Summary

Abgeleitet von Maus und Mensch primäre gastrische Epithelzellen Monolayer Kultur for the Study of Regeneration

Published: May 07, 2018
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Summary

Hier beschreiben wir ein Protokoll für die Einrichtung und Kultivierung von Mensch und Maus abgeleitet 3-dimensionale (3D) Magen Organellen und die Methode für die Übertragung von 3D Organellen auf eine 2-dimensionale monomolekularen Film. Die Verwendung von Magen epithelialen Monolage als eine neuartige Kratzer-Wunde-Assay für Regeneration Studien wird ebenfalls beschrieben.

Abstract

In-vitro- Studien der Magen Wunde Reparatur umfasst in der Regel die Verwendung von Magenkrebs Zell-Linien in einem neu-Wunde-Assay der zelluläre Proliferation und Migration. Eine kritische Einschränkung solcher Tests ist jedoch ihre homogene Sortiment von zellulären Arten. Reparatur ist ein komplexer Prozess, der die Interaktion der verschiedenen Zelltypen verlangt. Daher geht um eine Kultur zelluläre Subtypen zu studieren, die überwunden werden müssen, wenn wir die Reparatur-Prozess zu verstehen. Das Magenband organoide Modell kann dieses Problem beheben, wobei die heterogene Sammlung von Zelltypen, die den Magen Epithel oder anderen nativen Gewebe in Vivoentspricht. Gezeigt, hier ist ein Roman, in-vitro- Kratzer-Wunde Assay abgeleitet von Mensch oder Maus 3-dimensionale Organellen, die dann auf eine gastrische Epithelzellen Monolage als entweder intakten Organellen oder als einzelne Zelle Aussetzung der übertragen können getrennt Organellen. Das Ziel des Protokolls ist, organoide abgeleitet gastrische Epithelzellen Monolagen zu etablieren, die in einem Roman Kratzer-Wunde-Assay-System einsetzbar, um Magen-Regeneration zu studieren.

Introduction

Die Verwendung von Grund auf neu-Wunde-Assays ist eine beliebte Methode zur Untersuchung von Reparatur und Regeneration1,2,3,4,5,6. Die vorgeschlagene Methode kann verwendet werden, insbesondere Magen-Regeneration und Helicobacter Pylori Besiedlung zu studieren. In der Vergangenheit Magenkrebs Zelllinien als Mittel verwendet wurden, um Helicobacter Pylori (H. Pylori) Infektion1,2 studieren und Zell-Linien wie AGS Zellen waren bis vor kurzem Magenkrebs favorisierte1 ,2,3,4. Eine Einschränkung der Magenkrebs Zellkulturen ist ihrer Nichtbeachtung die zelluläre Vielfalt der Magen Epithel zu rekapitulieren. Zu versuchen, diese Einschränkung Adresse gezeigt, hier ist die Errichtung und die Übertragung der primären Mensch und Maus abgeleitet 3-dimensionale fundic Magen Organellen (FGOs), ein Magen epithelialen Monolage für Wunde heilende Assays basieren auf einer modifizierten Methode zuerst von Schlaermann Et al.beschrieben. 7 wir zeigen, dass Magen epitheliale Monolagen abgeleitet 3D Magen FGOs geschert oder FGO abgeleitet Einzelzellen behalten eine polarisierte zelluläre Zusammensetzung, die eng, die der Magen Epithel darstellt in-vivo. Angesichts der Tatsache, dass Magenkrebs Zelllinien keine Zelle Zusammensetzung, die diese Technik zeigt erkennen lassen, hat das aktuelle Protokoll einen Vorteil gegenüber alternativen Kratzer-Wunde-Assay-Methoden. Diese Methodik wurde optimiert, wobei Monolagen etablierten aus ganzen Organellen oder aus einer einzelnen Zelle Suspendierung vom dissoziierten Organellen und überzogen mit einer Basalmembran Matrix oder Kollagen-Beschichtung werden können. Das übergeordnete Ziel dieses Protokolls ist es, festzulegen, dass eine organoide gastrische Epithelzellen Monolage Kulturen für einen neuartigen Wunde heilende Assay abgeleitet.

Protocol

Um Kontaminationen zu vermeiden, führen Sie Protokoll in seiner Gesamtheit in eine sterile Gewebekultur Kapuze. Fundic Gewebe von Patienten mit Sleeve-Gastrektomie nach dem genehmigten Protokoll der University of Cincinnati IRB gesammelt wurde (IRB-Protokollnummer: 2015-4869).Alle Studien an Mäusen wurden genehmigt, von der University of Cincinnati institutionelle Pflege der Tiere und Nutzung Committee (IACUC), die eine American Association of Assessment und Akkreditierung von Laboratory Animal Care (AAALAC) Anlage…

Representative Results

Organellen stammen aus dem Korpus/Körper des Menschen oder Fundus der Maus Magen Gewebe (Abbildung 1A). Nach Kollagenase oder EDTA Verdauung von Mensch oder Maus abgeleitet Magen Gewebe sind, Drüsen in Basalmembran Matrix eingebettet bzw. für 6-7 Tage (Abbildung 1A) kultiviert. Abbildung 1 b zeigt die Bildung des Menschen abgeleitet Magen Organellen (HuFGOs), die dann zu einer Magen epithelialen M…

Discussion

Das aktuelle Protokoll beschreibt die Einrichtung von Mensch und Maus abgeleitet gastrische Epithelzellen Monolagen, die für neu-Wunde Assays verwendet werden können. Das Protokoll hängt das Konzept der ansässigen Stammzellen isoliert von primären Mensch (oder Maus) Gewebe und ist ein modifiziertes Protokoll zuerst veröffentlicht durch Schlaermann Et al.7. Insbesondere haben wir das Protokoll hier so optimiert, dass ein Zusammenfluss etablieren und polarisiert gastrische Epithelzell…

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Diese Arbeit wurde unterstützt von der NIH (NIDDK) 5 R01 DK083402-07 (YZ) zu gewähren.

Materials

Advanced Dulbecco's modified Eagle/F12 medium (basal media) Life Technologies 12634-010
GlutaMAX (L-glutamine) Life Technologies 25030-081
Penicillin/Streptomycin Thermo Scientific SV30010
Amphotericin B/Gentamicin Thermo Scientific R01510
Kanamycin Thermo Fisher RO1510
HEPES Buffer Sigma Aldrich H0887
n-Acetylcystine Sigma Aldrich A9165
N2 Life Technologies 17502-048
B27 Life Technologies 12587-010
BMP Inhibitor (Noggin) Pepro Tech 250-38
Gastrin Tocris 3006
EGF Pepro Tech 315-09
FGF10 Pepro Tech 100-26
Nicotinamide Sigma Aldrich N0636
Y-27632 ROCK Inhibitor Sigma Aldrich Y0503
TGF-β Inhibitor Tocris 2939
Ca2+/Mg2+ -free DPBS Fisher 21-031CV
Dulbecco's modified Eagle Medium (DMEM) Life Technologies 12634-010
Fetal Bovine Serum FBS
OPTIMEM Invitrogen
0.22µM filter Fisher 099-720-004
37 °C Water Bath
Collagenase Type 1 Worthington  LS004214
Bovine Serum Albumin Sigma Aldrich A9418
Kimwipes (tissue paper) Fischer Scientific 06-666C
125 mL round bottom flask
1 in (25 mm) stir bar
Rubber Septa
Sterile Gauze
Stir Plate
Ring Stand
Ring Stand Clamps
Sterile petri dish
18 G needles of 1.5 in length Thermo Fisher 305196
20 G spinal needles of 3.5 in length Thermo Fisher 405182
12-well cell culture treated plate Midwest Scientific 92012
Growth Factor Reduced, Phenol Red-free MatrigelTM (Basement membrane matrix) Fisher CB-40230C
Sterile Razor Blades
Wide-tip tweezers
Curved Hemostatic Forceps
200 µL wide pipette tips Thermo Fisher 02-707-134
5 mL cell culture test tubes Fisher 14-956-3C
Oxygen Tank with rubber hosing
1 g D-Sorbitol
Sucrose Fisher SS-500
Dissecting microscope
Dissecting Tray
Rocking Table
Rat Tail Collagen Type 1 Life Technologies A10483-01
Cell culture grade glacial acetic acid Fisher A38-212
Cell culture grade water Corning 25-055-CV
2-well chamber slide Thermo Fisher 155380
12-well Transwell (polyester membrane inserts) Corning 3460
Cell scraper Corning 353086
Accutase (cell detachment solution) Stemcell Technologies 7920
263/8 G syringe Thermo Fisher 309625
Razor blade
L Cells L cells, a Wnt3a producing cell line, were received as a gift from Dr. Hans Clevers (Hubrecht Institute for Developmental Biology and Stem Cell Research, Netherlands).   N/A
HEK-293T Rspondin secreting cells A modified HEK-293T R-spondin secreting cell line was obtained from Dr. Jeff Whitsett (Section of Neonatology, Perinatal and Pulmonary Biology, Cincinnati Children's Hospital Medical Centre and The University of Cincinnati College of Medicine, Cincinnati, USA ).   N/A
HK-ATPase Primary Antibody Invitrogen SC-374094
E-Cadherinn SantaCruz sc-59778
UEA1 Sigma Aldrich L9006
Hoechst 33342 Thermo Fisher H3570
Alexafluor 488 secondary antibody (Donkey anti-mouse 488 secondary antibody) ThermoFisher Scientific R37114

References

  1. Nagy, T. A., et al. Helicobacter pylori regulates cellular migration and apoptosis by activation of phosphatidylinositol 3-kinase signaling. J Infect Dis. 199 (5), 641-651 (2009).
  2. Mnich, E., et al. Impact of Helicobacter pylori on the healing process of the gastric barrier. World J Gastroenterol. 22 (33), 7536-7558 (2016).
  3. Zhang, Y., et al. Bm-TFF2, a toad trefoil factor, promotes cell migration, survival and wound healing. Biochem Biophys Res Commun. 398 (3), 559-564 (2010).
  4. Crabtree, J. Role of cytokines in pathogenesis of Helicobacter pylori-induced mucosal damage. Dig Dis Sci. 43 (Supplement), 46S-53S (1998).
  5. Riahi, R., Yang, Y., Zhang, D. D., Wong, P. K. Advances in wound-healing assays for probing collective cell migration. J Lab Autom. 17 (1), 59-65 (2012).
  6. Zhang, M., Li, H., Ma, H., Qin, J. A simple microfluidic strategy for cell migration assay in an in vitro wound-healing model. Wound Repair Regen. 21 (6), 897-903 (2013).
  7. Schlaermann, P., et al. A novel human gastric primary cell culture system for modelling Helicobacter pylori infection in vitro. Gut. 65 (2), 202-213 (2016).
  8. Bertaux-Skeirik, N., et al. CD44 plays a functional role in Helicobacter pylori-induced epithelial cell proliferation. PLoS Pathog. 11 (2), e1004663 (2015).
  9. Tarnawski, A. S. Cellular and molecular mechanisms of gastrointestinal ulcer healing. Dig Dis Sci. 50 (Suppl 1), S24-S33 (2005).
  10. Wright, N. A., Pike, C., Elia, G. Induction of a novel epidermal growth factor-secreting cell lineage by mucosal ulceration in human gastrointestinal stem cells. Nature. 343, 82-85 (1990).
  11. Wright, C. L., Riddell, R. H. Histology of the stomach and duodenum in Crohn’s disease. Am J Surg Pathol. 22 (4), 383-390 (1998).
  12. Engevik, A. C., et al. The Development of Spasmolytic Polypeptide/TFF2-Expressing Metaplasia (SPEM) During Gastric Repair Is Absent in the Aged Stomach. CMGH. , (2016).
  13. Bertaux-Skeirik, N., et al. CD44 variant isoform 9 emerges in response to injury and contributes to the regeneration of the gastric epithelium. Journal of Pathology. 242 (4), 463-475 (2017).
  14. Nam, K. T., et al. Mature chief cells are cryptic progenitors for metaplasia in the stomach. Gastroenterology. 139 (6), 2028-2037 (2010).

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Citer Cet Article
Teal, E., Steele, N. G., Chakrabarti, J., Holokai, L., Zavros, Y. Mouse- and Human-derived Primary Gastric Epithelial Monolayer Culture for the Study of Regeneration. J. Vis. Exp. (135), e57435, doi:10.3791/57435 (2018).

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