Burada açıklanan protokol, doku düzleşmesi ve apikal epidermisin havaya maruz kalması yoluyla doğal doku oryantasyonunu ve ortamını eski haline getirerek kistik SO sisteminin önemli bir sınırlamasının üstesinden gelir. Bu yöntem, organoidin kendine özgü hücresel ve yapısal karmaşıklığını korur, fizyolojik olarak ilgili organizasyonu destekler ve deneysel manipülasyon için çok katlı epidermal yüzeye doğrudan erişim sağlar.
Protokoldeki birkaç adım, yüksek kaliteli kistik SO'ların üretilmesinden başlayarak, yüksek kaliteli düzlemsel SO'lar elde etmek için kritik öneme sahiptir. Temel kalite kontrol kontrolleri ve potansiyel protokol değişiklik noktaları,12'den önce kapsamlı bir şekilde açıklanmıştır. Kısaca, başlangıç noktası, yüksek nükleer-sitoplazmik orana sahip, sıkıca paketlenmiş hücreler gösteren, %70-80 birleşme oranında, iyi korunmuş, farklılaşmamış hiPSC kültürleri olmalıdır. Kistik SO'ların üretilmesi, yüzey ektoderm indüksiyonu12 sırasında BMP4 sinyalinin hassas modülasyonunu gerektirir. BMP4 hassasiyeti hiPSC hatları arasında değişebileceğinden, optimum sonuçlar için titrasyon gerekli olabilir. BMP4 konsantrasyonlarının 2,5 ila 15 ng/mL arasında test edilmesi önerilir, çünkü bu aralığın dışında başarılı bir vaka bildirilmemiştir. Reaktif kaynağındaki tutarlılık da önemlidir; Bu nedenle, tek bir tedarikçiden gelen toplu stoklar, tam biyolojik aktiviteyi sağlamak ve değişkenliği en aza indirmek için önerilen koşullarda hazırlanmalı ve depolanmalı ve son kullanma tarihlerinden önce kullanılmalıdır.
Uygun morfoloji ve boyuta sahip kistik SO'ların seçilmesi, başarılı SO düzleştirmesi için çok önemlidir. Kistik SO'ların olgunlaşması ve buna bağlı olarak mandalların ve saç plakodlarının oluşumu hiPSC çizgileri arasında değişebilir, bu nedenle düzleşmenin zamanlaması 70. gün ile 90. gün arasında değişebilir. Bir GSK3 inhibitörü ve WNT sinyal agonisti olan CHIR99021'in kistik SO oluşumunun 3. gününde eklenmesi düşünülebilir, çünkü proliferasyonu teşvik ederek ve nöral krest göçünü inhibe ederek organoid boyutu arttırdığı ve kıkırdak oluşumunu azalttığı gösterilmiştir12. Umut verici olmasına rağmen, kültürlerimizde bu değişiklikle tutarlı sonuçlar gözlemlemedik.
Düzleştirme işlemi, el becerisi ve dokuya aşinalık gerektirir. Özellikle, deri parçasının kaplanmış ek parçaya aktarılması sırasında, doğru doku oryantasyonunu sağlamak için özen gösterilmelidir. Stereomikroskop altında ince forseps kullanarak oryantasyonun doğrulanması ve apikal taraf yukarı bakana kadar dokunun nazikçe ayarlanması önerilir. Düzgün yerleştirildiğinde, mandallar/saç plakodları aşağı bakmalıdır. Düzlemsel SO'ların ALI kültürüne transferini takiben, HF'ler tipik olarak birkaç gün içinde gözle görülür büyüme ve saç şaftı pigmentasyonu göstermeye başlar.
Açıklanan modelin ana sınırlamaları, gereken zaman ve yüksek düzeyde bakım ve modelin olgunlaşmamış olmasıdır. Saç mandalları ile donatılmış kistik SO'ların gelişimi 70 ila 90 gün sürer ve bunu 4 haftalık ALI kültürü takip eder. Bu uzatılmış zaman çizelgesi, zahmetli bir düzleştirme prosedürüyle birleştiğinde, sistemi, özellikle ticari olarak temin edilebilen insan derisi eşdeğerleriyle karşılaştırıldığında, yüksek verimli uygulamalar için daha az uygun hale getirir. Küçük optimizasyonlar kültür süresini biraz azaltabilirken, önemli bir azalma olası değildir. Derinin yüksek hücresel ve yapısal çeşitliliği, in vitro 15,16,17,18 eksojen faktörlerin eklenmesiyle muhtemelen hızlandırılamayan karmaşık bir epitelyal-mezenkimal etkileşimler ve mekanik ipuçları dizisine bağlıdır. Kistik SO'ların oluşumu ve düzlemsel forma ilerlemeleri yüksek düzeyde bakım gerektirir. Kistik kültürün ilk 18 günü dışında, en yoğun kullanım dönemlerinden biri, düzlemsel SO'lar düşük nemli bir atmosferde tutulduğunda ve günlük orta ikmal gerektirdiğinde ortaya çıkar. Diğer hiPSC'den türetilen modellere benzer şekilde, SO'lar in vitro fetal benzeri bir fenotipi korur. Ayrıca, ter bezleri ve arrector pili kasları, muhtemelen vaskülarizasyon, bağışıklık hücreleri ve kesme stresi, gerilme ve sürtünme gibi mekanik kuvvetlerin eksikliğinden dolayı SO'larda14'te büyük ölçüde yoktur - bunların tümü uygun olgunlaşma için gereklidir 15,16,17,18,19. Bu sınırlamalardan bazıları, modelin karmaşıklığı artırılarak ele alınabilir. Otolog hiPSC'den türetilmiş makrofajlar17 ile birlikte kültür, bir perfüzyon sisteminin9 entegrasyonu veya mekanik germe17 uygulaması, model olgunluğunun20,21 desteklenmesine yardımcı olabilir.
Transwell ekleme formatının, düzlemsel SO'larda HF'lerin aşağı doğru büyümesini bir şekilde kısıtladığına dikkat edilmelidir. Sonuç olarak, HF'ler yanal olarak yayılma eğilimindedir ve havaya maruz kalabilir. HF'ler normalde cilt içinde in vivo olarak korunduğundan, deneyler tasarlanırken bu dikkate alınmalıdır. Daha kalın bir hidrojel tabakası uygulayarak kesici uç kaplamasını değiştirmek bu sorunun azaltılmasına yardımcı olabilir. Ayrıca, bu modelde kıl telleri nadiren cilt yüzeyinin dışına taşar. Gözlemlerimiz, düzlemsel SO'lardaki HF'lerin, ALI kültürünün 27. gününe kadar aktif büyüme fazı olan anajende kaldığını göstermektedir. İnsan HF'lerinde uzun anajen süresi göz önüne alındığında, bu tamamen beklenmedik bir durum değildir. Uzun vadeli kültür sonunda faz geçişini destekleyebilse de, sistemik ipuçlarının yokluğunda bu olası değildir. Foliküler döngü için gerekli moleküler sinyallerin tanımlanması ve desteklenmesi, katajen ve telojen fazlarının yapay olarak indüklenmesini sağlayabilir.
Özetle, düzlemsel SO'lar üretme protokolü, kistik SO'da uygulanabilir veya ilgili olmayan çok çeşitli deneysel yaklaşımlara olanak tanır. Düzlemsel SO'lar, bakteriyel11 ve viral enfeksiyonları22, ultraviyole radyasyonun neden olduğu doku hasarını22 ve ilişkili ilaç yanıtlarını 12,22,23 modellemek için zaten başarıyla kullanılmıştır. Fizyolojik olarak ilgili, karmaşık bir cilt eşdeğerinin apikal yüzeyine erişme yeteneği, alan için önemli bir ilerlemeyi temsil eder ve cilt araştırmalarında çeşitli yeni uygulamalara kapı açar.