Das<em> Ex Vivo</em> Kultur und Mustererkennung Rezeptor-Stimulation von Maus-Darm-Organoide
Summary
Hier wird ein Protokoll zu ernten, zu pflegen und zu behandeln Maus kleine Darm-Organoide mit pathogen associated molecular patterns (PAMPs) und Listeria monocytogenes beschrieben, sowie Betonung auf die Genexpression und die richtige Normalisierungstechniken für Protein.
Abstract
Primäre Darm-Organoiden sind ein wertvolles Modell-System, das das Potenzial hat, deutlich auf dem Gebiet der Immunologie Schleimhaut auswirken. Allerdings führen die Komplexität der organoiden Wachstumseigenschaften erhebliche Einschränkungen für die Ermittler. Insbesondere sind die Wachstumsmuster der einzelnen organoiden sehr variabel und eine heterogene Population von Epithelzellen in Kultur zu schaffen. Mit einer solchen Einschränkungen können gemeinsame Gewebekulturpraktiken nicht einfach auf den organoiden System angewendet werden, aufgrund der Komplexität der Zellstruktur. Zählen und Plattieren basiert ausschließlich auf Zellzahl, die einzeln getrennten Zellen, wie beispielsweise Zelllinien gemeinsam ist, ist kein zuverlässiges Verfahren zur Organoide wenn nicht ein Normalisierungsverfahren angewendet wird. Normalisieren auf den Gesamtproteingehalt ist komplex aufgrund der Bewohner Proteinmatrix hergestellt. Diese Eigenschaften in Bezug auf die Zellzahl, Form und Zelltyp sollte in Betracht gezogen werden, wenn sekretiertes con AuswertungZelte aus der organoiden Masse. Dieses Protokoll wurde generiert ein einfaches Verfahren zur Kultur zu skizzieren und Dünndarm-Organoide mit mikrobiellen Krankheitserregern und pathogen associated molecular patterns (PAMPs) zu behandeln. Er betont auch die Normalisierungstechniken, die angewendet werden soll, wenn die Proteinanalyse nach einer solchen Herausforderung durchgeführt werden.
Introduction
Die Fähigkeit , zu ernten und Kultur primären Organoide wurden Dünndarm, Dickdarm, Bauchspeicheldrüse, Leber und Gehirn und sind spannende Fortschritte germane zum Verständnis eines physiologisch repräsentativen Phänomene für Gewebe biology 1-5 beschrieben. Die ersten Methoden , um die Kultur und die Wartung von kleinen Darm-Organoiden beschreiben wurde von Sato et al. Aus dem Labor von Hans Clevers 1. Vor dieser Methode, die Ernte und Kultur der primären intestinalen Epithelzellen nachgewiesen begrenzt und ineffektiv bei der Aufrechterhaltung epithelialen Zellwachstums werden. Verfahren enthalten Dissoziation des Gewebes durch Inkubation mit Enzymen wie Kollagenase und Dispase, die letztlich zum Auswachsen von vermischte primären Fibroblastenzellen 6 führen würde. Diese Bedingungen würden auch die epithelialen Zellkultur bei der Aufrechterhaltung Zeit eingeschränkt werden. Minimale bis keine Epithelzelle Nische bilden würde, wie die Epithelzellen Apoptose eintreten würde aufgrunddas Fehlen von geeigneten Wachstumsfaktoren oder Kontaktverlust Integrität, bezeichnet anokis 7. Das Aufkommen der 3D-organoiden Kultursystem hat ein Verfahren zur Kultur primären Darmzellen bereitgestellt 1 ein Spektrum von Darmzelltypen in Kultur anhalt enthält. Diese epithelialen Organoide haben Vorteile gegenüber Zelllinien ist , dass sie aus mehreren differenzierten Zellen zusammengesetzt sind, und imitieren besser das Organ sie in vivo 8 abgeleitet sind. Der Prozess, um schließlich "wachsen, um ein Mini-Darm in einer Schale" ein wertvolles Instrument für die Bewertung der Reaktion von Darmepithel unter verschiedenen Stimuli bewährt hat. Die Untersuchung der Interaktion von primären Darmzellen mit mikrobiellen Pathogen associated molecular patterns (PAMPs) ist auf dem Gebiet der Immunologie relevant , da diese molekularen Muster 9 unterschiedlichen Antworten von sowohl Wirt und Mikrobe regulieren kann. Nicht nur können die Ermittler untersuchen nun diese Interaktionen mit der Maus Organoiden, aber siekann von Menschen als auch 2 kultiviert werden. Diese Technologie hat das Potenzial, dramatisch personalisierte Medizin zu verändern und es ist verlockend, um Fortschritte zu spekulieren, dass diese Technik in naher Zukunft möglich machen wird.
Das Ziel dieses Verfahrens ist es, ein Protokoll für die Kultur, Expansion und Behandlung von Darm Organoide mit einer Vielzahl von Stimuli bereitzustellen. Solche Reize schließlich kann von Impfstoffen, bakterielle PAMPs reichen, Live-Erreger, gastrointestinale (GI) und Krebstherapeutika. Die Isolierung und Kultur von Maus – Darm-Organoiden wurde von Sato et al angepasst. Zwar gibt es geringfügige Abweichungen von der ursprünglichen Methode der Produktkultur sein Ende organoiden wird noch erreicht , wenn dieses Protokoll folgen. Dieses Verfahren wird auf die Beschreibung eine ausreichende Technik zum korrekten Normalisierung fokussiert, wenn sie mit nicht homogenen Zellstrukturen arbeitet, die berücksichtigt werden müssen, wenn ein Assay basierend auf Zelle n leitendenUmber.
Protocol
Representative Results
Discussion
Die Kultur und die Wartung der intestinalen Organoide ist eine Prozedur, die von jedem einzelnen mit ausreichender Gewebekultur Technik beherrscht werden kann. Es gibt Feinheiten in Passagierung im Vergleich zu Zellen in einer konventionelleren Monoschicht wachsen, aber diese Feinheiten sind nicht schwierig zu überwinden. Die kritischen Schritte dieses Verfahrens beinhalten die Organoide auf eine ausreichend hohe Dichte für optimale seeding wachsen zu können. Die Versuche müssen nach unten mit Organoiden skaliert we…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors would like to thank Dr. Sheryl Coutermarsh-Ott, Dylan McDaniel and Bettina Heid for technical discussions. The authors thank Dr. Nanda Nanthakumar for providing the Caco-2 cells. The authors also thank The Multicultural Academic Opportunities Program (MAOP) at Virginia Tech. This work was supported by the National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases Award K01DK092355 (to I.C.A.). The content is solely the responsibility of the authors and does not necessarily represent the official views of the National Institutes of Health.
Materials
| Fetal Bovine Serum (FBS) | Atlanta Biologicals | S11050 | (Section 1,3,6) Or equivalent brand |
| Sorvall Legend XTR Centrifuge | Thermo | (Section 1,3) | |
| DMEM | GE Healthcare | Sh30243.01 | (Section 1,6) For Caco-2 and HEK293 Rspondin1 cells |
| HEK293T-Rspondin1 secreting cell line | (Section 1) Described and modified from Kim, K.A. et al. Lentiviral particles contained RSPO1(NM_138683) ORF cDNA cloned into a pReceiver-Lv105 backbone custom ordered and purchased from GeneCopoeia. | ||
| 50 ml conical tube | Falcon | 352070 | (Section 1) Or equivalent brand |
| T-175 Flask | Corning | 431079 | (Section 1) Or equivalent brand |
| Protein Matrix | Corning | 356231 | (Section 2,3,4,5,6) Matrigel Growth Factor Reduced |
| HyClone Dulbecco's (DPBS) | GE Healthcare | SH30264.01 | (Section 2,3) |
| DMEM/F12 | Life Technologies | 12634-010 | (Section 2,3) Advanced DMEM/F12 |
| Corning 24 Well TC Plates | Corning | 3524 | (Section 2) |
| N2 Supplement 100x | Life Technologies | 17502-048 | (Section 2) |
| B27 without vitamin A 50x | Life Technologies | 12587-010 | (Section 2) |
| Trizol | Life Technologies | 15596-026 | (Section 2) |
| Glutamine Supplement (Glutamax) | Life Technologies | 35050-061 | (Section 2) Can Combine with Advanced DMEM/ F12 |
| HEPES (1 M) | Life Technologies | 15630-080 | (Section 2) Can Combine with Advanced DMEM/ F12 |
| 10ml Serological Pipet | Falcon | 357551 | (Section 2) Or equivalent brand |
| Murine Noggin | Peprotech | 250-38 | (Section 2) Stock = 100 mg/ml |
| N-Acetyl-L-cysteine | Sigma-Aldrich | A9165 | (Section 2) Stock = 1M |
| Recombinant Mouse EGF | Biolegend | 585608 | (Section 2) Stock = 500 mg/ml |
| Rocker Variable | Bioexpres | (Section 3) | |
| dissecting scissors | (Section 3) | ||
| forceps | (Section 3) | ||
| glass slides | (Section 3) | ||
| dissecting tweezers | (Section 3) | ||
| 25 ml Serological Pipet | Falcon | (Section 3) | |
| EDTA | Sigma-Aldrich | SLBB9821 | (Section 3) 0.5M or alternative TC grade EDTA |
| Sterile Petri Dish 100mm x 15mm | Fisher | FB0875712 | (Section 3) Or equal sized TC dish |
| 1ml Syringe | Becton Dickinson | 309659 | (Section 4) |
| Precision Glide Needle | Becton Dickinson | 305120 | (Section 4) 23G x 1 1/4 (0.6mm x 30mm) |
| Flagellin from Bacillus subtilis | Invivogen | tlrl-bsfla | (Section 5,6) |
| Listeria monocytogenes | ATCC | 19115 | (Section 5,6) (Murray et al.) |
| Hemocytometer | Sigma-Aldrich | Z359629-1EA | (Section 5,6)Or equivalent brand |
| BBL Brain Heart Infusion Agar | Becton Dickinson | 211065 | (Section 5) |
| Bacto Brain Heart Infusion | Becton Dickinson | 237500 | (Section 5) |
| Caco-2 | ATCC | HTB-37 | (Section 6) |
| Trypsin | gibco | 25200056 | (section 6) |
| Methanol | Fisher | A412-4 | (Section 6) |
| SpectraMax M5 | Molecuar Devices | (Section 6) | |
| 96 Well Assay Plate | Corning | 3603 | (Section 6) Black Plate, Clear Bottom TC treated |
| Nuclear Staining Dye | Life Technologies | H1399 | (section 6) Hoechst 33342 |
| T-75 Flask | Corning | 430641 | (Section 6) Or equivalent brand |
| 15 ml conical tube | Falcon | 352096 | (Section1,3) Or equivalent brand |
| 1.7 ml polypropylene tube | Bioexpress | C-3262-1 | Or equivalent brand |
| Quick-RNA MiniPrep | Zymo Research | R1054 | Or equivalent brand |
| TNF-alpha | Applied Biosystems | Mm 00443260_g1 | Taqman gene expression assay kit |
| IL-6 | Applied Biosystems | (Mm 00446190_m1 | Taqman gene expression assay kit |
| IL-1beta | Applied Biosystems | Mm 00434228_m1 | Taqman gene expression assay kit |
| IL-18 | Applied Biosystems | Mm 00434225_m1 | Taqman gene expression assay kit |
| 18s | Applied Biosystems | Hs 99999901_s1 | Taqman gene expression assay kit |
| 7500 Fast Real Time PCR System | Applied Biosystems | ||
| Nexus gradient Mastercycler | Eppendorf | ||
| TaqMan Fast Universal PCR Master Mix | Life Technologies | 4352042 | |
| High Capacity cDNA Reverse Transcription Kit | Life Technologies/Applied Biosystems | 4368814 | |
| Fast Optical 96-Well Reaction Plate, 0.1 mL | Life Technologies/Applied Biosystems | 4346907 | |
| Recombinant Mouse R-Spondin 1 Protein | R&D Systems | 3474-RS-050 | 500 ng/ml |
| chloroform | Sigma-Aldrich | C7559 |
References
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