تم إنشاء نظام ثقافة عضوية ثلاثية الأبعاد سابقة طويلة الأجل من خلايا الكبد الماوس. يمكن تمرير هذه organoids والتلاعب بها وراثيا عن طريق عدوى الفيروس العدسي من بناء shRNA / خارج الرحم ، انتقال الحمض النووي الريبي والهندسة CRISPR-Cas9.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
* These authors contributed equally
تم إنشاء نظام ثقافة عضوية ثلاثية الأبعاد سابقة طويلة الأجل من خلايا الكبد الماوس. يمكن تمرير هذه organoids والتلاعب بها وراثيا عن طريق عدوى الفيروس العدسي من بناء shRNA / خارج الرحم ، انتقال الحمض النووي الريبي والهندسة CRISPR-Cas9.
الكبد هو أكبر عضو في الثدييات. وهو يلعب دورا هاما في تخزين الجلوكوز، إفراز البروتين، والتمثيل الغذائي وإزالة السموم. كمنفذ لمعظم وظائف الكبد، خلايا الكبد الأولية لديها قدرة محدودة على الانتشار. وهذا يتطلب إنشاء نماذج التوسع في خلايا الكبد في الجسم الحي السابق للبحوث الفسيولوجية والمرضية الكبد. هنا، قمنا بعزل خلايا الكبد المورين بخطوتين من التشوش الكولاجيني وأنشأنا ثقافة عضوية ثلاثية الأبعاد ك "الكبد المصغر" لتلخيص التفاعلات بين الخلايا الخلوية والوظائف الفيزيائية. تتكون الأجهزة العضوية من مجموعات خلايا غير متجانسة بما في ذلك السلف والخلايا الكبدية الناضجة. نحن نقدم هذه العملية بالتفصيل لعزل وثقافة خلايا الكبد مورين أو خلايا الكبد الجنينية لتشكيل organoids في غضون 2-3 أسابيع وتبين كيفية تمريرها عن طريق الأنابيب ميكانيكيا صعودا وهبوطا. وبالإضافة إلى ذلك، سوف نقدم أيضا كيفية هضم organoids في خلايا واحدة لعدوى الفيروس العدسي من shRNA / البناء خارج الرحم، سيرنا transfection و CRISPR-Cas9 الهندسة. يمكن استخدام الأجهزة العضوية لشاشات الأدوية ونمذجة الأمراض وأبحاث الكبد الأساسية من خلال نمذجة بيولوجيا الكبد وعلم الأحياء المرضية.
الأجهزة العضوية هي ذاتية التنظيم وثلاثية الأبعاد (3D) في مجموعات المختبر التي تشمل الخلايا الجذعية ذاتية التجديد والخلايا المتباينة متعددة النسب1,2. تم إنشاء الأعضاء العضوية للعديد من الأعضاء إما من خلايا جذعية متعددة القدرات أو بالغة من خلال عوامل متخصصة محددة جيدا بما في ذلك الأمعاء والدماغ والقولون والكلى والكبد والبنكرياس والغدة الدرقية والمعدة والجلد والرئة3،4،5،6،7 . تقوم الأجهزة العضوية بتلخيص وظائف الخلايا الفيزيائية عن طريق محاكاة التطور (الناشئ عن الخلايا الجذعية الجنينية أو المستحثة متعددة القدرات ، PSCs) أو تطور التوازن / التجديد (نشأت من الخلايا الجذعية البالغة ، ASCs) ، مما يفتح آفاقا جديدة في أبحاث الأمراض والعلاج 8،9.
كأكبر عضو في الثدييات ، فإن الكبد مسؤول بشكل رئيسي عن التخزين والتمثيل الغذائي وإزالة السموم. نوعين من أنواع الخلايا الظهارية، خلايا الكبد وcholeangiocytes، وبناء الوحدة الأساسية لفصيص الكبد. خلايا الكبد هي المسؤولة عن 70-80٪ من وظائف الكبد10. على الرغم من أن الكبد لديه قدرة تجديد ملحوظة ، إلا أن الخسارة السريعة لميزات الخلايا الكبدية تحدث أثناء زراعة أحادية الطبقة التقليدية عن طريق استقطاب الخلايا غير التنظيمية والتمايز ، مما يزيد من حاجة الباحثين والأطباء لبناء نماذج الكبد "لسد الفجوة" في الطبق. ومع ذلك ، حتى وقت قريب لم تكن نماذج توسع الجسم الحي السابق من خلايا الكبد الأولية راسخة 11،12،13،14،15. يمكن إنشاء أعضاء الكبد من الخلايا الجذعية الجنينية / المستحثة متعددة القدرات ، وتحويل الخلايا الليفية إلى خلايا تشبه خلايا الكبد ، والخلايا المشتقة من الأنسجة. تطوير organoids الكبد يعزز تطبيق نموذج في المختبر لشاشات المخدرات وسمية الكبد المقايسات16,17.
هنا، ونحن نصف بروتوكول مفصل لإنشاء organoids الكبد من خلايا الكبد مورين الأولية. باستخدام هذا البروتوكول، وضعنا نظام ثقافة في المختبر من organoids الكبدية مع اثنين من perfusions من الكولاجيناز. يمكن تمرير هذه الأجهزة العضوية للتوسع على المدى الطويل لعدة أشهر. وظيفتها الفسيولوجية تتفق إلى حد كبير مع خلايا الكبد. علاوة على ذلك، نقدم أيضا وصفا مفصلا لكيفية إجراء التلاعب الجيني، مثل عدوى الفيروس العدسي، ونقل سيرنا، والهندسة CRISPR-Cas9 باستخدام الأجهزة العضوية. انتشار الخلايا الكبدية organoids تسليط الضوء على إمكانية استخدام organoids لفهم بيولوجيا الكبد وتطوير نهج الطب الشخصية والترجمة.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
وقد وافقت لجنة رعاية الحيوان واستخدامه التابعة لكلية العلوم الطبية الاساسية بجامعة شاندونغ على جميع تجارب الفئران وتم تنفيذها وفقا للترخيص بموجب الخطوط العامة واللوائح الداخلية ( رقم 1000 / . ECSBMSSDU2019-2-079).
ملاحظة: يستخدم هذا البروتوكول بشكل رئيسي لزراعة الأجهزة العضوية ثلاثية الأبعاد من خلايا الكبد الأولية المعزولة.
1. إنشاء مورين هيباتوسيت الثقافة Organoid
ملاحظة: يتم استخدام مصفوفة خارج الخلية مثل Matrigel أو BME كمصفوفة الطابق السفلي لزراعة organoids. تخزين مصفوفة خارج الخلية في -20 درجة مئوية وقبل ذوبانه في 4 درجة مئوية أو على الجليد. الحفاظ على مصفوفة خارج الخلية على الجليد خلال التجارب. وسيلة الغسيل هي DMEM/F12 المتقدمة تكملها غلوتاماكس، HEPES والبنسلين / ستريبتوميسين. تستخدم حاضنة قياسية (37 درجة مئوية، جو رطب، 5٪ ثاني أكسيد الكربون) في زراعة الأعضاء العضوية.
2. التلاعب الجيني من organoids الخلايا الكبدية مورين
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الأجهزة الكبدية من أنثى Alb-Cre; وقد لوحظ فأر Rosa26-GFP (8 أسابيع) بعد خمسة أيام من البذر (الشكل 1A). وتنتشر الأجهزة العضوية مع تلطيخ إيجابي Ki67 (الشكل 1B). التدخل في التعبير عن الجينات التمثيلية في organoids خلايا الكبد إما عن طريق العدوى سيرنا أو عدوى الفيروس العدسي تم فحصها من قبل qRT-PCR ولطخة الغربية. تظهر النتائج في الشكل 2A و 2B. الشكل 2C يظهر نتائج الاختيار من organoids الكبد ...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
القدرة على زراعة خلايا الكبد الناضجة على مدى فترات طويلة أمر أساسي في دراسة العلوم الأساسية للكبد، وعلم السموم المخدرات والتهابات الميكروبيولوجيا المضيفة الهباتوتروبية مثل الملاريا وفيروسات التهاب الكبد. مع مكانة محددة جيدا ، يضع البروتوكول هنا نظاما ثقافة للخلايا الكبدية. يدفع هذا البروتوكول خلايا الكبد الناضجة إلى التوسع في الثقافة ثلاثية الأبعاد مع عدم التجانس الذي يلخص التفاعل بين الخلية والخلية ، ومعظم وظائف خلايا الكبد والتعديلات الوراثية ، مما يسمح بتصميم دراسات وظائف الجينات والطرق العلاجية الجديدة نحو العلاج الت...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ولا يكشف صاحبا البلاغ عن أي تضارب.
نشكر البروفيسور هانز ذكيز على التكرم بتوفير خطوط الخلية لإنتاج R-spondin1 المؤتلف. وقد دعم هذا العمل المنح المقدمة من البرنامج الوطني للبحث والتطوير الرئيسي في الصين (2019YFA0111400)، والمؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (31970779) إلى H.H.، ومجموعة أبحاث صناديق الشباب متعددة التخصصات والابتكار في جامعة شاندونغ (2020QNQT003) إلى H.H.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| <قوي> التروية العازلة | |||
| EGTA | سانجون بيتيك | A600077-0100 | 3.50 جم / لتر |
| جلوكوز | سانجون بيتيك | A100188-0500 | 9.00 جم / لتر |
| KCl | سانجون بيتيك | A100395-0500 | 4.00 جم / لتر |
| Na2HPO4· 12H2O | Sangon Bitech | A501727-0500 | 1.51 g/L |
| NaCl | Sangon Bitech | A501218-0001 | 80.0 g/L |
| NaH2PO4& middot; 2H2< / sub>O | Sangon Bitech | A610404-0500 | 0.78 جم / لتر |
| NaHCO3< / sub> | Sangon Bitech | A500873-0500 | 3.50 جم / لتر |
| الفينول الأحمر | سانغون Bitech | A100882-0025 | 0.06 جم / لتر |
| <قوي> عازلة الهضم < / strong> | |||
| CaCl2< / sub> | Sangon Bitech | A501330-0005 | 0.50 M |
| كولاجيناز IV | سيجما | C1639 | 0.10 مجم / مل |
| HEPES | Sangon Bitech | C621110-0010 | 23.80 جم / لتر |
| KCl | Sangon Bitech | A100395-0500 | 4.00 جم / لتر |
| Na2< / sub>HPO4< / sub>· 12H2O | Sangon Bitech | A501727-0500 | 1.51 g/L |
| NaCl | Sangon Bitech | A501218-0001 | 80.0 g/L |
| NaH2PO4& middot; 2H2O | Sangon Bitech | A610404-0500 | 0.78 جم / لتر |
| NaHCO3 | Sangon Bitech | A500873-0500 | 3.50 g/L |
| Tip-wash Buffer | |||
| Fetal Bovine Serum | Gibco | 10091148 | تخزينها في 4 درجات; C14190500BT0 تخزين C |
| DPBS | Gibco | عند 4 درجات ؛ C | |
| Wash Medium< / strong>Advanced DMEM | |||
| / F12 | Invitrogen | 12634-010 | مخزنة في 4 درجات ؛ C |
| GlutaMAX | Gibco | 35050-061 | 100 X |
| HEPES | Gibco | 15630-080 | 100 X |
| Penicillin / Streptomycin | Sangon Bitech | ؛ A600135-0025 | 100 X |
| <قوي>ثقافة متوسطة< / قوية> | |||
| A83-01 | توكريس | 2939 | تركيز المخزون 500 وميكرو ؛ M ، التركيز النهائي 2 & micro ؛ M |
| المتقدمة DMEM / F12 | Invitrogen | 12634-010 | مخزنة في 4 & درجة; |
| مكمل C B-27 50x ، ناقص فيتامين A | Gibco | 1704-044 | 50 X |
| Chir 99021 | Tocris | 4423 | تركيز المخزون 30 ملي مولار ، التركيز النهائي 3 & micro ؛ 11330032 تخزين M |
| DMEM / F12 | Gibco | عند 4 درجات ؛ C | |
| Gastrin I | Tocris | 3006 | تركيز المخزون 100 ملي مولار ، التركيز النهائي 10 نانومتر |
| GlutaMAX | Gibco | 35050-061 | 100 X |
| HEPES | Gibco | 15630-080 | 100 X |
| Matrigel martix | BD | 356231 | تخزينها عند -20 درجة ؛ C |
| N-acetylcysteine | Sigma Aldrich | A9165 | تركيز المخزون 500 ملي مولار ، التركيز النهائي 1 ملي مولار |
| نيكيناميد | سيجما ألدريتش | N0636 | تركيز المخزون 1 م ، التركيز النهائي 3 ملي مولار |
| البنسلين / الستربتومايسين | سانغون بيتيك | & nbsp ؛ A600135-0025 | 100 × EGF |
| البشري المؤتلف | Peprotech | AF-100-15 | تركيز المخزون 100 & ميكرو ؛ جم / مل ، التركيز النهائي 50 نانوغرام / مل |
| مؤتلف للإنسان FGF10 | Peprotech | 100-26 | تركيز المخزون 100 & ميكرو ؛ جم / مل ، التركيز النهائي 100 نانوغرام / مل |
| مؤتلف HGF البشري | Peprotech | 100-39 | تركيز المخزون 100 & ميكرو ؛ جم / مل ، التركيز النهائي 25 نانوغرام / مل |
| المؤتلف البشري TGF- & ألفا ؛ | Peprotech | 100-16A | تركيز المخزون 100 & micro; جم / مل ، التركيز النهائي 100 نانوغرام / مل |
| نخر الورم البشري المؤتلف - & ألفا ؛ | أوريجين | TP750007-1000 | تركيز المخزون 100 & ميكرو; جم / مل ، التركيز النهائي 100 نانوغرام / مل |
| مثبط روي كيناز Y-27632 | Abmole Bioscience | Y-27632 ثنائي هيدروكلوريد | تركيز المخزون 10 ملي مولار ، التركيز النهائي 10 & ميكرو ؛ M |
| Rspondin-1 خط | مكيف تم إنشاؤه في Hu Lab. التركيز النهائي 15٪. | ||
| <قوي>آخرون | |||
| 0.22 & ميكرو; مرشح m | Millipore | SCGPT01RE | |
| 16 # أنبوب سيليكون | LangerPump | ||
| 24 جيدا ، تعليق | Greiner bio-one | GN662102-100EA | |
| 37 & C حمام | |||
| 70 & ميكرو; مرشح m | BD | 352350 | |
| خلية جذعية | Accutase | AT-104 | مخزنة عند 4 درجات ؛ C |
| Anti-CTNNB1 | BD | 610154 | Mouse |
| Anti-GAPDH | CST | 5174S | أرنب |
| مضاد ل HDAC7 | Abcam | ab50212 | ماوس |
| مضاد ل KI67 | Abcam | ab15580 | خزانة السلامة البيولوجية للأرانب |
| ESCO | CCL-170B-8 | ||
| حل استعادة الخلايا | Corning | 354253 | مخزنة عند 4 درجات; |
| C أجهزة الطرد المركزي 5430 | eppendorf | 542700097 | |
| CO2< / sub> حاضنة | ESCO | AC2-4S1 | |
| DMSO | Sangon Bitech | A100231 | مخزنة في RT |
| EVOS FL Color Imaging Systems | Invitrogen | AME4300 | |
| Hdac3 siRNA | Guangzhou RiboBio Co.، Ltd. | siG2003180909192555 | مخزنة عند -20 درجة ؛ C |
| Hdac7 lentivirus | ShanghaiGenePharmaCo.، Ltd | LV2020-2364 | مخزنة عند -80 درجة ؛ C |
| Hitrans G A | شنغهاي Genechem المحدودة | REVG004 | زيادة كفاءة الإصابة بالفيروسات |
| Image Pro Plus البرمجيات | وسائل الإعلام Cybernetics ، Bethesda ، MD ، الولايات المتحدة الأمريكية | الإصدار 6.0 | |
| Lipofectamin RNAiMAX كاشف الإرسال | Invitrogen | 13778150 | زيادة كفاءة الإصابة بالفيروسات |
| الخلية الحية | Luna | F23001 | المخزنة عند 4 درجات ؛ C |
| أجهزة الطرد المركزي المكتبية منخفضة السرعة | TD5A-WS / TD5AWS | ||
| Nucleofactor-& alpha 2b جهاز | Lonza | ||
| Opti-MEM | Gibco | 31985070 | مخزنة عند 4 درجات ؛ C |
| ماصة باستور | سانجون بيتك | F621006-0001 | |
| مضخة التمعجية | LangerPump | BT100-2J | |
| PVDF غشاء | Millipore | IPVH00010 | تنشيط مع الميثانول |
| PX458 | Addgene | 48138 | المخزنة عند -80 درجة ؛ C |
| أجهزة الطرد المركزي المبردة | Thermo Scientific Heraeus | Labofuge 400 | |
| RSL3 | MCE | HY-100218A | تركيز المخزون 10 ملي مولار ، التركيز النهائي 4 & ميكرو ؛ |
| 25200072 | Trypsin / EDTA | Gibico | عند 4 درجات ؛ C |
| Wee1 siRNA | قوانغتشو RiboBio المحدودة | siG2003180909205971 | مخزنة عند -20 درجة ؛ ج |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.