$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Yemek borusu farklı katmanlara ayrılır: epitel, lamina propria, submukoza ve muscularis eksterna (Şekil 1A). Fibroblastlar, stroma olarak adlandırılan submukoza ve lamina propriada bulunur. Bu protokolde, muscularis eksterna mekanik olarak çıkarılır (Şekil 1B), bu da stromada bulunan fibroblastların (PdgfrαH2BeGFP +) kaybına yol açmaz (Şekil 1C). Dissosiyasyondan önce, epitel stromadan ayrılır ve iki doku segmenti oluşur (Şekil 1B). İki tabakanın ayrılması, kırılgan stromal tabakaya kıyasla daha sağlam epitel tabakası için ayrışma süresini arttırma fırsatı sağlar. Bu şekilde, hem canlı epitelyal progenitör hücreleri hem de stromal fibroblastları veren etkili bir izolasyon protokolü oluşturulmuştur (Şekil 1B). Özofagus progenitör hücreleri yüksek INTEGRIN-β4 ve E-CADHERIN ekspresyonlarına göre sıralanır (Şekil 1C, D).
Fibroblastların alt popülasyonları farklı belirteçler kullanılarak izole edilebilir. Bu protokolde, yaygın olarak kullanılan fibroblast belirteçleri PDGFRα ve DPP4'e (CD26) dayanan fibroblast izolasyonu için bir strateji sağlanmıştır. PdgfrαH2BeGFP muhabir ekspresyonu veya DPP4 antikoru ile izolasyon, izole edilen hücrelerin yaklaşık% 50'sinin fibroblast olduğunu göstermektedir (Şekil 1E, F). Ek olarak, PDGFRa + fibroblastlarının% 70'i DPP4 + 'dır, bu da büyük ölçüde örtüşen, ancak aynı olmayan bir fibroblast popülasyonunun elde edildiğini gösterir. Hem epitel hem de stromal hücre popülasyonlarını izole ettikten sonra, özofagus progenitör hücreleri ya tek başına ya da bir matriks kubbesinde fibroblastlarla birlikte kültürlenir. Fibroblastların organoid oluşumuna katkısını incelemek için, ko-kültür büyüme faktörü azaltılmış bir ortamda tutulur (Şekil 1G).
Özofagus progenitör hücreleri EGF, NOGGIN ve RSPO (ENR) varlığında organoidler oluşturur. NOGGIN'in giderilmesi ve RSPO miktarının azaltılması (25 ng/μL; ERdüşük) organoid oluşumunu önlemek için yeterlidir (Şekil 2A). İlginç bir şekilde, ERdüşük ortamdaki özofagus progenitör hücrelerine DPP4 + veya PDGFRa + fibroblastların eklenmesi, her iki fibroblast popülasyonu için destekleyici bir işlev göstererek organoid oluşturma yeteneğini geri yükler (Şekil 2A-D). PdgfrαH2BeGFP transgeninin görselleştirilmesi, fibroblastların organoid oluşumu sırasında epitel progenitör hücrelerle yakın temas halinde olduğunu göstermektedir (Şekil 2A). 6. günde, PdgfrαH2BeGFP + fibroblastlar hala ortak kültürde bol miktarda bulunur. Fibroblastlar kubbe boyunca, organoidlerin yakınında ve onlara dokunarak (tam ok) veya organoidlere (ok ucu; Şekil 2D).
Tüm montaj boyaması, fibroblastların organoidlerle etkileşiminin 3D gösterimini gösterir (Şekil 3). Tüm montaj protokolünü bir temizleme çözeltisi kullanmadan gerçekleştirmek mümkün olsa da, şeffaflığı ve organoidin lazer penetrasyonunu azaltır (Şekil 3B, z-view). Organoidleri monte ederken, ara parça organoid morfolojisinin korunmasına yardımcı olur. Buna karşılık, kapak kaymasının doğrudan organoidler üzerine (ara parça olmadan) kaplanması organoidleri düzleştirir ve organoid yapı kaybına neden olur (Şekil 3A, B).
Hem DPP4+ hem de PDGFRα+ fibroblastlarının organoidlerin etrafına sarılmış olduğu bulunmuştur (Şekil 3C, Video1 ve Video 2). Özofagus organoidlerinin farklılaşması farklı belirteçler kullanılarak değerlendirilebilir. Şekil 4, sağlanan boyama protokolünün boyanması daha kolay keratinler (KRT14/13) ve boyanması daha zor transkripsiyon faktörleri (TRP63/KLF4) için uygun olduğunu göstermektedir. Ko-kültür protokolü, in vivo13,14 ve ENR ortamında yetiştirilen organoidlerde görüldüğü gibi, benzer bir farklılaşma paternine sahip organoidler üretir; KRT14+ veya TRP63+ progenitör hücreler dış tabakayı oluşturur ve KRT13+ veya KLF4+ farklılaşmış hücreler içe doğru yönelir.
Bu protokol, özofagus kök hücre nişini in vitro olarak incelemek için bir araç sağlar ve organoidler ile fibroblastlar arasındaki etkileşimi görselleştirir. Antikorlar kullanarak fibroblastların izolasyonu için bir protokol uygulayarak, yöntem uyarlanabilir ve transgenik farelere ihtiyaç duymadan fibroblast alt popülasyonlarını incelemek için kullanılabilir.

Şekil 1: Progenitör hücrelerin ve fibroblast alt popülasyonlarının yemek borusundan izolasyonu . (A) Yemek borusundaki farklı katmanlara şematik bakış. Stroma lamina propria ve submukoza içerir. (B) İzolasyon protokolüne şematik genel bakış. Kas (muscularis externa) forseps kullanılarak mekanik olarak çıkarılır; Kalan yemek borusu kesilir ve epitel tabakasını stromadan ayırmak için termolizin içinde inkübe edilir. Epitel ve stroma ayrılır, mekanik olarak kıyılır ve enzimatik olarak tek hücreli süspansiyonlara sindirilir. Ayrışmış hücreler daha sonra boyanır ve FACS için hazırlanır. (C) Stromada PdgfrαH2BeGFP+ fibroblastları gösteren muscularis eksternasından sıyrılan yemek borusunun kesiti. INTEGRIN-β4 (ITGβ4) ve E-CADHERIN (ECAD) çift pozitif hücreleri yemek borusunun epitelyal progenitör hücreleridir. Ölçek çubuğu = 100 μm. (D) Tüm tek hücrelerden canlı hücrelerin (üst panel) yüzdesini gösteren epitel hücre izolasyonunun temsili akış sitometrisi grafiği. Alt panel, tüm canlı hücrelerden izole edilmiş ITGβ4 + ECAD + progenitör (Prog.) hücrelerinin yüzdesini gösterir. (E) Canlı hücrelerin yüzdesini gösteren stromal hücre izolasyonunun temsili akış sitometri grafiği (sol üst panel). Tüm canlı hücrelerin izole DPP4+ fibroblastlarının (Fibr.; sağ üst panel) ve Pdgfrα+ fibroblastlarının (sol alt panel) yüzdesini gösteren temsili akım sitometri grafikleri. Pdgfrα+ fibroblastların p'i de DPP4+'tır (sağ alt panel). (F) Sadece DPP4+ hücrelerini (%2.5), DPP4+ PDGFRa+ hücrelerini (7.5) ve PDGFRa+ sadece hücreleri (.7) gösteren stromanın temsili akım sitometri grafiği. Yüzdeler tüm canlı hücrelere aittir. (G) Sadece epitelyal hücreler, 50 ng/μL EGF, 100 ng/μL NOGGIN ve 250 ng/μL RSPO (ENR) varlığında veya EGF ve düşük RSPO konsantrasyonu (25 ng/μL) varlığında fibroblastlarla birlikte bir matris kubbesi içinde kaplanır. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 2: Organoid ko-kültürlerin temsili sonuçları. (A) Organoidlerin 1. günden 6. güne kadar büyümesini gösteren parlak alan görüntüleri. PdgfrαH2BeGFP+ fibroblastlarla birlikte kültürlenen organoidlerle parlak alan görüntüleri de nükleer eGFP sinyalini göstermektedir. Ölçek çubuğu = 25 μm. (B) 6. günde tüm matris kubbesinin parlak alan görüntüleri. Sol sütun, ER düşük veya E düşük R düşük ortada Pdgfrα + fibroblastların varlığında yetiştirilen organoid ko-kültürlerigöstermektedir. Orta sütun, ER düşük veya E düşük R düşük ortada DPP4 + fibroblastların varlığında yetiştirilen organoid ko-kültürlerigöstermektedir. Sağ sütun, ENR ortamında yetiştirilen organoid mono-kültürleri göstermektedir. ENR ortamı = EGF (50 ng/μL), NOGGIN (100 ng/μL) ve RSPO (250 ng/μL). ERdüşük = EGF ve 25 ng/μL RSPO. E düşükRdüşük = 5 ng/μL EGF ve 25 ng/μL RSPO. Ölçek çubuğu = 500 μm. (C) Organoid oluşturma verimliliğini (%) gösteren grafik (yani, farklı kültür koşullarında organoidleri oluşturan hücrelerin yüzdesi). Her nokta bir matris kubbesini temsil eder ve çubuk koşul başına tüm noktaların ortalamasını temsil eder. (D) PdgfrαH2BeGFP+ fibroblastlarla birlikte kültürlenmiş 6. gün organoidlerinin parlak alan ve floresan görüntüsü. PdgfrαH2BeGFP+ fibroblastlar kubbe boyunca bulunur, organoidlere (ok ucu) bağlanır ve bağlanmamış ancak organoidlerle temas halindedir (tam ok). Ölçek çubuğu = 250 μm. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 3: Fibroblast-organoid etkileşimlerinin incelenmesi için tüm montaj boyama protokolü . (A) Tüm mount immünofloresan protokolüne şematik genel bakış. AB = antikor. (B) Temizlenmemiş tüm montaj boyamasının immünofloresan resmi, temizlenmiş organoidlere kıyasla lazer ışığının saydamlığının ve penetrasyonunun azaldığını gösterir. Bir ara parçanın yokluğu organoidin düzleşmesine ve organoid morfolojisinde kayba neden olur. (C) Birlikte kültürlenmiş organoidlerin tüm montaj görüntüleri, organoidlerin etrafına sarılmış ve organoid ile yakın temas halinde VIMENTIN + fibroblastları (Fibr.) ile 3D yüzeylerini göstermektedir. 3D kesitler ve 2D düzlem görüntüleri organoidin lümenini gösterir. Ölçek çubuğu = 50 μm. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 4: Tüm montaj görüntüleri farklı bazal ve suprabazal hücre popülasyonlarını ortaya koymaktadır. (A) Dış tabakada KRT14+ bazal hücreleri ve KRT13+ farklılaşmış suprabazal hücreleri gösteren PdgfrαH2BeGFP+ fibroblastları ile mono ve ko-kültürlü organoidlerin bütün montaj boyaması. Ölçek çubuğu = 50 μm. (B) Dış tabakada TRP63+ bazal hücreleri ve KLF4+ farklılaşmış suprabazal hücreleri gösteren PdgfrαH2BeGFP+ fibroblastları ile mono- ve ko-kültürlenmiş organoidlerin bütün montaj boyaması. Ölçek çubuğu = 50 μm. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
Tablo 1: Organoid kültür ortam bileşenlerini açıklayan tablo. Bu Tabloyu indirmek için lütfen tıklayınız.
Video 1: PdgfrαH2BeGFP+ fibroblast, organoidin etrafına sarılmış ve organoid ile yakın temas halindedir. Video, Şekil 3C'nin üst paneline eşlik eder. Şekil 3C'deki ölçek çubuğu 50 μm'dir ve organoid çapı ~ 120 μm'dir. VIMENTIN beyaz, E-CADHERIN kırmızı, PdgfrαH2BeGFP yeşil ve DAPI mavi renkte gösterilmiştir. Bu Videoyu indirmek için lütfen buraya tıklayın.
Video 2: DPP4 + fibroblast, organoid ile sarılmış ve yakın temas halindedir. Video, Şekil 3C'nin alt paneline eşlik eder. Şekil 3C'deki ölçek çubuğu 50 μm'dir ve organoid çapı ~ 120 μm'dir. VIMENTIN beyaz, E-CADHERIN kırmızı ve DAPI mavi renkte gösterilir. Bu Videoyu indirmek için lütfen buraya tıklayın.