زرع في وسادة الفأرة المبيض الدهون
Summary
نحن تصف المبيض وسادة بدعة زرع فحص مناسبة للدراسات ظهائر العادية وتحويلها من الجهاز التناسلي للأنثى. لوحة الماوس الدهون تسمح زرع أجزاء الأنسجة كبيرة، يمكن الوصول إليها بسهولة لإجراء عملية جراحية والتصوير، وتوفر البيئة المحلية الأكثر ملاءمة لأنسجة من أصل مولر.
Abstract
Orthotopic transplantation assays in mice are invaluable for studies of cell regeneration and neoplastic transformation. Common approaches for orthotopic transplantation of ovarian surface and tubal epithelia include intraperitoneal and intrabursal administration of cells. The respective limitations of these methods include poorly defined location of injected cells and limited space volume. Furthermore, they are poorly suited for long-term structural preservation of transplanted organs. To address these challenges, we have developed an alternative approach, which is based on the introduction of cells and tissue fragments into the mouse fat pad. The mouse ovarian fat pad is located in the immediate vicinity of the ovary and uterine tube (aka oviduct, fallopian tube), and provides a familiar microenvironment for cells and tissues of these organs. In our approach fluorescence-labeled mouse and human cells, and fragments of the uterine tube are engrafted by using minimally traumatic dorsal incision surgery. Transplanted cells and their outgrowths are easily located in the ovarian fat pad for over 40 days. Long-term transplantation of the entire uterine tube allows correct preservation of all principle tissue components, and does not result in adverse side effects, such as fibrosis and inflammation. Our approach should be uniquely applicable for answering important biological questions such as differentiation, regenerative and neoplastic potential of specific cell populations. Furthermore, it should be suitable for studies of microenvironmental factors in normal development and cancer.
Introduction
فحوصات لزراعة الأعضاء، والتي تنطوي على إدخال الخلايا والأنسجة في الجسم مواقع محددة في الفئران، تمثل نهجا أساسيا للدراسات تجديد الأنسجة والتسرطن. زرع مثلي الخلايا، وهذا هو، وضعهم في بيئة الأصلي، أهمية خاصة لتوصيف الخلايا الجذعية البالغة. واقترح وجود الخلايا الجذعية الثديية أول من زرع أجزاء الغدة الثديية الظهارية في منصات الدهون الثديية خالية من الغدة من الفئران 1. واستخدمت المقايسات Engraftment إلى الماوس أنسنة الدهون وسادة 2 إلى تلخيص تطور التجدد المحتملة وطبيعية من الخلايا الظهارية الثدي الأولي الإنسان. وعلاوة على ذلك، كانت التسلسلية والحد من عمليات زرع التخفيف من أنواع الخلايا متميزة ظاهريا في لوحة الدهون الثديية مسح حاسمة لاختبار قدرة التجديد الذاتي والتمايز multilineage من الخلايا الجذعية الثديية 3-5. المقايسات زرع في combinatأيون مع النسب الجيني تتبع بمثابة دليل على خلية المنشأ في التسرطن الثديية 5. وتستخدم عمليات زرع الكلى كبسولة عادة لاختبار خصائص الخلايا الجذعية البروستاتا المفترضة 6. كشفت زرع مثلي من الفأر العادي والأورام وorganoids البنكرياس البشري الجينات والممرات تغيير في سرطان تقدم 7. كما تم دعم أهمية البيئة المحلية من قبل مظاهرة للتجديد متنوع بعد engraftments من الغدد العرقية في مواقع مختلفة، مثل منصات الثديية الدهون، ومنصات الدهون الكتف، والخلفي الجلد 8.
عادة ما تستخدم في التجويف البريتوني والجراب المبيض كأماكن لزرع مثلي من الخلايا الظهارية في الجهاز التناسلي للأنثى 9-12. كل من هذه الأساليب لديها عدد من القيود. حقن داخل الصفاق من الخلايا يؤدي إلى زرع في مناطق مختلفة من التجويف البريتوني، وبالتالي كومplicating مراقبة نمو الخلايا. وعلاوة على ذلك، والاختلافات في المكروية، مثل مدى الأوعية الدموية، الغدد العرقية وتمثيل الخلايا المناعية، قد تكون كبيرة جدا في مناطق مختلفة من التجويف البريتوني. الجراب المبيض لديها حجم محدود للغاية، مما يسمح للحقن لا يزيد عن 10 ميكرولتر من السائل. وهذا يحد بشكل كبير من كمية الخلايا التي يمكن أن تدار. وعلاوة على ذلك، يمكن حقنها داخل الجراب المبيض يكون تماما تحديا تقنيا والإجراء يتطلب قدرا كبيرا من الوقت.
لمعالجة هذه القيود، وقد استفدنا من خصائص منصة الدهون المبيض. الماوس المبيض منصة الدهون لديها حجم كبير، متاخمة لالمبيض وأنبوب الرحم، ويمكن الوصول إليها بسهولة عن طريق الجراحة. وقد أفيد أن الأرومة الغاذية الخيول يمكن زرعها في لوحة الماوس المبيض الدهون 13. لكن تفاصيل هذه الطريقة لم تكن وصفها. كما لم يذكر ما إذا كان هذا ليثود يمكن تطبيقها على خلايا وأنسجة البالغين. هنا، نحن تصف نهج يمكن الاعتماد عليها لزرع الماوس والخلايا البشرية من الجهاز التناسلي للأنثى، وتبين أن هذا الأسلوب ينطبق أيضا على زرع الأعضاء على المدى الطويل.
Protocol
Representative Results
Discussion
أنشأنا المبيض منصة الدهون زرع الفحص الذي يسمح لتسليم دقيقة والكشف عن الخلايا والأنسجة الظهارية. لوحة الدهون إجراء زرع فحص المبيض هو أقل تحديا من الناحية الفنية من حقن intrabursal 10-12 ويسمح لأكثر تجانسا والموقع الدقيق للخلايا المزروعة بالمقارنة مع حقن داخل الصفاق 9. كما تناسب بشكل جيد بالنسبة زرع على المدى الطويل من جهاز بأكمله، مثل أنبوب الرحم.
الأهم من ذلك، توفر لوحة الدهون المبيض المكروية مألوفة لظهائر من الجهاز التناسلي للأنثى. يجب أن تكون مناسبة بشكل خاص للدراسات الخصائص الجزيئية والخلوية من المبيض البشري والفأر وخلايا ظهارة الأنبوبي أثناء تجديد والتحول السرطاني. وعلى النقيض من الأجهزة الأخرى، وركزت بعض الدراسات على تحديد وتوصيف الخلايا الجذعية في ظهائر من ص الإناثالجهاز eproductive 18،19. مثل هذه الدراسات هي ذات أهمية خاصة، إذ يعتقد العديد من أنواع السرطان أن تنشأ من خلايا جذعية للبالغين 20. لا تزال حتى الان أصول الخلوية من سرطان المبيض الظهاري مثيرة للجدل للغاية (18). حساب سرطان المبيض الظهاري لمعظم سرطانات المبيض وهي في 5th مكان بين جميع الوفيات الناجمة عن السرطان من النساء في الولايات المتحدة 21. وبالتالي تطوير فحص مثلي مع العديد من المزايا على تقنيات زرع القائمة 9-12 يجب أن يسهل كثيرا من الدراسات في هذا المجال.
ونظرا لموقع سطحي من لوحة الدهون المبيض، نظم التصوير الحيوانات الصغيرة يمكن استخدامها لمتابعة engraftments المسمى مع الفلورسنت قوي أو صحفيين إضاءة الحيوية. كما ينبغي أن يكون من الممكن تحديد الحد الأدنى الغازية عالية الدقة فحوصات التصوير الحية، مثل المجهر غير الخطية (22). ويمكن أيضا أن تبقى لوحة الدهون المبيض في الثقافات الجهاز، مما يسمحجي ثقافة ثلاثية الأبعاد من ظهائر العادية والأورام في ظل ظروف تلخص بشكل وثيق تنظيم الخلايا والمصفوفة خارج الخلية. ينبغي أن الدراسات المستقبلية معالجة هذه الاحتمالات الواعدة.
يجب مراعاة العديد من الخطوات الهامة. توفير وسادة التدفئة والحفاظ على القوارض دافئة أثناء الجراحة يحسن كثيرا من معدل البقاء على قيد الحياة. العقم من أدوات التعامل مع لوحة الدهون يضمن أن يتم الاحتفاظ الأنظمة المغروسة عقيمة. في تجربتنا، والنتائج نزيف كبير في تخلف نمو الزرع. الأهم من ذلك، ينبغي بذل الدهون وسادة شق على وجه التحديد بسبب تمزيق لوحة الدهون أو ثقب من خلال أسباب النزيف. وينبغي أن تستخدم التخثر لوقف النزيف عند الضرورة. إذا engraftments لا تتطور، ينبغي النظر على تركيز أعلى من حقن الخلايا. والامتداد الناجحة الأولى يمكن ملاحظتها في أقرب وقت بعد أسبوع من زرع والأكثر engraftments يجب أن يكون واحدا مرئيةشهر بعد العملية. للزرع، والإبر مع أكبر قطر (23-25 G) يمكن استخدامها لمنع القص من الخلايا الكبيرة (أكثر من 10 ميكرون في القطر). ومع ذلك، قد تكون هذه الإبر أكثر الصدمة إلى لوحة الدهون ويجب أن يتم اختبارها استخدامها مسبقا. لتجاربنا استخدمنا 6-8 الاسبوع القديمة المانحة والمتلقية الفئران. للأغراض الفئران الأصغر أو الأكبر سنا يمكن استخدامها. ومع ذلك، قد تحتاج إلى تعديل عدد من حقن الخلايا. فإن حجم أصغر من منصات الدهون المبيض في الجهات المانحة الأصغر سنا في حاجة أيضا إلى النظر فيها.
كما هو الحال مع أي طرق، وهناك بعض القيود المفروضة على الماوس الدهون المبيض زرع وحة الفحص. على الرغم من أن الفئران المناعية المختصة مسانج يمكن استخدامها لالفئران الخلايا / الأنسجة الابتدائية، لدينا تقنية تتطلب مجموعة موردي المواد النووية أو الفئران SCID لزرع المواد البشرية. ومن المرجح ممكن من اجل انسنة لوحة الدهون لدعم نمو الخلايا الظهارية الإنسان. ومع ذلك، فإننا لم تختبر هذا النهج حتى الان. استخدام الحديد الأصغرالذكور قد يؤدي إلى انخفاض تكاليف تربية. ومع ذلك، ناضجة إناث الفئران البكر (عمر 8 إلى 10 أسابيع) لديها وسادة أكبر من الدهون، مما يتيح زرع العينات أكبر. وأخيرا، يجب تدريب العاملين في المختبرات في جراحة الحيوان لضمان التنفيذ في الوقت المناسب والناجح لهذا الإجراء.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ونود أن نشكر الدكتور أندرو K. غودوين، المركز الطبي بجامعة كانساس، لتوفير الخلايا البشرية HIO118. ودعمت هذه الدراسات التي منح من برنامج الخلايا الجذعية نيويورك (NYSTEM، T028095) والمعاهد الوطنية لل/ معهد الصحة الوطني لصحة الطفل والتنمية البشرية (P50HD076210) لAFN، والمنح من NYSTEM (C028125، C024174 و T028095)، المعاهد الوطنية لل/ معهد الصحة الوطني للسرطان (CA182413) وصندوق المبيض أبحاث السرطان (327516) لAYN.
Materials
| 25 gauge needle | BD Becton Dickinson | 305122 | |
| 28 gauge needle (hypodermic syringe with attached needle) | Kendall | 30339 | Part Number: 8881500014 |
| basic fibroblast growth factor-2 | Sigma-Aldrich | F9786 | |
| basement membrane matrix (Geltrex) | Invitrogen | A1413202 | |
| β-actin-DsRed mice | The Jackson Laboratory | 6051 | B6.Cg-Tg(CAG-DsRed*MST)1Nagy/J |
| β-actin-EGFP mice | The Jackson Laboratory | 3291 | C57BL/6-Tg(CAG-eGFP)1Osb/J |
| β-mercaptoethanol | Sigma-Aldrich | M7522 | |
| bovine albumin | Sigma-Aldrich | A3311 | |
| chloroform | VWR | EM-CX1058-1 | |
| collagenase/hyaluronidase | Stem Cell Technologies | 7912 | |
| cryogenic vials | Thermo Scientific Nunc | 377267 | |
| dispase II | Worthington | NPRO2 | |
| DMEM F12 (HAM's) | Corning | 10-092-CV | |
| DNaseI (Deoxyribonuclease I) | Stem Cell Technologies | 7900 | |
| embedding medium for frozen tissue specimens (O. C. T.) | Sakura Finetek | 4583 | |
| epidermal growth factor | Sigma-Aldrich | E4127 | |
| ethanol 200 proof | Koptec | V1001 | to prepare 70% |
| fetal bovine serum | Sigma | F4135 | |
| filter tip 0.1-10/20µlXL | USA Scientific | 1120-3810 | |
| FOXJ1 antibody | eBioscience | E10109-1632 | used at concentration 1:1000 (no unmasking) |
| hydrocortisone | Sigma | H0135 | |
| laboratory film (Parafilm M) | American National Can | PM-999 | |
| L-Glutamine | Corning | 25-005-Cl | |
| insulin-transferin-sodium selenite | Sigma-Aldrich | I884 | |
| isoflurane, 250 ml | Santa Cruz Animal Health | sc-363629Rx | |
| low attachment plate 24-well | Costar | 3473 | |
| MEM non-essential amino acids | Corning | 25-025-Cl | |
| metal histology molds | Electron Microscopy Sciences | 62527-22 | |
| microscope, inverted | Nikon | Eclipse TS 100 | |
| microscope, stereo | Nikon | SMZ800 | |
| Nod/SCID/gamma (NSG) mice | The Jackson Laboratory | 05557 | NOD.Cg-PrkdcscidIl2rgtm1Wjl/SzJ |
| paraformaldehyde 16% solution | Electron Microscopy Sciences | 15710 | |
| paraffin (Paraplast, X-TRA) | Fisher Thermo Scientific | 23-021-401 | |
| PAX8 antibody | Proteintech | 10336-1-AP | used at concentration 1:1000 (no unmasking) |
| PBS (Phosphate-Buffered Saline) | Corning | 21-030-CV | |
| penicillin streptomycin | Corning | 30-002-Cl | |
| severe combined immunodeficiency (SCID/NCr) mice, BALB/C background) | NCI-Frederick Animal Production Program | 01S11 | |
| sodium pyruvate | Corning | 25-000-Cl | |
| specimen processing gel (HISTOGEL) | Richard-Allan Scientific | HG-4000-012 | |
| sucrose | Sigma-Aldrich | S0389 | |
| Trypsin-EDTA, 25% | Corning | 25-053-Cl |
References
- Deome, K. B., Faulkin, L. J., Bern, H. A., Blair, P. B. Development of mammary tumors from hyperplastic alveolar nodules transplanted into gland-free mammary fat pads of female C3H mice. Cancer Res. 19, 515-520 (1959).
- Proia, D. A., Kuperwasser, C. Reconstruction of human mammary tissues in a mouse model. Nature protocols. 1, 206-214 (2006).
- Shackleton, M., et al. Generation of a functional mammary gland from a single stem cell. Nature. 439, 84-88 (2006).
- Stingl, J., Caldas, C. Molecular heterogeneity of breast carcinomas and the cancer stem cell hypothesis. Nat Rev Cancer. 7, 791-799 (2007).
- Koren, S., et al. PIK3CA(H1047R) induces multipotency and multi-lineage mammary tumours. Nature. 525, 114-118 (2015).
- Nikitin, A. Y., Nafus, M. G., Zhou, Z., Liao, C. -. P., Roy-Burman, P., Bagley, R. G., Teicher, B. A. Prostate stem cells and cancer in animals. Stem Cells and Cancer. , 199-216 (2009).
- Boj, S. F., et al. Organoid models of human and mouse ductal pancreatic cancer. Cell. 160, 324-338 (2015).
- Lu, C. P., et al. Identification of stem cell populations in sweat glands and ducts reveals roles in homeostasis and wound repair. Cell. 150, 136-150 (2012).
- Flesken-Nikitin, A., et al. Ovarian surface epithelium at the junction area contains a cancer-prone stem cell niche. Nature. 495, 241-245 (2013).
- Orsulic, S., et al. Induction of ovarian cancer by defined multiple genetic changes in a mouse model system. Cancer Cell. 1, 53-62 (2002).
- Dawes, J., Liu, B., Mars, W., Michalopoulos, G., Khillan, J. S. Multiple ovarian transplants to rescue a transgenic line of mice. Lab Anim (NY). 39, 191-193 (2010).
- Cordero, A. B., Kwon, Y., Hua, X., Godwin, A. K. In vivo imaging and therapeutic treatments in an orthotopic mouse model of ovarian cancer. Journal of visualized experiments : JoVE. , (2010).
- Albihn, A., et al. Production of capsular material by equine trophoblast transplanted into immunodeficient mice. Reproduction. 125, 855-863 (2003).
- Muthusamy, N., Vijayakumar, A., Cheng, G., Ghashghaei, H. T. A knock-in Foxj1(CreERT2::GFP) mouse for recombination in epithelial cells with motile cilia. Genesis. 52, 350-358 (2014).
- Perets, R., et al. Transformation of the fallopian tube secretory epithelium leads to high-grade serous ovarian cancer in Brca;Tp53;Pten models. Cancer Cell. 24, 751-765 (2013).
- Capo-Chichi, C. D., et al. Dynamic alterations of the extracellular environment of ovarian surface epithelial cells in premalignant transformation, tumorigenicity, and metastasis. Cancer. 95, 1802-1815 (2002).
- Roland, I. H., et al. Loss of surface and cyst epithelial basement membranes and preneoplastic morphologic changes in prophylactic oophorectomies. Cancer. 98, 2607-2623 (2003).
- Flesken-Nikitin, A., Odai-Afotey, A. A., Nikitin, A. Y. Role of the stem cell niche in the pathogenesis of epithelial ovarian cancers. Mol Cell Oncol. 1, 963435 (2014).
- Ng, A., Barker, N. Ovary and fimbrial stem cells: biology, niche and cancer origins. Nat Rev Mol Cell Biol. 16, 625-638 (2015).
- Visvader, J. E. Cells of origin in cancer. Nature. 469, 314-322 (2011).
- Siegel, R. L., Miller, K. D., Jemal, A. Cancer statistics, 2015. CA Cancer J Clin. 65, 5-29 (2015).
- Williams, R. M., et al. Strategies for high-resolution imaging of epithelial ovarian cancer by laparoscopic nonlinear microscopy. Transl Oncol. 3, 181-194 (2010).
