جيل أورجانويدس من القنوات الصفراوية اكستراهيباتيك الماوس
Summary
ويصف هذا البروتوكول إنتاج نظام ثلاثي الأبعاد أورجانويد القناة الصفراوية اكستراهيباتيك الماوس. يمكن الاحتفاظ بهذه أورجانويدس الصفراوية في الثقافة لدراسة البيولوجيا تشولانجيوسيتي. التعبير عن علامات للسلف والخلايا الصفراوية الصفراوية أورجانويدس وتتكون من الخلايا الظهارية الاستقطاب.
Abstract
تشولانجيوباثيس، التي تؤثر على القناة الصفراوية اكستراهيباتيك (اهبدس)، تتضمن الكبدية الصفراوية والتهاب الأوعية الصفراوية المصلب cholangiocarcinoma. لديهم لا الخيارات العلاجية الفعالة. أدوات لدراسة عبد محدودة جداً. وكان هدفنا وضع نموذج تشولانجيوسيتي المستمدة من الخلايا الجذعية، والاكلينيكية الخاصة بالجهاز، وتنوعاً، والكبار التي يمكن إنشاؤها بسهولة من نوع البرية والفئران المهندسة وراثيا. وهكذا، نحن تقرير عن تقنية الرواية من وضع نظام ثقافة عبد أورجانويد (عبدو) من اهبدس الماوس الكبار. هذا النموذج فعالة من حيث التكلفة، وقادرة على سهولة تحليلها، ولها تطبيقات متعددة المتلقين للمعلومات. على وجه التحديد، يمكننا وصف المنهجية للماوس عبد العزلة والانفصال من خلية مفردة وبدء الثقافة أورجانويد، والدعوة، والصيانة على المدى الطويل وتخزين. كما توضح هذه المخطوطة اهبدو معالجة إيمونوهيستوتشيميستري ومجهر فلوري كوانتيتاتيون وفرة مرناً بالنسخ العكسي الكمية في الوقت الحقيقي تفاعل البوليميراز المتسلسل (قرت-PCR). هذا البروتوكول له مزايا كبيرة بالإضافة إلى إنتاج أورجانويدس عبد على حدة. استخدام وسيلة مكيفة من الخلايا L-تحذير يقلل كثيرا من تكلفة هذا النموذج. ويوفر استخدام الماوس اهبدس الأنسجة غير محدود تقريبا لتوليد ثقافة، خلافا للأنسجة البشرية. ابدوس الماوس الذي تم إنشاؤه يحتوي على عدد سكان نقية من الخلايا الظهارية مع علامات السلف اندوديرمال ومتباينة الخلايا الصفراوية. أورجانويدس مثقف الحفاظ على مورفولوجيا متجانسة من خلال ممرات متعددة، ويمكن استردادها بعد فترة تخزين طويلة الأجل في النتروجين السائل. هذا النموذج يسمح لدراسة انتشار الخلايا السلف الصفراوية ويمكن التلاعب بها عقاقيري، ويمكن إنشاؤها من الفئران المهندسة وراثيا. الدراسات المستقبلية مطلوبة لتحسين ظروف الثقافة من أجل زيادة الكفاءة والطلاء، وتقييم نضج الخلايا الوظيفية، وتمايز الخلية مباشرة. تطوير نماذج الثقافة المشتركة ومصفوفة محايدة أكثر بيولوجيا الخلية أيضا مرغوب فيه.
Introduction
تشولانجيوباثيس هي اضطرابات تقدمية المزمنة المستعصية التي تؤثر على خلايا الصفراوية الموجودة في داخلها والقنوات الصفراوية اكستراهيباتيك (اهبدس)1. بعض تشولانجيوباثيس، مثل التهاب الأوعية الصفراوية المصلب، cholangiocarcinoma والكبدية الصفراوية والخراجات تشوليدوتشال، يؤثر في الغالب اهبدس. تطوير علاجات تشولانجيوباثيس مقيد بمحدودية توافر نماذج الإكلينيكية. وباﻹضافة إلى ذلك، ركزت الدراسات السابقة على تشولانجيوباثيس التي تم تجميعها معا: الكبد وداخلها، واهبدس. ومع ذلك، داخل اهبدس ذات منشأ جنينية متميزة و، وبالتالي، ينبغي أن تعتبر الأمراض الجزيئي متميزة. القناة الصفراوية أحياناً وضع لوحات الأقنية أحياناً وجزء الجمجمة من رتج الكبد، ووضع اهبدس كله من الجزء والذيلية ل الكبد رتج2. كما أنها تعتمد على السلف مختلفة الخلية مقصورات للتوازن الكبار، بما في ذلك قنوات هيرينغ في القناة الصفراوية أحياناً والغدد بيريبيلياري في اهبدس2،3. استخدام نماذج حيوانية للدراسات الإكلينيكية محدود بالمصروفات وينبغي تدنية لأسباب أخلاقية. ومن ثم، اختزالية، استنساخه، الوقت وفعالة من حيث التكلفة من نماذج في المختبر مرغوب فيه للغاية.
استخدمت معظم الدراسات السابقة من تشولانجيوباثيس الماوس العادي أو نماذج سرطان الفئران، أو خطوط الخلايا البشرية cholangiocarcinoma المستمدة من داخلها واهبدس4،5،،من67. ومع ذلك، هذه نماذج خلايا المحولة ولا الخص البيولوجيا تشولانجيوسيتي العادي في التوازن، أو في حالة صحية. أتاح التقدم الذي أحرز مؤخرا في وضع نماذج الثقافة أورجانوتيبيك لتطوير هياكل ثلاثية الأبعاد من أنواع الأنسجة المختلفة، بما في ذلك أنسجة الكبد، على الرغم من أن الماوس العادية لا، اهبدس،من89 10. هذه الهياكل “مثل جهاز” تهدف إلى محاكاة الأنسجة الأولية وتزرع في مكانة مصطنعة دعم التجديد الذاتي ل الخلايا الجذعية/السلف الخاصة بالجهاز11.
“أورجانويد” مصطلح واسع أن معظم عادة يصف نماذج ثلاثية الأبعاد 3-الأنسجة المستمدة من الخلايا الجذعية. أورجانويدس يمكن أن تتولد من أعيدت برمجتها pluripotent الخلايا الجذعية ممثلة بالخلايا الجذعية الجنينية والتي يتسبب فيها الخلايا الجذعية pluripotent. كما أنها يمكن أن تتولد من الخلايا الجذعية الخاصة بالجهاز12. لقد تم اقتراح بعض نماذج أورجانويد تشولانجيوسيتي في الدراسات البحثية السابقة. وهكذا، أورجانويدس المستمدة من الخلايا الجذعية pluripotent البشرية وقد تم الإبلاغ عن7،،من913 وتوفير أداة فعالة قيمة، وقت أن يسمح لجيل واحد من أنواع مختلفة من الخلايا. ومع ذلك، لا تعكس هذه أورجانويدس المستمدة من الخلايا الجذعية pluripotent تماما على هيكل ووظائف من الابتدائي تشولانجيوسيتيس عبد الكبار.
أورجانويدس المشتقة من الخلايا الجذعية البشرية9 وكما اقترح الماكر10 الكبد. نماذج الماكر ليست متاحة على نطاق واسع وتكون محدودة عتاد أداة لأغراض الدراسة. وعلاوة على ذلك، لا نموذج تلك المستمدة من الكبد الكبار المستمدة من الخلايا الجذعية أورجانويدس تشولانجيوسيتيس اكستراهيباتيك ولكن تشولانجيوسيتيس بدلاً من ذلك أحياناً.
أبلغ عبد أورجانويد جيل من الإنسان العادي اهبدس14 والفأر عبد تشولانجيوكارسينوما15. بيد الوصول إلى الأنسجة البشرية أهبد محدودة للغاية، وأورجانويدس المستمدة من نموذج موريني وراثية cholangiocarcinoma15 لا تمثل الأحياء تشولانجيوسيتي صحية في التوازن والمشتقة من خلايا معدلة وراثيا.
لمعالجة قيود pluripotent المستمدة من الخلايا الجذعية والكبد تشولانجيوسيتي أورجانويد نماذج ومحدودية الوصول إلى الأنسجة البشرية اللازمة في نماذج الإكلينيكية، قمنا بتطوير نموذج أورجانويد عبد مورين (الشكل 1A). ويصف هذه المخطوطة تطوير تقنية للماوس أورجانويدس أهبد المستمدة من أنسجة البالغين. سوف تكون هذه أورجانويدس عبد اسمه ابدوس أداة هامة في المختبر لدراسة الآليات التي تقوم عليها عمليات التوازن ومرض اهبدس تشولانجيوسيتي، مثل تشولانجيوباثيس.
Protocol
Representative Results
Discussion
ويصف هذا العمل إنشاء نموذج ثلاثي الأبعاد للماوس تشولانجيوسيتيس أهبد أورجانوتيبيك. وتشمل الخطوات الهامة في توليد ثقافة عبدو تشريح عبد دقيق لتفادي التلوث خلية البنكرياس، الحفاظ على ظروف معقمة لمنع التلوث البكتيرية والفطرية، والتلاعب بعناية بعد الطرد المركزي لتجنب فقدان المواد الخلوية. م…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
هذا العمل كان تدعمها الرابطة الأمريكية لمنح “الدراسة ذروة أمراض الكبد” (ل N.R.) والمعاهد الوطنية للصحة، والمعهد الوطني لمرض السكري والجهاز الهضمي، وأمراض الكلي (جوائز P30 DK34933 N.R.، DK062041 P01 إلى J.L.M.). ونحن نشكر الدكتور رامون أوكاديز رويز (جامعة ميشيغان) لمساعدته مع تطوير هذه المنهجية.
Materials
| L-WRN cell culture medium | |||
| Advanced DMEM/F12 | Life Technologies | 12634-010 | |
| Fetal Bovine Serum (FBS) | 1% | Life Technologies | 10437-028 |
| Penicillin-Streptomycin | 100 U/mL | Life Technologies | 15140-122 |
| Washing buffer | |||
| Phosphate Buffered Saline (PBS) | 50 mL | Life Technologies | 10010-023 |
| Penicillin-Streptomycin | 125 U/mL | Life Technologies | 15140-122 |
| Amphotericin B | 6.25 µg/mL | Life Technologies | 15290-018 |
| Organoid culture medium | |||
| L-WRN Conditioned medium | 1:1 | ATCC | CRL-3276 |
| Advanced DMEM/F12 | 1:1 | Life Technologies | 12634-010 |
| Penicillin-Streptomycin | 100 U/mL | Life Technologies | 15140-122 |
| N-Glutamine | 10 µl/mL | Life Technologies | 35050-061 |
| N-2-hydroxyethylpiperazine-N-2-ethane sulfonic acid, HEPES | 10 mM | Life Technologies | 15630-080 |
| B27 | 10 µl/mL | Gibco | 17504-044 |
| N2 | 10 µl/mL | Gibco | 17502-048 |
| Organoid seeding medium | |||
| Organoid culture medium | |||
| Epidermal growth factor (EGF) | 50 ng/mL | Invitrogen | PMG8041 |
| Fibroblast growth factor-10 (FGF10) | 100 ng/mL | PeproTech | 100-26 |
| Primary antibodies | |||
| Anti-Cytokeratin 19 (CK19) antibody, Rabbit | 1:250 | Abcam | ab53119 |
| Sex-Determining Region Y-Box 9 (SOX9) antibody, Rabbit | 1:200 | Santa Cruz | sc-20095 |
| Pancreatic Duodenal Homeobox 1 (PDX1) antibody, Rabbit | 1:2000 | DSRB | F109-D12 |
| E-cadherin antibody, Goat | 1:500 | Santa Cruz | sc-31020 |
| Acetylated α-tubulin antibody, Mouse | 1:500 | Sigma-Aldrich | T6793 |
| Secondary antibodies | |||
| 488 labeled anti-rabbit, Donkey IgG | 1:1000 | Invitrogen | A-21206 |
| 594 labeled anti-goat, Donkey IgG | 1:1000 | Invitrogen | A-11058 |
| 568 labeled anti-mouse, Goat IgG2b | 1:500 | Invitrogen | A-21144 |
| TopFlash Wnt reporter assay | |||
| TopFlash HEK293 cell line | ATCC | CRL-1573 | |
| Luciferase Assay Kit | Biotium | 30003-2 | |
| 0.05% Trypsin-EDTA | Life Technologies | 25300054 | |
| 0.4% Trypan Blue Solution | Life Technologies | 15250061 | |
| Additional materials and reagents | |||
| Basement matrix, phenol free Matrigel | CORNING | 356237 | |
| Dissociation buffer, Accutase | Gibco | A1110501 | |
| Cell culture freezing medium, Recovery | Life Technologies | 12648010 | |
| Cell strainer (70 µm, steriled) | Fisherbrand | 22363548 | |
| Guanidinium thiocyanate-phenol RNA extraction, TRIzol | Invitrogen | 15596026 | |
| Specimen processing gel, HistoGel | Thermo Fisher Scientific | HG-4000-012 | |
| Universal mycoplasma detection kit | ATCC | 30-1012K | |
| 1.5 mL microcentrifuge tube | Fisherbrand | 05-408-129 | |
| 24 well plate | USA Scientific | CC7682-7524 | |
| 50 mL conical centrifuge tube | Fisher scientific | 14-432-22 | |
| Fluorescence microscope | Nikon | Eclipse E800 | |
| Inverted microscope | Biotium | 30003-2 | |
| Necropsy tray | Fisherbrand | 13-814-61 |
Referências
- Lazaridis, K. N., LaRusso, N. F. The Cholangiopathies. Mayo Clinic Proceedings. 90 (6), 791-800 (2015).
- Carpino, G., et al. Stem/Progenitor Cell Niches Involved in Hepatic and Biliary Regeneration. Stem Cells International. 2016, 3658013 (2016).
- DiPaola, F., et al. Identification of intramural epithelial networks linked to peribiliary glands that express progenitor cell markers and proliferate after injury in mice. Hepatology. 58 (4), 1486-1496 (2013).
- Venter, J., et al. Development and functional characterization of extrahepatic cholangiocyte lines from normal rats. Digestive And Liver Disease. 47 (11), 964-972 (2015).
- Glaser, S. S., et al. Morphological and functional heterogeneity of the mouse intrahepatic biliary epithelium. Laboratry Investigation. 89 (4), 456-469 (2009).
- Cardinale, V., et al. Multipotent stem/progenitor cells in human biliary tree give rise to hepatocytes, cholangiocytes, and pancreatic islets. Hepatology. 54 (6), 2159-2172 (2011).
- De Assuncao, T. M., et al. Development and characterization of human-induced pluripotent stem cell-derived cholangiocytes. Laboratry Investigation. 95 (6), 684-696 (2015).
- Huch, M., et al. In vitro expansion of single Lgr5+ liver stem cells induced by Wnt-driven regeneration. Nature. 494 (7436), 247-250 (2013).
- Huch, M., et al. Long-term culture of genome-stable bipotent stem cells from adult human liver. Cell. 160 (1-2), 299-312 (2015).
- Kruitwagen, H. S., et al. Long-Term Adult Feline Liver Organoid Cultures for Disease Modeling of Hepatic Steatosis. Stem Cell Reports. 8 (4), 822-830 (2017).
- Spence, J. R. Taming the Wild West of Organoids, Enteroids, and Mini-Guts. Cellular And Molecular Gastroenterology And Hepatology. 5 (2), 159-160 (2018).
- Dutta, D., Heo, I., Clevers, H. Disease Modeling in Stem Cell-Derived 3D Organoid Systems. Trends In Molecular Medicine. 23 (5), 393-410 (2017).
- Sampaziotis, F. Building better bile ducts. Science. 359 (6380), 1113 (2018).
- Sampaziotis, F., et al. Reconstruction of the mouse extrahepatic biliary tree using primary human extrahepatic cholangiocyte organoids. Nature Medicine. 23 (8), 954-963 (2017).
- Nakagawa, H., et al. Biliary epithelial injury-induced regenerative response by IL-33 promotes cholangiocarcinogenesis from peribiliary glands. Proceedings Of The Natural Academy Of Science Of The United States Of America. 114 (19), E3806-E3815 (2017).
- Razumilava, N. Hedgehog signaling modulates IL-33-dependent extrahepatic bile duct cell proliferation in mice. Hepatology Communications. , (2018).
- Boyer, J. L. Bile formation and secretion. Comprehensive Physiology. 3 (3), 1035-1078 (2013).
- Carpino, G., et al. Biliary tree stem/progenitor cells in glands of extrahepatic and intraheptic bile ducts: an anatomical in situ study yielding evidence of maturational lineages. Journal Of Anatomy. 220 (2), 186-199 (2012).
- Hughes, C. S., Postovit, L. M., Lajoie, G. A. Matrigel: a complex protein mixture required for optimal growth of cell culture. Proteomics. 10 (9), 1886-1890 (2010).
- Williamson, I. A., et al. A High-Throughput Organoid Microinjection Platform to Study Gastrointestinal Microbiota and Luminal Physiology. Cellular And Molecular Gastroenterology And Hepatology. 6 (3), 301-319 (2018).
- Wan, A. C. A. Recapitulating Cell-Cell Interactions for Organoid Construction – Are Biomaterials Dispensable?. Trends In Biotechnology. 34 (9), 711-721 (2016).
