מוצג כאן הוא פרוטוקול לבידוד של העכבר hepatocytes מתוך כבדי העכבר למבוגרים באמצעות שונה קולגן הטכניקה הפרו הפרזיה. גם תיאר הוא התרבות ארוכת טווח של hepatocytes בקביעת כריך קולגן תלת-ממד, כמו גם immunolabeling של מרכיבים ציטושלד לחקר היווצרות המרה והתגובה שלה לטיפול.
הפטציטים הם התאים המרכזיים של הכבד האחראים לתפקוד חילוף החומרים שלו. ככאלה, הם יוצרים האפיתל מקוטב ייחודי, שבו שני או יותר הפטוציטים לתרום הקרום האפילי ליצור רשת המרה שדרכה המרה מופרש. הפטציט פולריזציה הכרחית להיווצרות הקנאליזציה הנכונה והיא תלויה באינטראקציות בין שלד הציטוציט, הקשר בין תאי התא לבין המטריצה המיפתתית. במחקרים בעלי מבחנה של מעורבות השלד הציטוציט במבנה קאנאלילי ותגובתה למצבים פתולוגיים, הינם נכים על ידי חוסר תרבות התאים, אשר דומה מאוד למבנה הרשת הקנאליאני בvivo. מתוארים כאן הוא פרוטוקול לבידוד של העכבר hepatocytes מן הכבד העכבר המבוגר באמצעות שינוי שונה הקולגן הטכניקה בטכניקת. מתואר גם הייצור של התרבות בקביעת כריך קולגן תלת-ממד, אשר משמש לאימונויניום של רכיבים ציטושלד לחקור את היווצרות המרה ותגובתה לטיפולים מבחנה. הוא מראה כי hepatocyte 3d כריך קולגן התרבויות להגיב טיפולים עם רעלים (אתנול) או אקטין השלד משנה תרופות משנה (g., בלאקסטטין) ולשמש כלי רב ערך עבור לימודי מבחנה של היווצרות ותפקוד של המרה.
Hepatocytes, המבנים הסלולריים המרכזיים של הכבד האחראים פונקציות מטבוליות שלה, הם באופן ייחודי תאים אפיתל מקוטב. הקיטוב שלהם, המופיעים ביונקים זמן קצר לאחר הלידה, תוצאות היווצרות הרשת המרה והיא חיונית לפרשת מרה נאותה. קרום הקודקוד של הפטציטים בצורה קולקטיבית, ואילו הקרומים הבזליים נשארים במגע עם האנדותל של הסינאונואידים. אובדנו של הפטציט פולריזציה מוביל להפצה מראש של מובילי המרה ותוצאות בתהליכים פתולוגיים הקשורים בשמירה על המרה בכבד (כלומר, כולאוסטזיס).
הקמתה ותחזוקתו של הפטציט פולריזציה ופיתוח המרה כרוכה במנגנונים מורכבים. התהליכים הבסיסיים תלויים באינטראקציה הקולקטיבית בין שלד הפתציט, הקשר בין תאי התא והאינטראקציות עם מטריצת החילוץ1. שלד ציטוציט מורכב מכל שלוש רשתות הפילמנט, שלד הציטוטין, microtubules וחוטי ביניים, המספקים תמיכה מבנית למערך הקנאלילי. התפקיד הדיפרנציאלי של רכיבים ציטולדים בהתחדשות ותחזוקה של רשתות המרה מומחש בעבר בתוך מבחנה ב-3D קולגן-סנדוויץ ‘ ההיפטציט תרבויות2.
במהלך השלבים הראשוניים של הפולריזציה של ממברנה הפציט, באתרים של דורהשנישל המיקרוקלולוס, מיקרופיטין ומיקרוטובולים חשובים. השלד ציטוטין מקימה את המבנה ואת התפקוד של המרה canaliculi, יוצרים מיקרופילדים הקשורים ממברנה ואת הטבעת הcircum, ובכך לתמוך באדריכלות canaliculi והוספת השלד ציטוטין לתוך הצמתים הדוקה וחסיד3. הטבעת של חוטים ביניים קרטין מחוץ לשלד ציטוטין מייצב נוסף את המבנה הקנאלילי3.
החשיבות של חלבונים ב hepatocyte junctional מתחמי בארגון של האדריכלות מרה canaliculi היתה מתועדת היטב בכמה מודלים העכבר לנקוש מספר, אשר מראים canaliculi מעוות בעכברים חסר הן הדוקה ו/או מחסיד junctional חלבונים4,5,6. מחיקה של חלבון הצומת חסיד α-catenin הוכח להוביל לחוסר של השלד ציטוציט אקטין, רחבה של המרה לומן, הצמתים דולף הדוק, וביעילות לתוך פנוטיפ הכיס הולסטטי4. יתר על כן, במחקרים בלתי מתורבת הראו את החשיבות של רכיבי הצומת מחסיד E-קדהרין ו-β-catenin בשיפוצים של לומן appatocתאיים וסחר בחלבונים7.
בצורה מעולה, אבלציה של השלד ציטובן המקשר את plectin חלבון, אשר הוא המארגן קרטין הגדולות, חשף פנוטיפים הדומים לאלה המקושרים לשלד ציטוטין8. זה מציע תפקיד קריטי של חוטי ביניים קרטין בתמיכה של המבנה הקנאלילי. במחקרים חוץ גופית ניצול 3D hepatocyte קולגן כריכים הראו גם את החשיבות של האנטי-מנוע חלבון קינאז והזרם שלה activator LKB1 בתצורת רשת המרה9. ממצאים אלה התקבל לאחר מכן על ידי הבאים במחקרים vivo10,11. לפיכך, התברר כי במחקרים מחוץ לרשת נחוצים להבנת תהליכי האיתות המעורבים בהקמת הפולריזציה קיטוב, היווצרות רשתות מתאימות והפרשת מרה.
האתגר העיקרי בחקר תהליכים הקשורים עם היווצרות המרה והתגובה שלה למצבים פתולוגיים בתוך מבחנה היא באמצעות מצבים של תרבות התא הדומה למצב ב vivo12. הפטציטים הראשיים המבודדים אינם מקוטדים; לפיכך, הם מאבדים את תפקידם, מורפולוגיה, ומתקני המרה הפונקציונלית בתנאים התרבותיים הדו (למשל, שינויים בתקנות הגנים, הקיטוב והדה-בידול13,14,15). למרות העובדה הזו, הפטציטים מבודדים היטב משקפים את טבעו של הכבד בvivo, בניגוד לקווי הכבד הנגזרים מתאי16. למרות שהם שימשו בעבר, קווי התאים הונצח לא להפעיל את המיורפולוגיה אופייני האפיתל של hepatocytes, ואת המרה של לומן שנוצר על ידי תאים אלה הדומים לכבד canalicular7. לאחרונה, התרבויות 3D של hepatocytes הראשי, משני עכברים וחולדות, הפכו כלי שימושי כדי לחקור את התהליכים המעורבים בהקמת רשת המרה של מבחנה9. הפציטים הראשי מתורבת בין שתי שכבות של קולגן (המכונה כריך קולגן 3D התרבות) יכול repolarize בתוך כמה ימים. בגלל דרישות טכניות גבוהות נדרש כאשר culturing העכבר העליון בסנדוויצ קולגן 3D, כאן אנו מציגים פרוטוקול מורכב כדי לבודד, לטפח, וכדי immunolabel עכבר מוטבע כריכי קולגן 3D כדי לאפיין את המעורבות של רכיבים ציטושלד במהלך היווצרות המרה.
השימוש בתרביות החיציט העיקרי של העכבר חשוב במחקרים בעלי מבחנה כדי להבין טוב יותר את תהליכי האיתות המעורבים בהקמת הפולריזציה קיטוב, היווצרות מבנה מתאים והפרשת מרה. האתגרים בבידוד ותרבות ארוכת טווח של העכבר הראשי בתרבות דו-ממדית הניעו את ההמצאה של מספר גישות טכניות עם בידוד מוגבר ואריכות ימים של תאים מבודדים, כל אחד עם מספר יתרונות ו חסרונות. עכשיו זה מקובל באופן נרחב כי התרבויות הדו של hepatocytes הראשי מחקה רק מספר מוגבל של תכונות ביולוגיה של הכבד לתקופה קצרה של זמן. כך, טיפוח 3D בהסדר כריך קולגן הוא נרחב להחליף את התנאים 2D, במיוחד כאשר מתמקדים בפונקציה של שלד התא בביולוגיה של הכבד (g., תופעות לוואי רעילות או ארגון מרחבי של הובלה מרה).
מאז שנות ה-80, תוארו מספר פרוטוקולים לבידוד בעכבר הפטציטים עם שינויים שונים. במעבדות הרבות נעשה שימוש נרחב בשתי השלבים הללו. תוספת של הדרגתי צנטריפוגה לתוך פרוטוקול הבידוד מאפשר הסרת תאים מתים19,20 ומגדיל באופן משמעותי את מספר התאים הקיימא (כאן, שגרתי כדי ~ 93%). למרות שלב זה מרחיב את זמן הטיפול של התאים ותוצאות מספרים תא מופחת21, שלב זה מוצג כנדרש בתרבות כריך קולגן 3d עבור היווצרות רשת המרה הנכונה. בנוסף, חשוב יותר להמשיך במהירות ובדייקנות במהלך שלבי ההיתוך, התקצר את הזמן שבו מטופלות התאים.
גורמים חשובים אחרים המגבירים את הכדאיות של התאים ואת יכולתם ליצור רשתות canalicular ב-3D הוא השימוש של פתרונות טריים המוכנים הימנעות בועות במהלך perfusion. לכן, פתרונות צריך להיות מוכן ביום של בידוד hepatocyte העכבר, ואת המשאבה הפריסטלטית ואבובים יש לבדוק בעת שינוי פתרונות. אם הפרוטוקול מלווה באופן הדוק, הבידוד של החרופציטים הראשיות צריך להצליח בתשואה גבוהה של תאים מוצלחים.
גורם קריטי נוסף בתרבות החרופציט לטווח ארוך הוא המקור הראשוני של הפציטים הראשיות המשמשות. חשוב להשתמש בבעלי חיים בני 8 עד 12 שבועות, המשמשים כתורמים אופטימליים של hepatocytes. השימוש בפטציטים מבעלי חיים מבוגרים לא היה מוצלח בתרבות ארוכת טווח, מאחר שהפטוציטים האלה שינו את המבנה שלהם לעתים קרובות יותר, מפוקוטב, והפסיקו ליצור רשתות קנאליפיות. כמו כן, ציפוי הפטוציטים על ג’ל מנוטרל כראוי נוצר מפתרון מרוכז יחסית הוא צעד חיוני. ברוב הפרוטוקולים, משתמשים בריכוזים של כ-1 מ”ג/mL. לאחר מיטובי רבים, ריכוז של 1.5 מ”ג/mL הוא אופטימלי לטיפוח ארוך טווח והוא מספק הפטציטים מאורגן במיוחד עם הבנה של המרה.
פרוטוקול קל למעקב זה מאפשר טיפוח ארוך טווח של העכבר הראשי הפטוציטים. התוצאות הייצוגיות להפגין ספקטרום רחב של שימוש עבור 3D העכבר הראשי מתורבת הלחץ כאשר לימוד התפקיד של רכיבים ציטושלד במערך המרה canaliculi.
The authors have nothing to disclose.
עבודה זו נתמכת על ידי סוכנות המענק של צ’כיה (18 02699S); סוכנות המענקים של משרד הבריאות של צ’כיה (17-31538A); פרויקט המחקר המוסדי של האקדמיה הצ למדעים (RVO 68378050) ו MEYS CR פרוייקטים (LQ1604 NPU II, LTC17063, LM2015040, אופ RVO CZ. 1.05/2.1.00/19.0395, אופ RVO CZ. 02.1.01/0.0/0.0/16_013/0001775); אוניברסיטת צ’רלס (מלגה אישית לK.K.), ותוכנית מבצעית בפראג – פרויקט תחרותיות (CZ. 2.16/3.1.00/21547). אנו מכירים במתקן הליבה של מיקרוסקופ האור, IMG CAS, פראג, צ’כיה (תמיכה ב-MEYS CR LM2015062 ו-LO1419) לתמיכה בדימות המיקרוסקופיה המוצגת.
35 mm TC-treated culture dish | Corning | 430165 | |
50 mL Centrifuge tubes, SuperClear, Ultra High Performance | VWR | 525-0156 | |
70 µm nylon cell strainer | Biologix | 15-1070 | |
Albumin Fraction V | ROTH | 8076.4 | |
Arteriotomy Cannula (1mm) | Medtronic | 31001 | |
Calcium Chloride | Sigma-Aldrich | P5655 | |
Collagen I. from Rat tail (3mg/ml) | Corning | 354249 | |
Collagenase (from Clostridium Hystolyticum) | Sigma-Aldrich | C5138 | |
D(+) glucose monohydrate | ROTH | 6780.1 | |
Dissecting microscope | Zeiss | Stemi 508 | |
DMEM, high glucose | Sigma-Aldrich | D6429 | |
EGTA | ROTH | 3054.2 | |
FBS | Gibco | 10270-106 | |
Glucagon | Sigma-Aldrich | G-2044 | |
Glycine | Pufferan | G 05104 | |
Heparin (5000 U/mL) | Zentiva | 8594739026131 | |
Hydrocortisone | Sigma-Aldrich | H0888 | |
Insulin | Sigma-Aldrich | I9278 | |
Insulin syringe (30G) | BD Medical | 320829 | |
Magnesium Sulphate Heptahydrate | ROTH | T888.1 | |
microsurgical forceps | FST | 11252-20 | |
microsurgical forceps | FST | 11251-35 | |
microsurgical scissor | FST | 15025-10 | |
Paraformaldehyde | Sigma-Aldrich | P6148 | |
Penicillin-Streptomycin | Sigma-Aldrich | P4333 | |
Percoll | Sigma-Aldrich | P1644 | |
Peristaltic Pump Minipuls Evolution | Gilson | F110701, F110705 | |
Potassium Chloride | ROTH | 6781.1 | |
Potassium Phosphate monobasic | Sigma-Aldrich | P5655 | |
ProLong Gold Antifade Mountant | Thermo Fischer Scientific | P10144 | |
Refrigerated centrifuge | Eppendorf | 5810 R | |
Round cover glasses, 30 mm, thickness 1.5 | VWR | 630-2124 | |
Silk braided black | Chirmax | EP 0.5 – USP 7/0 | |
Sodium Chloride | ROTH | 3957.1 | |
Sodium Hydrogen Carbonate | Sigma-Aldrich | 30435 | |
Sodium hydroxide | Sigma-Aldrich | 221465 | |
Sodium Hydroxide | Sigma-Aldrich | S8045 | |
Sodium Phosphate Dibasic Dihydrate | Sigma-Aldrich | 30435 | |
Syringe 2 ml | Chirana | CH002L | |
Triton X-100 | Sigma-Aldrich | X100 | |
Tween 20 | Sigma-Aldrich | P1379 | |
Water bath | Nuve | NB 9 | |
Whatman membrane filters nylon, pore size 0.2 μm, diam. 47 mm | Sigma-Aldrich | WHA7402004 | |
Whatman pH indicator papers, pH 6.0-8.1 | GE Healthcare Life Sciences | 2629-990 | |
Zoletil | Vibrac | VET00083 |