מערכת תרבות אורגנויד חוץ גופית חוץ גופית ארוכת טווח הוקמה מהפטוציטים של עכברים. אורגנוידים אלה ניתן לעבור מניפולציה גנטית על ידי זיהום lentivirus של בנייה shRNA / חוץ רחמי, transfection siRNA והנדסת CRISPR-Cas9.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
* These authors contributed equally
מערכת תרבות אורגנויד חוץ גופית חוץ גופית ארוכת טווח הוקמה מהפטוציטים של עכברים. אורגנוידים אלה ניתן לעבור מניפולציה גנטית על ידי זיהום lentivirus של בנייה shRNA / חוץ רחמי, transfection siRNA והנדסת CRISPR-Cas9.
הכבד הוא האיבר הגדול ביותר ביונקים. הוא ממלא תפקיד חשוב באחסון גלוקוז, הפרשת חלבונים, חילוף חומרים וניקוי רעלים. כמוציא לפועל של רוב תפקודי הכבד, להפטוציטים ראשוניים יש יכולת התפשטות מוגבלת. זה דורש הקמת מודלים להרחבת האקס ויוו הפטוצית למחקר פיזיולוגי ופתולוגי בכבד. כאן בודדנו את הפטוציטים של מורין בשני שלבים של זלוף קולגנאז וביססנו תרבות אורגנויד תלת-ממדית כ'כבד מיני 'כדי לשחזר אינטראקציות בין תאים ותפקודים פיזיים. האורגנוידים מורכבים מאוכלוסיות תאים הטרוגניות כולל אבות והפטוציטים בוגרים. אנו מציגים את התהליך בפירוט כדי לבודד ולתרבות את הפטוציטים מורין או hepatocyte עוברי כדי ליצור organoids בתוך 2-3 שבועות ולהראות כיצד להעביר אותם על ידי צינורות מכניים למעלה ולמטה. בנוסף, נציג גם כיצד לעכל את האורגנוידים לתאים בודדים לזיהום לנטיוירוס של בנייה של שרנ"א/חוץ רחמי, טרנספקטיון siRNA והנדסת CRISPR-Cas9. האורגנוידים יכולים לשמש למסכי סמים, מידול מחלות ומחקר כבד בסיסי על ידי מידול ביולוגיה של הכבד ופתוביולוגיה.
Organoids הם מאורגנים בעצמם, תלת מימדי (3D) באשכולות במבחנה הכוללים תאי גזע מתחדשים עצמית ותאים מובחנים מרובי שושלת1,2. האורגנוידים של איברים רבים הוקמו מתאי גזע פלוריפוטנטיים או בוגרים על ידי גורמי נישה מוגדרים היטב כולל המעי, המוח, המעי הגס, הכליה, הכבד, הלבלב, בלוטת התריס, הקיבה, העור והריאה3,4,5,6,7 . האורגנוידים מסכמים מחדש את תפקודי התא הפיזי על ידי חיקוי התפתחות (שמקורה בתאי גזע עובריים או מושרים, מחשבים אישיים) או התקדמות הומאוסטזיס/התחדשות (שמקורה בתאי גזע בוגרים, ASCs), אשר פותח אפיקים חדשים במחקר מחלות וטיפול8,9.
בתור האיבר הגדול ביותר ביונקים, הכבד אחראי בעיקר לאחסון, חילוף חומרים וניקוי רעלים. שני סוגים של סוגי תאי אפיתל, hepatocytes ו cholangiocytes, לבנות את היחידה הבסיסית של lobule כבד. Hepatocytes אחראים 70-80% של תפקוד הכבד10. למרות הכבד יש יכולת התחדשות יוצאת דופן, אובדן מהיר של תכונות hepatocyte קורה במהלך פולחן monolayer המסורתי על ידי קיטוב תאים dysregulated דיפרנציה, אשר מגביר את הצורך של חוקרים ורופאים לבנות מודלים כבד "גישור פער" בצלחת. עם זאת, עד לאחרונה מודלי הרחבת ex vivo מהפטוציטים ראשוניים לא היו מבוססים היטב11,12,13,14,15. אורגנוידים בכבד ניתן להקים מתאי גזע עובריים/מושרה pluripotent, המרה פיברובלסט לתאים דמויי hepatocyte, ותאים נגזר רקמות. הפיתוח של organoids כבד מגביר את היישום של מודל במבחנה עבור מסכי סמים ורעילות בכבד בדיקות 16,17.
כאן, אנו מתארים פרוטוקול מפורט להקמת organoids כבד מן הפטוציטים ראשוניים מורין. על ידי שימוש בפרוטוקול זה, הקמנו מערכת תרבות הפריה חוץ גופית של אורגנוידים hepatocyte עם שני זלוף של collagenase. אורגנוידים אלה ניתן לעבור להתרחבות ארוכת טווח במשך חודשים. התפקוד הפיזיולוגי שלהם עולה בקנה אחד עם hepatocytes. יתר על כן, אנו מספקים גם תיאור מפורט של כיצד לבצע מניפולציה גנטית, כגון זיהום lentivirus, התמלת siRNA, ו הנדסת CRISPR-Cas9 באמצעות organoids. התפשטות האורגנוידים של הפטוציטים שופכה אור על האפשרות להשתמש באורגנוידים כדי להבין ביולוגיה של הכבד ולפתח גישות לרפואה מותאמת אישית ותרגומית.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כל ניסויי העכברים אושרו על ידי הוועדה לטיפול בבעלי חיים ושימוש בבית הספר למדעי הרפואה הבסיסיים באוניברסיטת שאנדונג ובוצעו על פי הרישיון על פי הנחיות ותקנות משרד הפנים (לא. ECSBMSSDU2019-2-079).
הערה: פרוטוקול זה משמש בעיקר לתרבות אורגנוידים תלת-ממדיים מהפטיציטים ראשוניים מבודדים.
1. הקמת תרבות האורגנוידים של מורין הפטוציט
הערה: מטריצה חוץ תאית כגון מטריגל או BME משמשים כמטריצת המרתף לאורגנואידים תרבותיים. יש לאחסן את המטריצה החוץ-תאית ב-20 מעלות צלזיוס ולהפשיר אותה מראש ב-4 מעלות צלזיוס או על קרח. שמור את המטריצה החוץ-תאית על קרח במהלך הניסויים. מדיום הכביסה הוא מתקדם DMEM / F12 בתוספת גלוטמקס, HEPES ופניצילין / סטרפטומיצין. אינקובטור סטנדרטי (37 °C (37 °C,5% CO2) משמש לתרבות האורגנויד.
2. מניפולציה גנטית של אורגנוידים הפטוציטים מורין
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
האורגנוידים הפטוציטים מנקבה אלב-Cre; עכבר Rosa26-GFP (8 שבועות) נצפו חמישה ימים לאחר זריעה (איור 1A). האורגנוידים מתרבים עם כתמים חיוביים של Ki67 (איור 1B). ביטוי מפריע של גנים מייצגים באורגנוידים hepatocyte או על ידי transfection siRNA או זיהום lentivirus נבדק על ידי qRT-PCR ו כתם מערבי. התוצאות מוצגות באיור 2A וב-2B. איור 2C מציג את תוצאות הבחירה של אורגנוידים בכבד לאחר 14 ימים של טיפ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
היכולת לתרבות הפטוסיטים בוגרים לאורך תקופות ארוכות היא בסיסית בחקר מדע בסיסי בכבד, טוקסיקולוגיה של תרופות וזיהומים של פונדקאי-מיקרוביולוגיה הפטטרופית כגון מלריה ווירוסי הפטיטיס. עם נישה מוגדרת היטב, הפרוטוקול כאן מקים מערכת תרבות להפטוציטים. פרוטוקול זה מניע hepatocytes בוגרים להתרחב בתרבות 3D עם הטרוגניות כי recapitulatulates אינטראקציה תא תא, רוב הפונקציה hepatocyte ושינויים גנטיים, המאפשר את העיצוב של מחקרים תפקוד גנים ואפיקים טיפוליים חדשניים לקראת טיפול רגנרטיבי.
hepatocytes באיכות גבוהה...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים אינם חושפים קונפליקטים.
אנו מודים לפרופסור הנס פיקחס על שסיפק באדיבות את קווי התא כדי לייצר R-spondinant recombinant1. עבודה זו נתמכה על ידי המענקים מתוכנית המחקר והפיתוג הלאומית של סין (2019YFA0111400), הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (31970779) ל- H.H., וקבוצת המחקר הבינתחומית והחדשנות לנוער של אוניברסיטת שאנדונג (2020QNQT003) ל- H.H.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| <חזק>מאגר זלוף | |||
| EGTA | סנגון ביטק | A600077-0100 | 3.50 גרם/ליטר |
| גלוקוז | סנגון ביטק | A100188-0500 | 9.00 גרם/ליטר |
| KCl | סנגון ביטק | A100395-0500 | 4.00 גרם/ליטר |
| Na2HPO4· 12H2O | Sangon Bitech | A501727-0500 | 1.51 גרם/ליטר |
| NaCl | Sangon Bitech | A501218-0001 | 80.0 גרם/ליטר |
| NaH2PO4· 2H2O | Sangon Bitech | A610404-0500 | 0.78 גרם/ |
| ליטר NaHCO3 | Sangon Bitech | A500873-0500 | 3.50 גרם/ליטר |
| פנול אדום | סנגון Bitech | A100882-0025 | 0.06 גרם/ליטר |
| <חזק>מאגר עיכול | |||
| CaCl2 | Sangon Bitech | A501330-0005 | 0.50 מ |
| 'קולגנאז IV | סיגמא | C1639 | 0.10 מ"ג/מ"ל |
| HEPES | סנגון ביטק | C621110-0010 | 23.80 גרם/ליטר |
| KCl | סנגון ביטק | A100395-0500 | 4.00 גרם/ליטר |
| Na2HPO4· 12H2O | Sangon Bitech | A501727-0500 | 1.51 גרם/ליטר |
| NaCl | Sangon Bitech | A501218-0001 | 80.0 גרם/ליטר |
| NaH2PO4· 2H2O | Sangon Bitech | A610404-0500 | 0.78 גרם/ליטר |
| NaHCO3 | Sangon Bitech | A500873-0500 | 3.50 גרם/ליטר |
| <חזק>חוצץ טיפים | |||
| סרום בקר עוברי | Gibco | 10091148 | מאוחסן בטמפרטורה של 4 מעלות; C |
| DPBS | Gibco | C14190500BT0 | מאוחסן בטמפרטורה של 4 מעלות; C |
| Wash בינוני | |||
| מתקדם DMEM/F12 | Invitrogen | 12634-010 | מאוחסן בטמפרטורה של 4 מעלות; C |
| GlutaMAX | Gibco | 35050-061 | 100 X |
| HEPES | Gibco | 15630-080 | 100 X |
| פניצילין/סטרפטומיצין | סנגון ביטק | A600135-0025 | 100 X |
| <חזק>תרבית בינונית | |||
| A83-01 | Tocris | 2939 | ריכוז מלאי 500 ומיקרו; M, סופי ריכוז 2 ומיקרו; M |
| Advanced DMEM/F12 | Invitrogen | 12634-010 | מאוחסן ב-4 מעלות; |
| C B-27 תוסף 50x, מינוס ויטמין A | Gibco | 1704-044 | 50 X |
| Chir 99021 | Tocris | 4423 | ריכוז מלאי 30 מ"מ, ריכוז סופי 3 ומיקרו; M |
| DMEM/F12 | Gibco | 11330032 | מאוחסן ב-4 מעלות; C |
| Gastrin I | Tocris | 3006 | ריכוז מלאי 100 מ"מ, ריכוז סופי 10 ננומטר |
| GlutaMAX | Gibco | 35050-061 | 100 X |
| HEPES | Gibco | 15630-080 | 100 X |
| Matrigel martix | BD | 356231 מאוחסן בטמפרטורה של -20 מעלות; C | |
| N-acetylcysteine | Sigma Aldrich | A9165 | ריכוז מלאי 500 מ"מ, ריכוז סופי 1 מ"מ |
| Nictinamide | Sigma Aldrich | N0636 | ריכוז מלאי 1 M, ריכוז סופי 3 מ"מ |
| פניצילין/סטרפטומיצין | Sangon Bitech | A600135-0025 | 100 X |
| רקומביננטי אנושי EGF | Peprotech | AF-100-15 | ריכוז מלאי 100 ומיקרו; גרם/מ"ל, ריכוז סופי 50 ננוגרם/מ"ל |
| רקומביננטי אנושי FGF10 | Peprotech | 100-26 | ריכוז מלאי 100 ומיקרו; גרם/מ"ל, ריכוז סופי 100 ננוגרם/מ"ל |
| רקומביננטי אנושי HGF | Peprotech | 100-39 | ריכוז מלאי 100 ומיקרו; גרם/מ"ל, ריכוז סופי 25 ננוגרם/מ"ל |
| רקומביננטי אנושי TGF ואלפא; | Peprotech | 100-16A | ריכוז מלאי 100 ומיקרו; גרם/מ"ל, ריכוז סופי 100 ננוגרם/מ"ל |
| TNF אנושי רקומביננטי אלפא; | אוריג'ין | TP750007-1000 | ריכוז מלאי 100 ומיקרו; גרם/מ"ל, ריכוז סופי 100 ננוגרם/מ"ל |
| מעכב רו קינאז Y-27632 | Abmole Bioscience | Y-27632 דיהידרוכלוריד | ריכוז מלאי 10 מ"מ, ריכוז סופי 10 ומיקרו; M |
| Rspondin-1 בינוני | יציב קו תאים יציב שנוצר במעבדת Hu. ריכוז סופי 15%. | ||
| <חזק>אחרים | |||
| 0.22 & m | פילטר Millipore | SCGPT01RE | |
| 16 # צינור סיליקון | LangerPump | ||
| 24 באר, מתלה | Greiner bio-one | GN662102-100EA | |
| 37 ° אמבט | |||
| 70 ומיקרו; מסנן m | BD | 352350 | |
| תא גזע Accutase | AT-104 | מאוחסן בטמפרטורה של 4 מעלות; C | |
| Anti-CTNNB1 | BD | 610154 | עכבר |
| אנטי-GAPDH | CST | 5174S | ארנב |
| אנטי-HDAC7 | Abcam | ab50212 | עכבר |
| אנטי-KI67 | Abcam | ab15580 | ארנב |
| בטיחות ביולוגית ארון | ESCO | CCL-170B-8 | |
| פתרון שחזור תאים | קורנינג | 354253 | מאוחסן ב-4 מעלות; C |
| צנטריפוגה 5430 | eppendorf | 542700097 | |
| חממת CO2 | ESCO | AC2-4S1 | |
| DMSO | Sangon Bitech | A100231 | מאוחסנים ב- RT |
| EVOS FL Color Imaging Systems | Invitrogen | AME4300 | |
| Hdac3 siRNA | Guangzhou RiboBio Co., Ltd. | siG2003180909192555 | מאוחסנים בטמפרטורה של -20 מעלות; C |
| Hdac7 lentivirus | ShanghaiGenePharmaCo., Ltd | LV2020-2364 | מאוחסן ב -80 ° C |
| Hitrans G A | שנחאי Genechem ושות', בע"מ | REVG004 | יעילות מוגברת של זיהום וירוסים |
| Image Pro Plus תוכנה | מדיה קיברנטיקה, בת'סדה, מרילנד, ארה"ב | גרסה 6.0 | |
| Lipofectamin RNAiMAX Transfection | Reagent Invitrogen | 13778150 | יעילות זיהום וירוסים מוגברת |
| צבע תאים חיים | Luna | F23001 | מאוחסן בטמפרטורה של 4 מעלות; C |
| צנטריפוגה שולחנית במהירות נמוכה | TD5A-WS/TD5AWS | ||
| Nucleofactor-& 2b Device | Lonza | ||
| Opti-MEM | Gibco | 31985070 מאוחסן ב-4 מעלות; C | |
| פסטר פיפטה | סנגון Bitech | F621006-0001 | |
| משאבה פריסטלטית | LangerPump | BT100-2J | |
| PVDF ממברנה | Millipore | IPVH00010 הפעל עם מתנול | |
| PX458 | Addgene | 48138 | מאוחסן בטמפרטורה של -80 מעלות; C |
| צנטריפוגה מקוררת | Thermo Scientific Heraeus | Labofuge 400 | |
| RSL3 | MCE | HY-100218A | ריכוז מלאי 10 מ"מ, ריכוז סופי 4 ומיקרו; M |
| Trypsin/EDTA | Gibico | 25200072 | מאוחסן ב-4 מעלות; C |
| Wee1 siRNA | גואנגג'ואו RiboBio ושות', בע"מ | siG2003180909205971 | מאוחסנים בטמפרטורה של -20 מעלות; ג |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.