プライマリマウス大腸腫瘍のin vitroオルガノイド培養で
Summary
一次マウス結腸腫瘍オルガノイドを確立するための簡単な方法が記載されている。通常のコロンは上皮ないのに対し、この方法では、結腸腫瘍細胞が生き残ると限られた成長因子を含む培地中でオルガノイドに成長するという特徴を利用しています。
Abstract
いくつかのヒトおよびマウスの大腸癌細胞株が確立された、そのような複数の細胞層、基底頂端極性、分化する能力、およびアノイキスなどの結腸腫瘍の生理学的完全性は大腸癌由来の細胞株で維持されていない。本研究では、佐藤T ら 1、大腸腫瘍の重要な生理機能を保持してから適応培養マウスの主結腸腫瘍オルガノイドするための方法を示しています。この方法は、腫瘍細胞が正常に比べて栄養素の条件を制限する上での成長を維持するという原理に基づいて、マウスの結腸腫瘍組織収集、隣接する正常結腸上皮解離、単一細胞に結腸腫瘍細胞を消化し、マトリゲルに結腸腫瘍細胞を包埋し、選択培養から成り上皮細胞。
原発腫瘍オルガノイド遺伝子組み換えマウスから単離した場合腫瘍自律FUNCTを評価するために非常に有用なシステムを提供特定の遺伝子のイオンである。また、腫瘍オルガノイドは遺伝子送達を瞑想ウイルスによる遺伝子操作に適している、大腸の腫瘍形成に関与し、したがってシグナル伝達経路は、また広範囲に過剰発現やノックダウンして調べることができます。原発腫瘍オルガノイド文化は、結腸腫瘍形成のためのメカニズムと治療法を研究する生理学的関連性の実現可能な手段を提供します。
Introduction
腸管上皮細胞が増殖し、脊椎動物の体2,3の他のすべての組織を上回る、臨時の速度で裏返します。腸管幹細胞（ISC）と通過増幅セルを含む分裂細胞、分泌（ゴブレット、パネートおよび腸内分泌細胞）または腸3のいずれかに分化する。 ISCは、陰窩の底に位置しています。パネート細胞は陰窩の一番下まで移動し、他の系統は絨毛3,4に上向きに移行するのに対し、長寿命です。ここでは細胞が微生物を含む腸の内容にさらされているとアノイキス誘発性アポトーシスのメカニズムを介して絨毛先端から流している。コロンは絨毛とパネート細胞を欠いていますが、恒常性を維持するためのメカニズムは4と似ています。
Wntシグナル伝達経路は、腸の増殖およびISCメンテナンス4において重要な役割を果たしているに関与している。番目の削除電子転写因子TCF4、Wntシグナルの下流エフェクターは、腸管幹細胞および組織破壊5の後続の損失につながる。同様に、Wntシグナル阻害剤DKK1のトランスジェニック発現は、上皮増殖を減少させ、分泌細胞系統6を枯渇させる。逆に、WntシグナルアゴニストR-スポンジン-1の過剰発現は、腸陰窩細胞7の強力かつ迅速な増殖を誘導する。
腸のホメオスタシスのためのWntシグナル伝達の重要性が与えられ、Wnt経路の変異は、しばしば結腸癌8において観察されている。大腸癌は、米国9のがんによる死亡の3番目の主要な原因である。赤身の肉やアルコールを過剰摂取は、身体活動の減少、そして継承と体細胞突然変異は結腸癌10,11のリスク要因であると考えられている。大腸腺腫性ポリポーシス（APC）遺伝子、キーWntシグナル伝達因子は、PAの大部分で変異されている12,13、家族散発、および大腸炎関連大腸癌とtients。 Axin2およびβ-カテニンを含むWntシグナル伝達経路に関与する他の因子の変異はまた、大腸癌14,15が観察される。しかしながら、結腸癌のための正確なメカニズムで効果的な治療法はまだ欠けている。結腸癌の分子機構の調査を容易にするために、積極的な細胞型に良性の癌の進行の異なる段階を示すヒト結腸癌細胞株は、16〜18が確立されている。別の転移特性を有するマウスの大腸癌細胞株もまた19,20入手可能である。彼らは密接に生体状態の模倣や、その他の生理学的に関連データ21を生成するので、それにもかかわらず、一次電池またはオルガノイド培養は、形質転換細胞株よりも好ましい。ほとんどの大腸癌由来の細胞ラインはlackin、板に取り付け単層としてまたは細胞懸濁液のような成長頂端 – 基底外側向きと細胞間のタイトジャンクションのgの。分化した細胞は、絨毛の先端に到達し、22を流しているとしても、 生体内での正常および腫瘍腸上皮細胞はアポトーシスと呼ばれるアノイキスの自発的な形を受ける。これらの機能は、細胞株で要約することが困難であるが、大腸癌23の発達過程において重要である。これらの機能は、プライマリオルガノイドに保持されます。また、腫瘍オルガノイド培養はin vivo試験に比べて遺伝子の腫瘍の自律機能を評価するための効率的なシステムを提供する。腸のin vivoでの遺伝子操作は、腸固有のドライバを使用したトランスジェニックおよび/ またはノックアウトマウスの作成 を通じ、主に時間のかかるプロセスです。しかし、腫瘍オルガノイドは容易にウイルス媒介遺伝子操作の影響を受けやすいので、正確な分子メカニズムを評価するための素晴らしいツールです。プライマリ腸腫瘍オルガノイド培養HAVeが可能と強力な手法であることが実証されて。プライマリ腸細胞培養は、単一の成体LGR5 +幹細胞24からin vitroでの陰窩·絨毛構造を持つ機能的な腸オルガノイドを確立することができます。これらオルガノイドは、再生25損傷結腸組織に移植し、移植することができます。培養条件のさらなる適応は、マウスとヒトの大腸小腸と1実現可能な大腸から類似の上皮オルガノイドをしていた。基礎培地とEGFがプライマリマウス結腸腫瘍オルガノイド1を成長させるために十分であるのに対し、一次正常な結腸上皮培養、基礎培地と同様にEGF、ノギン、R-スポンジンとWnt3aは含めて成長因子のために、必要不可欠である。ここでは、単離するための詳細なプロトコルを記述し、文化、および結腸腫瘍オルガノイドを生成します。
Protocol
Representative Results
Discussion
このプロトコルで説明する実験手順は、プライマリマウス大腸腫瘍の単離および培養のためにできるようになります。プロトコルは博士Cleversグループ1,24,27によって行わ精液の仕事から構成されている。我々は、腫瘍オルガノイドの良い収量を得るために消化時間とコラゲナーゼ濃度を最適化しました。重要なステップは、単一のセル、マトリゲル再懸濁、および選択培養への腫瘍細…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
本研究では、国立衛生研究所（CA148828）、ミシガン胃腸ペプチドセンターの大学、ミシガン大学総合がんセンターのジェフリーA.コルビーコロン癌研究とトム劉メモリアル基金からYMSへの補助金によってサポートされていました。
Materials
| Name of Reagent/Material | Company | Catalog Number | Comments |
| Matrigel Basement Membrane Matrix | BD Biosciences | 356234 | 5 mg/ml |
| Collagenase Type IV | Worthington | LS004188 | 375 U/mg |
| Dispase | Gibco | 17105-041 | 1.8 U/mg |
| Advanced DMEM/F12 | Invitrogen | 12634010 | |
| Epidermal Growth Factor (EGF), Murine, Natural | Invitrogen | 53003-018 | |
| N2 Supplement | Invitrogen | 17502-048 | 100 x |
| B27 Supplement | Invitrogen | 17504-044 | 50 x |
| Glutamax-I | Gibco | 35050-079 | 100x |
| N-Acetylcysteine | Sigma | A9165-5G | |
| Dulbecco’s Modified Eagle Medium | Invitrogen | 11965-092 | |
| PicoPureTM RNA Isolation Kit | Invitrogen | KIT0204 |
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