3D Doku mühendisliği İnsan Özofagus Mukozal Modeli Üretimi, Karakterizasyonu ve Potansiyel Kullanımları

Summary

Bu yazının üretimi, karakterizasyonu ve normal birincil insan özofagus fibroblast ve de-cellularized domuz iskele içinde ekilmiş skuamöz epitel hücrelerinden hazırlanan bir dokuya işlenmiş 3D özofagus yapı potansiyel kullanımlarını açıklar. Sonuçlar normal insan yemek borusunda benzer olgun tabakalı epitel oluşumunu göstermektedir.

Abstract

özofagus adenokarsinomu ve öncüsü, Barrett metaplazi hem görülme sıklığı, batı dünyasında hızla yükseliyor. Ayrıca özofagus adenokarsinomu genellikle son yıllarda hayatta kalma oranlarında çok az düzelme kötü prognoz vardır. Bunlar incelemek için zor koşullardır ve özofagus mukozasının bozuklukları araştırmak için uygun deneysel platformlarda eksikliği olmuştur.

İnsan yemek borusu mukozasına ait bir model, geleneksel 2D hücre kültür sistemleri farklı olarak, in vivo olarak, bu, hücre-hücre ve hücre-matris etkileşimlerini tekrarlar ve normal insan benzer olgun, tabakalı epitel üreten MacNeil laboratuarda geliştirilmiştir Yemek borusu. Kısaca, model porcine'den türetilmiş bir hücresel olmayan yemek borusu iskele içinde yetiştirilen dönüştürülmemiş primer insan fibroblastları özofagus normal ve epitel hücreleri kullanır. Bu modelin immünohistokimyasal karakterizasyonuCK4, CK14, Ki67 tarafından ve involukrini boyama normal insan özofagus mukozasının histoloji uygun recapitulation göstermektedir.

Bu model, insan özofagus mukozasının sağlam, biyolojik ilgili deneysel bir model sunmaktadır. Kolayca farmakolojik ajanların etkinliği ve alkol, toksinler, yüksek sıcaklık veya gastro-özofageal refluxate bileşenleri gibi çevresel faktörlere maruz kalma etkisi de dahil olmak üzere araştırma bir dizi soru araştırmak için manipüle edilebilir. modeli aynı zamanda sağlayan geleneksel 2D hücre kültürü, diğerlerinin yanı sıra ile elde değil genişletilmiş kültür dönemleri kolaylaştırır, en fazla 20 gün süreyle ilgi ajana olgun bir epitel tekrarlanan maruz etkisinin incelenmesi. Ayrıca, bu tür yemek borusu tümörleri veya Barrett 'türetilmiş olanlar gibi hücre çizgileri, çeşitli, tümör invazyonu ve ilaç responsivene gibi süreçleri araştırmak için bir model içine dahil edilebilirBir biyolojik olarak daha uygun bir ortamda ss.

Introduction

Özofagus mukoza bağ dokusu, lamina propria tabakası üzerinde tabakalı, skuamöz epitel içerir ve yutulur çevresel stres karşılaşmaya ilk yerlerden biridir. Duodenogastro reflü özofagus kanserine dönüşme riski ile ilişkili Barrett metaplazi, patogenezinde kritik bir faktör ise beslenme toksinlere maruz kalma, özofagus skuamöz karsinom gelişiminde rol oynar. Özofagus karsinomlar İngiltere erkek ve özofagus adenokarsinomu 8 ^inci en sık görülen malign tümör hızla Batı dünyasında ¹ artmaktadır vardır. Ayrıca,% 15 genel 5 yıllık sağkalım oranı ile hastalık prognozu küçük iyileşme olmamıştır. Sonuç olarak develo Bu özofagus epiteli üzerinde çevresel stres maruz kalma etkisini ve potansiyel katılımı araştırmak için deney platformlar için bir ihtiyaç vardırmetaplazi veya neoplazi pment.

Ölümsüzleştirilmiş veya tümör hücre çizgileri araştırmacılar bu in vitro stres epitel hücrelerinin tepkisini incelemek için izin birlikte, çoğalma kalır ve yemek borusu mukozasına en üst tabakalar bulunan olgun epitelyal hücrelere farklılaşmaları için başarısız. Ayrıca, zaten tümörogenez geçirmiş hücreler hatları çevresel faktörlere epitel içinde normal hücrelerin ilk tepkiler konusunda sadece sınırlı bilgi sağlayabilir; ve bu terapötik müdahale için potansiyel yüksek olabilir aşamasıdır. Son olarak, geleneksel bir hücre kültürü sistemleri epitelyal ve mezenkimal hücreler arasındaki ve in vivo doku içinde meydana bu hücrelerin ve çevredeki matris arasındaki potansiyel olarak önemli etkileşimlerin yakalamak için başarısız olur.

Hayvan modelleri özofagus epitheli tepkilerini incelemek için daha gerçekçi bir mikro sağlamakum ve gastro-özofageal reflü hastalığı ² yapay indüksiyon dahil edebilirsiniz. Ancak bu modellerde çevre stres işlemek için daha zor olabilir ve onlar tamamen insan yemek borusu içinde yanıt temsil etmeyebilir.

Diğer deney, insan özofagus modelleri kollajen birincil hücreler, ölümsüzleştirilmiş hücreleri ya da tümör hücre hatları kullanan geliştirilmiştir veya kollajen / Matrigel, skafold ihtiva eden fibroblastlar ^3,4 kombine edilmiştir. Bu yazıda anlatılan aselüler özofagus iskele yerine bu iskeleleri oluşturmak için daha az emek yoğun olduğunu ve bu organotipik modeller özellikle kollajen jel içine tümör hücre infiltrasyonu kolayca olabilir tümör invazyonu ^5,6, çalışmada, yararlı bir araç sağlar gözlenmiştir. Bununla birlikte, bu kolajen jeli yerli olmayan mekanik özelliklere sahip ve belirli bir bazal membran ve appropriat içeren orijinal dokunun belirli özellikleri eksikliğie yüzey topoğrafyası. Bir kollajen jel iskele ⁷ kullanırken bu, örneğin, epitel ve iskele arasında yoksul yapışma sonuçlanan hücrelerin davranışını etkileyebilir. Sonuç olarak aselüler domuz özofagus iskele daha biyolojik gerçekçi iskele ve deneysel bir platform olarak kullanmak için böylece daha uygun olmanın avantajı ile geliştirilmiştir. Ayrıca, bu hücreler, bir çok-tabakalı epitelyum oluşturmak için, bu tür Het-1A ölümsüzleştirilmiş özofagus epitelyal hücre hatları, daha özofagus yapılarına birincil hücreler dahil, ancak tabakalandırmak veya ^4,7,8 ayırt etmek için başarısız daha iyi olduğu gösterilmiştir .

Sonuç olarak, bu protokol daha önce doku mühendisliği deri ve oral mukoza ^9,10 yapmak için MacNeil laboratuarda kullanılan bir yöntem ile ilgili uyarlanmıştır ve primer insan yemek borusu epitel hücreleri ve fibroblastlar ile birlikte, bir de-cellularized domuz özofagus iskele içermektedir olmuştur. ThiCK4, CK14, Ki67 ile ve lekeleme involukrini gösterildiği gibi protokolüne normal insan yemek borusunda benzer olgun, tabakalı epitel üretir. Ortaya çıkan model çevresel stres yanıtları incelemek için deneysel bir platform sağlar ve bileşenleri ¹¹ refluxate tepki olarak özofagus epiteli gen ifadesi değişikliklerini araştırmak için etkin olarak kullanılmaktadır edilmiştir.

Protocol

İnsan özofagus hücreleri mide veya yemek borusu ameliyatı geçiren hastaların elde edilir. Doku araştırma amaçlı kullanılmak üzere Aydınlatılmış onam elde edilir ve doku uygun etik onayları (SSREC 165/03, İnsan Kaynakları Doku Bankası Lisansı 12.179) kapsamında anonim kullanılır. İnsan Özofagus Epitel Hücreleri 1. İzolasyon : 1 oranında bir laminer akış başlığı içinde doku kültürü çalışan ve steril bir teknik kullanılarak, Dulbecco modifiye edilmiş Eagle orta…

Representative Results

Bu yazıda başarılı bir şekilde, insan yemek borusu epitelindeki kültürü 3D modellere, Şekil 1 'de şematik bir biçimde gösterilmiştir gerekli işlemi tarif etmektedir. Deneysel bir platform histolojik ve immünohistokimyasal çalışmalar normal insan özofagus skuamöz mukoza ile kültürlü dokuları karşılaştırılarak yapılmıştır gibi modelin uygunluğunu onaylamak için. Tarif edilen yöntem ile üretilen epitel histolojik olarak değerlendirilmes…

Discussion

Bu yazıda yemek borusu epitelindeki üzerine, çevresel stres maruz kalma etkisini incelemek için bir deney platform olarak kullanılmak için müsait biyolojik açıdan ilgili insan özofagus mukozal modeli üretimi ve karakterizasyonu açıklanmaktadır.

Bir insan özofagus mukoza modelinin başarılı üretimi için en kritik adımlar vardır: epitel hücrelerinin çoğunluğu proliferatif kalır ve zaten iskele bunları ekim öncesinde ayırt etmek başlamış değil sağlanması; bile…

Materials

Trypsin	BD Biosciences	215240	Prepare 0.1% w/v solution in PBS and filter sterilise. Warm in 37°C water bath before use
DMEM	Labtech	LM-D1112	Warm in 37°C water bath before use
Ham's F12	Labtech	LM-H1236	Warm in 37°C water bath before use
Foetal Calf Serum	Labtech	FB-1090
Epidermal Growth Factor	R+D Systems	236-EG-200	Prepare 200 µg/ml stock solution in 10 mM acetic acid, 1% FCS
Hydorcortisone	Sigma-Aldrich	H0396	Prepare stock solution in PBS and filter sterilise before use
Adenine	Sigma-Aldrich	A2786	Prepare stock solution in PBS and filter sterilise before use
Insulin	Sigma-Aldrich	I2767	Prepare 10 mg/ml solution in 0.01M HCl, dilute 1:10 in distilled water and filter sterilise before use
Transferrin	Sigma-Aldrich	T2036	Prepare stock solution in distilled water and filter sterilise before use
Triiodothyronine	Sigma-Aldrich	T2752	Prepare stock solution in distilled water and filter sterilise before use
Cholera toxin	Sigma-Aldrich	C8052	Prepare stock solution in water
L-Glutamine	Sigma-Aldrich	G7513
Penicillin-Streptomycin	Sigma-Aldrich	P0781
Amphotericin B	Gibco	15290-026	Brand name Fungizone
PBS	Oxoid	BR0014	Dissolve 1 tablet in 100 ml water and autoclave to sterilise
Collagenase A	Roche	10103578001
Povidone-iodine solution	Ecolab	10830E	Brand name Videne
Ethanol	Sigma-Aldrich	E7023
NaCl	Sigma-Aldrich	433209	Prepare 1M solution and autoclave to sterilise before use (121 ˚C for 15 min)
Glycerol	Sigma-Aldrich	G2025	Autoclave to sterilise before use (121 ˚C for 15 min)
Chelex 100	Sigma-Aldrich	C7901
Newborn calf serum	Gibco	26010074
Progesterone	Sigma-Aldrich	P8783	Prepare stock solution in DMEM and filter sterilise before use
Ethanolamine	Sigma-Aldrich	E9508	Prepare stock solution in DMEM and filter sterilise before use
Hydrocortisone	Sigma-Aldrich	H0888	Prepare stock solution in DMEM and filter sterilise before use use
O-phosphorylethanolamine	Sigma-Aldrich	P0503	Prepare stock solution in DMEM and filter sterilise before use
ITS (insulin, transferrin, selenium)	Lonza	17-838Z	Used for composite media preparation
Trypsin-EDTA	Sigma-Aldrich	T3924	Warm in 37°C water bath before use
EDTA 0.02% solution	Sigma-Aldrich	E8008	Warm in 37°C water bath before use
T75 culture flask	VWR	734-2313
50 ml centrifuge tube	Fisher	11819650
15 ml universal tube	SLS	SLS7504
180 ml pot	VWR	216-2603
Petri dish	SLS	150350
6 well plate	VWR	734-2323
stainless steel rings			Manufactured in house – medical grade stainless steel, internal diameter 10 mm, external diameter 20 mm
steel mesh grids			Manufactured in house – sheets have 0.3 cm diameter holes, bent to produce grid 2cm (w) x2 cm (d) x 0.5 cm (h)
ki67	Novocastra	KI67-MM1-L-CE	Clone MM1 Use at 1:100
CK4	Abcam	ab9004	Clone 6B10 Use at 1:200
CK14	Novocastra	LL002-L-CE	Clone LL002 Use at 1:200
Involucrin	Novocastra	INV	Clone  SY5 Use at 1:100
OE21	Sigma-Aldrich	96062201
OE33	Sigma-Aldrich	96070808
Het-1A	ATCC-LGC	CRL-2692
Mouse 3T3 fibroblasts	ATCC-LGC	CRL-1658	previously growth arrested by irradiation (60 Gy)