., Talhouk, R., Zhang, X., Goodrich, D. W. An approach for controlling the timing and order of engineered mutations in mice. Genesis. 56 (8), 23242 (2018).
- Brocard, J., et al. Spatio-temporally controlled site-specific somatic mutagenesis in the mouse. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 94 (26), 14559-14563 (1997).
- Day, C. P., Merlino, G., Van Dyke, T. Preclinical mouse cancer models: a maze of opportunities and challenges. Cell. 163 (1), 39-53 (2015).
- Siegel, R. L., Miller, K. D., Jemal, A.
- Bluemn, E. G., et al. Androgen Receptor Pathway-Independent Prostate Cancer Is Sustained through FGF Signaling. Cancer Cell. 32 (4), 474-489 (2017).
- Zhou, Z., et al. Synergy of p53 and Rb deficiency in a conditional mouse model for metastatic prostate cancer. Cancer Research. 66 (16), 7889-7898 (2006).
- Ku, S. Y., et al. Rb1 and Trp53 cooperate to suppress prostate cancer lineage plasticity, metastasis, and antiandrogen resistance. Science. 355 (6320), 78-83 (2017).
- Muzumdar, M. D., Tasic, B., Miyamichi, K., Li, L., Luo, L. A global double-fluorescent Cre reporter mouse. Genesis. 45 (9), 593-605 (2007).
- Sato, T., et al. Single Lgr5 stem cells build crypt-villus structures in vitro without a mesenchymal niche. Nature. 459 (7244), 262-265 (2009).
- Simian, M., Bissell, M. J. Organoids: A historical perspective of thinking in three dimensions. Journal of Cell Biology. 216 (1), 31-40 (2017).
- Clevers, H. Modeling Development and Disease with Organoids. Cell. 165 (7), 1586-1597 (2016).
- Weiswald, L. B., Bellet, D., Dangles-Marie, V. Spherical cancer models in tumor biology. Neoplasia. 17 (1), 1-15 (2015).
- Drost, J., et al. Organoid culture systems for prostate epithelial and cancer tissue. Nature Protocols. 11 (2), 347-358 (2016).
- Oliveira, D. S., et al. The mouse prostate: a basic anatomical and histological guideline. Bosnian Journal of Basic Medical Sciences. 16 (1), 8-13 (2016).
- Callis, G., Sterchi, D. Decalcification of Bone: Literature Review and Practical Study of Various Decalcifying Agents, Methods, and Their Effects on Bone Histology. The Journal of Histotechnology. (21), 49-58 (1998).
- Dardenne, E., et al. N-Myc Induces an EZH2-Mediated Transcriptional Program Driving Neuroendocrine Prostate Cancer. Cancer Cell. 30 (4), 563-577 (2016).
- Blattner, M., et al. SPOP Mutation Drives Prostate Tumorigenesis In Vivo through Coordinate Regulation of PI3K/mTOR and AR Signaling. Cancer Cell. 31 (3), 436-451 (2017).
- Agarwal, S., et al. Identification of Different Classes of Luminal Progenitor Cells within Prostate Tumors. Cell Reports. 13 (10), 2147-2158 (2015).
