Bu protokol, 6-8 saat içinde yeterli primer kondrositlerin izolasyonunu sağlayarak kıkırdak biyolojisi ve kıkırdak hastalığı mekanizmalarının daha derinlemesine araştırılmasını kolaylaştırır.
Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.
Yöntem makalesi
Bu protokol, 6-8 saat içinde yeterli primer kondrositlerin izolasyonunu sağlayarak kıkırdak biyolojisi ve kıkırdak hastalığı mekanizmalarının daha derinlemesine araştırılmasını kolaylaştırır.
Eklem kıkırdağı yıkımı, osteoartrit (OA) ve romatoid artrit (RA) dahil olmak üzere çeşitli kıkırdak hastalıklarında önemli bir nedensel faktör olan kondrosit aktivitesinin değişmesine yol açar. Kıkırdakta en bol bulunan hücre tipi olan kondrositlerin biyolojik özelliklerinin derinlemesine incelenmesi, etkili hastalık tedavi stratejilerinin geliştirilmesi için gereklidir. Primer kondrositlerin izolasyonu ve kültürlenmesi, kıkırdak hastalığının araştırılması için önemli deneysel materyaller sağlar ve kıkırdak yaralanması ve onarım mekanizmalarının çözülmesine katkıda bulunur. Bu protokol, farelerden türetilen birincil kondrositler için in vitro izolasyon ve kültürleme yöntemlerinin ayrıntılı bir tanımını sağlar. Optimize edilmiş kollajenaz II protokolü kullanılarak, yenidoğan fare diz eklemi kıkırdak örnekleri için kondrosit izolasyonu 8 saat içinde tamamlanabilir. Hücre verimi, doku tazeliğine ve başlangıçtaki hücre yoğunluğuna göre değişen, yaklaşık 1-2 × 10³ hücre/mg kıkırdak dokusudur; İzole edilen hücreler %>90 canlılık sergiler. Bu protokol, izolasyondan 1, 2 ve 5 gün sonra kültürlenen hücrelerin morfolojik özelliklerini ve yapışma durumunu gösteren fare birincil kondrositlerini örnek olarak kullanır. Ters transkripsiyon kantitatif polimeraz zincir reaksiyonu (RT-qPCR) ve western blotlama, interlökin-1β (IL-1β) tedavisinin Kollajen Tip II Alfa 1'i (Col2a1) azalttığını ve Matriks Metallopeptidaz 13 (Mmp13) ekspresyonunu arttırdığını gösterdi ve izole kondrositlerin inflamatuar uyaranlara yanıt verdiğini doğruladı. Geleneksel yöntemlerle karşılaştırıldığında, bu protokol, tripsin tedavisinden kaynaklanan potansiyel hücre hasarını önlerken, uzun izolasyon süresinin hücre canlılığı üzerindeki etkisini azaltmak için daha yüksek bir kollajenaz konsantrasyonu kullanır. Elde edilen primer kondrositler saf ve canlıdır, kıkırdak yaralanması ile ilgili mekanizmalar üzerine derinlemesine çalışmalar için uygundur ve bu da in vitro araştırmalar ve kıkırdak hastalığının klinik tedavisi için önemli etkileri vardır.
Eklem kıkırdağı yıkımı, OA ve RA 1,2 gibi çeşitli kıkırdak hastalıklarının önemli bir nedenidir. Kıkırdaktaki baskın hücre tipi olan kondrositler, homeostazı korumak ve yaralanmaya yanıt olarak onarımı kolaylaştırmak için gereklidir3. Kondrosit aktivitesindeki değişiklikler sadece kıkırdağın yapısal bütünlüğünü etkilemekle kalmaz, aynı zamanda inflamatuar yanıtları ve ilerleyici doku dejenerasyonunu da indükler4. Bu nedenle, kondrositlerin biyolojik özelliklerinin derinlemesine araştırılması, bu hastalıkların etyopatogenezinin aydınlatılması için çok önemlidir.
Son yıllarda, kondrositlerin inflamatuar yanıtlardaki rolü giderek daha fazla ilgi görmüştür. Çalışmalar, IL-1β ve tümör nekroz faktörü-α (TNF-α) gibi inflamatuar sitokinlerin, kondrositlerin metabolik süreçlerini önemli ölçüde tehlikeye attığını, bunun da matris parçalayıcı enzimlerin ekspresyonunun artmasına ve matris sentezinin azalmasına neden olduğunu göstermiştir 5,6,7. Bu değişiklikler sonuçta kıkırdağın kademeli olarak dejenerasyonuna ve eklem fonksiyon bozukluğuna yol açar. Bu nedenle, kondrositlerin patolojik koşullar altında biyolojik değişikliklerinin in vitro modellerde araştırılması özellikle zorunlu hale gelmiştir. Geleneksel iki boyutlu (2D) tek katmanlı kültüre dayanarak, üç boyutlu (3D) kondrosit kültürü ve organoid teknolojilerindeki son gelişmeler, kıkırdakla ilgili araştırmalarda giderek daha fazla benimsenmektedir. Bu rafine sistemler, fizyolojik olarak daha alakalı bir mikro ortam sunar ve hastalık bağlamlarında kondrosit davranışı hakkında değerli bilgiler sağlar8.
Bir hücre kaynağının seçimi, in vitro bulguların eklemlerin patofizyolojisini doğru bir şekilde özetleyip özetlemediğini kritik olarak belirler. Ölümsüzleştirilmiş kondrosit hatlarının veya kıkırdak eksplantlarının aksine, birincil kondrositler, eklem kıkırdağının doğal genetik arka planını, mekanosensitif kalsiyum sinyal yollarını ve fenotipik stabilitesini korur, böylece yerleşik kıkırdak hücrelerininkini daha yakından yansıtan üstün kondrojenik kapasite ve biyolojik davranışlar sergiler9. Birincil kondrositler ve ATDC5 hücre hattı10 arasında kalsiyum sinyal kaynaklarında ve anahtar iyon kanallarında ve aşağı akış yollarında sistematik farklılıklar belgelenmiştir. Sonuç olarak, eklem fizyolojisi veya patolojisi araştırılırken primer kondrositlere öncelik verilmelidir. Bu nedenle, primer kondrositlerin izolasyonunu ve kültürlenmesini optimize etmek, hastalıkla ilgili biyolojiyi doğru bir şekilde modellemek ve potansiyel terapötik ilaçlarıaraştırmak için gereklidir 11,12,13,14,15. Bununla birlikte, mevcut yöntemler, uzun süreli sindirim nedeniyle hücre canlılığını veya fenotip bütünlüğünü tehlikeye atmaktadır16,17.
Burada, fare kıkırdak dokusundan türetilen ve hızla yeterli hücre veren birincil kondrositlerin in vitro izolasyonu ve kültürlenmesi için bir protokol açıklıyoruz. Geleneksel düşük enzim konsantrasyonlu, uzun süreli sindirim protokolleri ile karşılaştırıldığında, bu çalışma enzim sindirim koşullarını ve doku ön tedavi adımlarını optimize etmiştir. Bu optimizasyon, tripsin tedavisinden15,17 kaynaklanan potansiyel hücre hasarını önlerken sindirim süresini önemli ölçüde 6-8 saate düşürmüştür. Bu yöntem kullanılarak, her bir mg fare kıkırdak dokusundan yaklaşık 1-2 × 103 kondrosit elde edilebilir. Bu protokol, primer kondrositlerin in vitro olarak izole edilmesi ve kültürlenmesi için güvenilir bir kılavuz sunarak kıkırdak hastalığı çalışmaları için sağlam bir model sağlar.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Tüm hayvan deneyleri, Xi'an Honghui Hastanesi Etik Kurulu (No. 202309009) tarafından onaylandı ve deneysel prosedürler, hayvan deneyleri için 3R'nin değiştirme, azaltma ve iyileştirme ilkelerine sıkı sıkıya bağlı kaldı.
Şekil 1A , reaktiflerin ve ekipmanın hazırlanmasının şematik bir diyagramını göstermektedir. Malzeme Tablosu, bu protokolde kullanılan reaktifler ve ekipman hakkında bilgi içerir.
1. Deney fareleri
NOT: Bu çalışmada dört adet 3 günlük, vahşi tip C57BL/6J fare kullanıldı.
2. Kıkırdak numunesi toplama ve işleme

Şekil 1: Malzeme hazırlama ve kıkırdak numunesi işlemenin basitleştirilmiş iş akışı. (A) Reaktifler, sarf malzemeleri ve ana aletler dahil olmak üzere reaktif ve ekipman kurulumunun şematik diyagramı. (B) Fare diz eklemlerinden kıkırdak dokularını işlemek için adım adım protokol. Kısaltmalar: PBS = fosfat tamponlu salin. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
3. Primer kondrositlerin izolasyonu ve kültürü

Şekil 2: Kıkırdak dokusu sindirimi, birincil hücre izolasyonu ve kültürü için basitleştirilmiş prosedür. Kıkırdak kıyıldı ve 15 dakika boyunca yüksek konsantrasyonlu kollajenaz II sindirim solüsyonu ile sürekli olarak sindirildi, bir kez tekrarlandı, ardından hücreleri izole etmek için 6-8 saat boyunca düşük konsantrasyonlu kollajenaz II sindirim solüsyonu ile sindirildi. Sindirilen doku daha sonra süzüldü ve süzüntü toplandı ve santrifüjlendi. Hücre peleti 1x PBS ile yıkandı ve birleşme p'e ulaşana kadar DMEM/F12 ortamında kültürlendi, bu noktada hücreler sonraki deneyler için hazırdı. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
4. Birincil kondrositlerin fonksiyonel doğrulaması

Şekil 3: Birincil kondrosit fonksiyonel doğrulama programının şematik diyagramı. IL-1β tedavisinin neden olduğu inflamatuar durumlar; RT-qPCR ve Western blotlama ile değerlendirilen kıkırdakla ilişkili fenotipler üzerindeki etkiler. Kısaltmalar: IL-1β = interlökin-1β; RT-qPCR = Ters transkripsiyon kantitatif polimeraz zincir reaksiyonu. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
| Western Blotlama iş akışı koşulları | |
| Adım | Durum / Reaktif |
| SDS-PAGE jel hazırlama | %8 (a/h) Tris-HCl ayırıcı jel |
| İstifleme elektroforezi | 80 V, 30–40 dk |
| Elektroforezin çözülmesi | 120 V, 1–1,5 saat |
| Aktarmak | Yarı kuru, 15 V, 30–60 dk |
| Engelleme | Hızlı engelleme tamponu, oda sıcaklığında 2 saat |
Tablo 1: Western blotlama iş akışı koşulları. SDS-PAGE bileşimi, elektroforez parametreleri, transfer ayarları ve blokaj prosedürü dahil olmak üzere western blotlama koşullarının özeti.
| Ters transkripsiyon reaksiyon karışımı | |
| Parça | Hacim (μL) |
| 5× Transkriptör Ters Transkriptaz Reaksiyon Tamponu | 4 |
| Deoksinükleotid Karışımı (her biri 10 mM) | 2 |
| Koruyucu RNaz İnhibitörü (40 U/μL) | 0.5 |
| Transkriptör Ters Transkriptaz (20 U/μL) | 0.5 |
| Nükleaz içermeyen su | 20'ye kadar |
| Toplam hacim | 20 |
Tablo 2: Ters transkripsiyon reaksiyon karışımı. cDNA sentezi için ters transkripsiyon reaksiyonu bileşimi.
| Fare primer kondrositinin RT-qPCR'si için primer bilgisi | ||||
| Gen adı | Sıra(5'3 ') | Tavlama sıcaklığı (°C) | ||
| mGapdh | İletmek | TGGCCTTCCGTGTTCCTAC | 60 | |
| Ters | GAGTTGCTGTTGAAGTCGCA | |||
| mCol2a1 | İletmek | TGACCTCAACTACATGGTCTACA | 60 | |
| Ters | CTTCCCATTCTCGGCCTTG | |||
| mMmp13 | İletmek | CTTCTTCTTGTTGAGCTGGACTC | 60 | |
| Ters | CTGTGGAGGTCACTGTAGACT | |||
Tablo 3: Fare primer kondrositinin RT-qPCR'si için primer bilgisi. Fare primer kondrositlerinde Gapdh, Col2a1 ve Mmp13 transkriptlerini ölçmek için kullanılan primerlerin dizileri ve tavlama sıcaklığı (60 °C).
| RT-qPCR reaksiyon karışımı | |
| Parça | Hacim (μL) |
| 2 × SYBR Yeşil qPCR Ana Karışımı | 10 |
| Seyreltilmiş cDNA şablonu | 8 |
| İleri primer (10 μM) | 1 |
| Ters astar (10 μM) | 1 |
| Toplam hacim | 20 |
Tablo 4: RT-qPCR reaksiyon karışımı. SYBR Green ana karışımı, şablonu ve primerleri ile RT-qPCR reaksiyon karışımı (20 μL).
| RT-qPCR döngü protokolü | ||
| Adım | Sıcaklık (°C) | Saat |
| İlk denatürasyon (×1) | 95 | 10 dakika |
| Denatürasyon (×40) | 95 | 5 sn. |
| Tavlama/uzatma (×40) | 60 | 15 sn. |
| Dahili (×40) | 72 | 30 sn. |
| Erime eğrisi (×1) | 95 55 95 | 60 sn 30 sn 30 sn ![]() |
Tablo 5: RT-qPCR döngü protokolü. 95 °C'de 5 saniye denatürasyon, 60 °C'de 15 saniye tavlama/uzatma ve 40 döngü boyunca son bir erime eğrisi analizi yapıldı.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Şekil 1, Şekil 2 ve Şekil 3'te açıklandığı gibi, protokolü gerçekleştirdik ve fare diz eklemlerinden primer kondrositleri başarıyla izole ettik. Yaklaşık 10 mg yenidoğan fare kıkırdağından, %>90 canlılığa sahip yaklaşık 1 × 104 hücre elde ettik. İn vitro kültürün ilk gününde, birincil fare kondrositleri, çoğu hücrenin süspansiyon halinde olduğu ve henüz kültür kabının dibine tam olarak yapışma...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Primer kondrositlerin izolasyonu ve kültürü, kıkırdak hastalıklarının patofizyolojisini aydınlatmak için gereklidir22. Primer kondrosit kültüründe, kollajenaz konsantrasyonunu ve sindirim süresini optimize etmek çok önemlidir, çünkü potansiyel hücresel hasarı azaltırken hücre dışı matrisin bozulmasını dengeler17. Burada, primer kondrositleri fare kıkırdak dokularından izole etmek için güvenilir ve tekrarlanabilir bir yöntem açıklıyoruz. Bu yöntem kullanılarak her 1 mg fare ...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yazarlar herhangi bir çıkar çatışması olmadığını beyan ederler.
Bu çalışma Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı (No. 82370909) tarafından desteklenmiştir. Şekil 1, Şekil 2 ve Şekil 3 Figdraw ile oluşturulmuştur.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| 1&kez; PBS Toz (2 L) | Hizmet biyografisi | G0002-2L | |
| 100 mm hücre kültürü kapları | Hizmet biyografisi | CCD-100 Serisi | |
| 100 μ m hücreli elek | Sangon Biyoteknoloji | F613463-0001 | |
| 15mL Konik Santrifüj Tüpü (Steril, Enzimsiz) | Hizmet biyografisi | EP-1501-J | |
| 50mL Konik Santrifüj Tüpü (Steril, Enzimsiz) | Hizmet biyografisi | EP-5001-J | |
| 6 oyuklu hücre kültürü plakası | Hizmet biyografisi | CCP-6H | |
| Anti-COL2A1 tavşan poliklonal antikoru | İmmünoyol | YT1022 Serisi | Birincil Antikorlar; Dünya Bankası: 1/500 |
| Anti-GAPDH fare monoklonal antikoru | Protein teknolojisi | 60004-1-IG | Birincil Antikorlar; Dünya Bankası: 1/2000 |
| Anti-MMP13 tavşan poliklonal antikor | İmmünoyol | YT2796 Serisi | Birincil Antikorlar; Dünya Bankası: 1/1000 |
| Aseptik ultra temiz tezgah | Termo Balıkçı | 51029704 | |
| Hücre kültürü inkübatörü | Termo Balıkçı | 51033782 | |
| Kollajenaz II | Güneş Enerjisi | C8150 Serisi | |
| Özel primerler (Gapdh, Col2a1, Mmp13) | Sangon Biyoteknoloji | Primer BLAST kullanılarak tasarlanmıştır | |
| DMEM/F12 orta | Hidrolik klon | SH30023.01 | |
| Fetal sığır serumu | Eski Hücre | FCS500 Serisi | |
| HRP-Keçi Anti-Fare poliklonal antikoru | İmmünoyol | RS0001 Serisi | İkincil Antikorlar; WB: 1/10000 |
| HRP-Keçi Anti-Tavşan poliklonal antikor | İmmünoyol | RS0002 Serisi | İkincil Antikorlar; Dünya Bankası: 1/10000 |
| Ters faz kontrast mikroskobu | OLYMPUS | CKX53 Serisi | |
| Mikropipet | Termo Balıkçı | ||
| Minyatür tezgah üstü santrifüj | SUNNE | SN-TDL-6 | |
| 11 numaralı cerrahi bıçak | Hizmet biyografisi | QXJZ-11 | |
| Penisilin-Streptomisin Çözeltisi(100X) | Beyotime | C0222 (İngilizce) | |
| Küçük Hayvan Diseksiyon Aletleri Seti | Hizmet biyografisi | QXTZ01 |
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.