Isolation von menschlichen endometrialen Stromazellen Zellen für In-vitro- Decidualization
Summary
Diese Studie bietet eine validierte und optimierte Verfahren zur Isolierung und Kultur menschlichen endometrialen Stromazellen Zellen in Vitro Decidualization Assay durchzuführen. Darüber hinaus bietet diese Studie einer detaillierte Methode, um effizient Knockdown ein bestimmtes Gen mit SiRNAs in menschlichen endometrialen Stromazellen Zellen.
Abstract
Die Differenzierung der menschlichen Stromazellen endometriumzellen (HESC) von Fibroblasten-aussehen in sekretorischen Dezidua ist eine Transformation, die für die Implantation des Embryos in die Gebärmutterschleimhaut der mütterlichen Gebärmutter erforderlich. Unsachgemäße Decidualization wurde als Hauptursache für die Implantation Scheitern und anschließende frühen Embryo fehl-gegründet. Daher ist das Verständnis der molekularen Mechanismen, die Decidualization vorteilhaft zur Verbesserung der Rate der erfolgreichen Geburten. In Vivo Studien des künstlichen Decidualization schränken oft aufgrund der ethischen Dilemmata Humanforschung sowie translational Komplikationen innerhalb von Tiermodellen zugeordnet. Dadurch werden in-vitro- Tests durch Primärzelle Kultur oft genutzt, um die Modulation des Decidualization über Hormone zu erkunden. Diese Studie liefert ein detailliertes Protokoll für die Isolierung von HESC und anschließende künstliche Decidualization über die Ergänzung der Hormone, um die Kultivierung Medium. Darüber hinaus bietet diese Studie einer durchdachten Methode, um Zuschlag jedes Gen des Interesses durch die Verwendung von Lipid-basierte SiRNA Transfektionen. Dieses Protokoll ermöglicht die Optimierung der Kultur Reinheit sowie Produktausbeute, und die Fähigkeit, dieses Modell als eine zuverlässige Methode zu verstehen, die molekularen Mechanismen Decidualization, und der anschließenden Quantifizierung der nutzen maximieren freigesetzten Mittel durch decidualized Stromazellen endometriumzellen.
Introduction
Zwischen den Phasen der Menarche und Menopause unterziehen Frauen im gebärfähigen Alter Monatszyklen der Hormon reguliert endometrial Proliferation, Differenzierung und anschließende Vergießen in Vorbereitung auf die Schwangerschaft in einem Prozeß bekannt als Menstruation1 ,2. Solche körperlichen Änderungen des menschlichen Endometriums sind notwendig für richtige Embryos in der Gebärmutter Wand1. Veränderungen des Endometriums, morphologische und biochemische Anpassungen, einschließlich vermittelt während des Menstruationszyklus über Eierstockkrebs Steroid-Hormone Östrogen und Progesteron (P4)3,4,5. Innerhalb der proliferative (oder follikulären) Phase Ebenen präovulatorische Östrogen Anstieg, Einleitung Verdickung der Gebärmutterschleimhaut. Nach Eisprung fördert die sekretorische (oder luteal) Phase einen signifikanten Anstieg der P4-Konzentrationen induzieren die morphologische Transformation von Stromazellen endometriumzellen (ESC) von Fibroblasten-aussehen gerundet, epithelialen wie deziduale Zellen in einem Prozess, bekannt als Decidualization4,6. Unsachgemäße Decidualization wurde als Hauptursache für die Implantation Scheitern und anschließende frühen Embryo fehl-4,7,8gegründet. Daher ist es vorteilhaft, die Diagnose und Behandlung von frühen schwangerschaftverlust, Verständnis der molekularen Mechanismen, die Decidualization.
Derzeit werden mehrere Methoden genutzt, um die zugrunde liegenden Auswirkungen von Decidualization auf Stromazellen endometriumzellen untersuchen. In Vivo, die Maus Gebärmutter künstlich induziert werden können, für Decidualization durch mechanische Stimulation (z.B.Kratzer) oder Öl-Injektion in einem hormonell grundiert Gebärmutter-9. Deutlich von den Menschen, fördert diese synthetischen Stimulation die Differenzierung des uterinen Lumens durch das Aussehen der Blastozyste Präsenz, ein Schritt, der für die Einleitung des Decidualization in Nagetieren10,11erforderlich ist. Entsprechend, durch translationalen Komplikationen im Zusammenhang mit Tiermodellen und die ethischen Dilemmata rund um in-Vivo Studien am Menschen, Decidualization basierte Modelle sind am erfolgreichsten studierte in-vitro-.
In dieser Studie werden die Themen durch die Platzierung von anzeigen in beiden Englisch und Spanisch Lokalzeitungen rekrutiert. Themen als geeignete Kandidaten für diese Studie identifiziert werden gebracht zu einem Treffen mit der Forschungskoordinator, in denen eine vollständige Offenlegung der Risiken werden besprochen. Nach Bestätigung der ein vollständiges Verständnis der potenziellen Risiken wird Probanden Zustimmung in schriftlicher und mündlicher Form erreicht. Einwilligung schließt die Berechtigung (1) unterziehen Aderlass (2) langfristige Speicherung von ihrem Gewebe für die zukünftige Forschung und (3) zur Schaffung von Primärkulturen aus gesammelten Gewebemustern zustimmen. Nach Zustimmung erhalten Themen eine Form, in welcher zulässigen Selbstidentifikation der Rasse/Ethnizität und/oder das Recht auf Geheimhaltung abzuschließen. Ein anschliessender Besuch soll die Endometrium-Biopsie basierend auf das Thema Menstruationszyklus zu erreichen. Freiwillige, die zu dieser Studie rekrutiert die ethnische und rassische Demographie der Metropolregion St. Louis zu reflektieren, wie durch die Volkszählung 2012 dokumentiert und beinhaltete nicht die Beteiligung der gefährdeten Bevölkerung einschließlich Schwangere, Föten, Embryonen, Kinder unter 18 Jahren alt oder anderen gefährdeten Gruppen. Voraussetzungen für die Teilnahme an der Biopsie-Probe-Sammlung gehören (1) wird im Alter von 18-45 Jahre (2) mit regelmäßigen Menstruationszyklus (25-32 Tage) (3), die keine aktuelle Schwangerschaft oder hormonelle/intrauterine Vorrichtung Verhütungsmittel 30 Tage vor der Einschreibung (4) ohne aktuelle vaginale Infektion oder sexuell übertragbare Krankheiten (5), die keine aktuelle Antibiotika-Behandlungen, und (6) haben keine aktuellen abnormen PAP-Abstrich.
Im Rahmen dieser Studie menschlichen Stromazellen endometriumzellen (HESC) kultiviert und künstlich induziert in-vitro- Decidualization durch die Ergänzung der Hormone (Östradiol (E2), Medroxyprogesteron Acetat (MPA) und zyklische Adenosin zu unterziehen Monophosphate (cAMP)) auf das Medium. Bei dieser Methode wird der Grad der Decidualization basierend auf die Gesamtzahl der Tage der hormonellen Behandlung verändert. In Verbindung mit Zellskelett Neuordnung induziert hormonelle Supplementierung biochemische Anpassungen, die wie die deziduale Zellen sekretorischen Qualitäten2,4erleben. Die Expression von Genen Markenzeichen, wie Prolaktin (PRL) und Insulin-ähnliche Wachstumsfaktor-bindendes Protein 1 (IGFBP1), kann genutzt werden, um zu bestätigen und zu quantifizieren, den Grad der HESC Decidualization5,12, 13 , 14. wichtiger ist, beweist auch die Lebensfähigkeit dieses Protokolls, spezifischen gen-Knockdown durchzuführen.
Protocol
Representative Results
Discussion
Die weiblichen reproduktiven Zyklus zeichnet sich durch einen Anstieg der Progesteron-Spiegel während der luteal Phase, so induzieren die Decidualization des ESC in Runde, epithelialen anmutenden sekretorischen Zellen3,8. Die Einleitung der Decidualization ist Art angewiesen. Beim Menschen tritt Decidualization spontan nach dem Aufstieg der Progesteron-Konzentration, während Mäuse Blastozyste Präsenz10,11</…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Die Autoren haben nichts preisgeben.
Materials
| Opti-MEM I (1X) Reduced Serum Medium | Gibco | 31985-070 | For decidualization media |
| DMEM / F12 (1:1) (1X) | Gibco | 11330-032 | |
| Trypan Blue Stain (0.4%) | Gibco | 15250-061 | For cell count |
| PureLink RNA Mini Kit | Invitrogen | 12183018A | For RNA Isolation/Purification |
| TaqMan 2X Universal PCR Master Mix | Applied Biosystems | 4304437 | |
| High Capacity cDNA Reverse Transcription Kit | Applied Biosystems | 4374967 | |
| Eukaryotic 18S rRNA Endogenous Control | Life Technologies | 4319413E | For qPCR internal control |
| TaqMan Gene Expression Assay Prolactin Probe | Applied Biosystems | 4331182 | For qPCR internal control |
| TaqMan Gene Expression Assay IGFBP1 Probe | Applied Biosystems | 4331182 | For qPCR internal control |
| Phalloidin-iFluor 488 Reagent – CytoPainter | Abcam | ab176753 | |
| Human Prolactin ELISA Kit | Invitrogen | EHIAPRL | |
| 16% Paraformaldehyde | Alfa Aesar | 30525-89-4 | Fixative |
| Lipofectamine RNAiMAX | Invitrogen | 13778150 | Transfection Reagent |
| ProLong Gold antifade reagent with DAPI | Invitrogen | P36935 | For mounting |
| 0.25% Trypsin-EDTA (1X) | Gibco | 25200-056 | |
| Penicillin Streptomycin | Gibco | 15140-122 | |
| Charcoal Stripped Fetal Bovine Serum | Sigma | F6765-500ML | |
| Sodium Bicarbonate (7.5%) | Gibco | 25080-094 | |
| Ficoll-Paque PLUS Reagent | Fisher Scientific | 45001749 | |
| Collagenase from Clostridium histolyticum | Sigma | C0130-1G | |
| Deoxyribonuclease I from bovine pancreas | Sigma | DN25-100MG | |
| Medroxyprogesterone 17-acetate | Sigma | M1629-1G | For EPC Media |
| Estradiol | Sigma | E1024-1G | For EPC Media |
| cAMP | Sigma | A6885-100MG | For EPC Media |
| Fine straight stitch scissors | Fine Science Tools | 15396-00 | |
| TaqMan Gene Expression Assay NCOA2 Probe | Applied Biosystems | 4351372 | |
| Fetal Bovine Serum, heat inactivated | Gibco | 10-082-147 | |
| Antibiotic-antimycotic | Thermo Scientific | 15240062 | |
| Hank’s Balanced Salt Solution | Corning | 21-021-cv | |
| 50 mL conical polypropylene Falcon tube | Corning | 352098 | |
| Dumont #5/45 Forceps | Fine Science Tools | 11251-35 | |
| 100 x 15 mm Glass Petri dish | VWR | 75845-546 | |
| 40 micron cell strainer | Midsci | 229481 | |
| Isotemp 215 Water bath | Fisher Scientific | FS-215 | |
| LSE Centrifuge | Corning | 6755 | |
| Human NCOA2 siRNA | Dharmacon | L-020159-00 | Gene specific qPCR probe |
| Steri-cycle i160 CO2 Incubator | Thermo Scientific | 51030301 | |
| NanoDrop 2000 | Thermo Scientific | ND-2000 | For RNA quantification |
| Phosphate Buffered Saline | Fisher Scientific | 50146771 | |
| 75 cm Canted Neck Cell Culture flask | Corning | 430641U | |
| 6 well Non-Pyrogenic Cell Culture Plate | Corning | 3506 | |
| Pipet Controller Ultra | Corning | 4099 | |
| Photoshop | Adobe | 19.0.1.334 | |
| 25 cm Canted Neck Cell Culture flask | Corning | 7200876 | |
| Triton X-100 | Sigma | X100-1L | |
| 15 mL conical polypropylene Falcon tube | Corning | 352099 | |
| 10 mL Syringe | BD | 302995 | |
| 1300 Series A2 Biological Safety Hood | Thermo Scientific | 1377 | |
| accuspin Micro17 centrifuge | Fisher Scientific | 13100675 | |
| 7500 Fast real time PCR system | Applied Biosystems | 3052632 | |
| EVOS FL Immunofluorescence Microscope | Life Technologies | 01414-155G-291 | |
| Leica Inverted Light Microscope | Leica | DMi1 | |
| Illrustrator | Adobe | 22.0.1.253 | |
| Excel Spreadsheets | Microsoft | 2016 | |
| Deckglaser 18 mm cover glasses | NeuVitro | GG-18 | |
| Reichert Bright-Line Hemacytometer | Sigma | Z359629-1EA | |
| 2-mercaptoethanol | Fisher Bioreagents | BP176-100 | For RNA lysis buffer |
| 1.2mL External Threaded Polypropylene Cryogenic Vial | Corning | 430658 | For freezing HESC cells |
| Dimethyl Sulfoxide (DMSO) | Sigma | D2650-100mL | For freezing media |
References
- Maruyama, T., Yoshimura, Y. Molecular and cellular mechanisms for differentiation and regeneration of the uterine endometrium. Endocrine Journal. 55, 795-810 (2008).
- Yu, J., et al. Endometrial Stromal Decidualization Responds Reversibly to Hormone Stimulation and Withdrawal. Endocrinology. 157, 2432-2446 (2016).
- Ahn, J. I., et al. cAMP-Response Element-Binding 3-Like Protein 1 (CREB3L1) is Required for Decidualization and its Expression is Decreased in Women with Endometriosis. Current Molecular Medicine. 16, 276-287 (2016).
- Gellersen, B., Brosens, J. J. Cyclic decidualization of the human endometrium in reproductive health and failure. Endocrine Reviews. 35, 851-905 (2014).
- Telgmann, R., Gellersen, B. Marker genes of decidualization: activation of the decidual prolactin gene. Human Reproduction Update. 4, 472-479 (1998).
- Camden, A. J., et al. Growth regulation by estrogen in breast cancer 1 (GREB1) is a novel progesterone-responsive gene required for human endometrial stromal decidualization. Molecular Human Reproduction. 23, 646-653 (2017).
- Kommagani, R., et al. The Promyelocytic Leukemia Zinc Finger Transcription Factor Is Critical for Human Endometrial Stromal Cell Decidualization. PLoS Genetics. 12, e1005937 (2016).
- Large, M. J., DeMayo, F. J. The regulation of embryo implantation and endometrial decidualization by progesterone receptor signaling. Molecular and Cellular Endocrinology. 358, 155-165 (2012).
- Zhang, X. H., et al. The mesenchymal-epithelial transition during in vitro decidualization. Reproductive Sciences. 20, 354-360 (2013).
- Kommagani, R., et al. Acceleration of the glycolytic flux by steroid receptor coactivator-2 is essential for endometrial decidualization. PLoS Genetics. 9, e1003900 (2013).
- Ramathal, C. Y., Bagchi, I. C., Taylor, R. N., Bagchi, M. K. Endometrial decidualization: of mice and men. Seminars in Reproductive Medicine. 28, 17-26 (2010).
- Tamura, I., et al. Novel Function of a Transcription Factor WT1 in Regulating Decidualization in Human Endometrial Stromal Cells and Its Molecular Mechanism. Endocrinology. 158, 3696-3707 (2017).
- Vinketova, K., Mourdjeva, M., Oreshkova, T. Human Decidual Stromal Cells as a Component of the Implantation Niche and a Modulator of Maternal Immunity. Journal of Pregnancy. , 8689436 (2016).
- Wu, D., et al. Chronic endometritis modifies decidualization in human endometrial stromal cells. Reproductive Biology and Endocrinology. 15, 16 (2017).
- Garcia-Elias, A., et al. Defining quantification methods and optimizing protocols for microarray hybridization of circulating microRNAs. Scientific Reports. 7, 7725 (2017).
- Brosens, J. J., et al. Human endometrial fibroblasts immortalized by simian virus 40 large T antigen differentiate in response to a decidualization stimulus. Endocrinology. 137, 2225-2231 (1996).
- Koukouritaki, S. B., Margioris, A. N., Gravanis, A., Hartig, R., Stournaras, C. Dexamethasone induces rapid actin assembly in human endometrial cells without affecting its synthesis. Journal of Cellular Biochemistry. 65, 492-500 (1997).
