Summary

Diferansiyel Tripsinizasyon a göre Mozaik Meme Organoidlerinin Üretimi

Published: March 11, 2020
doi:

Summary

Meme bezi, dış miyoepitelyal ve iç luminal epitel hücrelerinden oluşan çift katmanlı bir yapıdır. Sunulan diferansiyel trippsinizasyon kullanarak organoidler hazırlamak için bir protokoldür. Bu verimli yöntem araştırmacılar ayrı ayrı meme bezi formu ve fonksiyonu rollerini ile ilgili soruları keşfetmek için bu iki hücre türleri işlemek için izin verir.

Abstract

Organoidler, fizyolojik süreçleri bir yemeğin rahatlığıyla özetleyen kendi kendini organize eden, üç boyutlu doku yapıları sunar. Murine meme bezi farklı işlevlere hizmet veren iki farklı epitel hücre bölmesi oluşur: dış, kontraktil miyoepitelyal bölmesi ve iç, salgı luminal bölmesi. Burada, bu bölmelerden oluşan hücrelerin izole edildiği ve daha sonra meme bezi morfogenezine ve farklılaşmaya olan bireysel soy katkılarını araştırmak için biraraya geldiği bir yöntemi açıklıyoruz. Yöntem basit ve verimlidir ve floresan aktif hücre sıralama gibi gelişmiş ayırma teknolojileri gerektirmez. Bunun yerine, biz hasat ve enzimatik doku sindirmek, yapışık doku kültürü yemekleri üzerinde epitel tohum, ve sonra ~ 90% saflık ile luminal hücrelerden miyoepitel ayırmak için diferansiyel trippsinizasyon kullanın. Hücreler daha sonra kültürde 10 gün sonra süt üretmek için ayırt edilebilir çift katmanlı, üç boyutlu (3D) organoidler halinde organize bir hücre dışı matris plakalı. Genetik mutasyonların etkilerini test etmek için, hücreler vahşi tip veya genetiği değiştirilmiş fare modellerinden hasat edilebilir, ya da genetik olarak 3D kültürden önce manipüle edilebilir. Bu teknik, özellikle luminal veya miyoepitel bölmesi gen fonksiyonunun araştırılmasına olanak sağlayan mozaik organoidler oluşturmak için kullanılabilir.

Introduction

Meme bezi (MG) bir adiposit zengin stroma içinde gömülü bir ağaç gibi, tübüler epitel yapısıdır. İki katmanlı duktal epitel, kontraktilin dış, bazal tabakası, miyoepitel hücreleri (Myoecs) ve luminal, salgı epitel hücrelerinin (LECs) bir iç tabakası, merkezi bir lümen çevreleyen oluşur1. Emzirme sırasında dış MiyoECs iç alveoler LECs süt sıkmak için sözleşme, MG büyüme faktörleri (örneğin, EGF ve FGF) ve hormonlar (örneğin progesteron, insülin ve prolaktin kontrolü altında olan çok sayıda değişiklik uğrar, ve prolaktin). Bu değişiklikler, emzirme döneminde sütü sentezleyen ve salgılayan özel yapılar alveollerin farklılaşmasına neden olur1. Meme epitel deneysel ya epitel doku parçaları, hücreler, hatta tek bir bazal hücre konak meme yağ pedleri içine nakledilir teknikleri kullanılarak manipüle edilebilir, endojen meme parenkim precleared, ve bütün bir yeniden büyümeye izin, fonksiyonel epitel ağacı2,3,4,5. Transplantasyon güçlü bir tekniktir, ancak bir mutasyonun erken embriyonik öldürücülükle sonuçlanması (E14’ten önce) nakledilebilir meme nin kurtarılmasını önlerse zaman alıcı dır ve imkansızdır. Ayrıca, araştırmacılar sık sık soy kısıtlı ata hücreleri türetilmiştir iki farklı bölmeleri, rolleri araştırmak istiyorum. Cre-lox teknolojisi MyoEC’lerin ve LED’lerin diferansiyel genetik manipülasyonuna olanak sağlarken, bu aynı zamanda zaman alan ve pahalı bir girişimdir. Böylece, 1950’lerden bu yana, araştırmacılar meme dokusu yapısı ve fonksiyonu ile ilgili soruları ele almak için nispeten kolay ve verimli bir yol olarak in vitro meme organoidler kullandık6,7.

Birincil meme epitel hücrelerinin izolasyon ve kültürünü açıklayan erken protokollerde, araştırmacılar bir plazma pıhtısı ve tavuk embriyoekstresi oluşan bir bazal membran matris (BME), mg parçaları bir çanak yetiştirilen için gerekli olduğunu bulundu6. Takip eden yıllarda, hücre dışı matrisler (EcMs, kollajen, ve engelbreth-Holm-Swarm murine sarkomu hücreleri tarafından salgılanan jöle benzeri protein matris) 3D kültürü kolaylaştırmak ve daha iyi in vivo çevre7taklit geliştirilmiştir,8,9,10. Birden fazla kriter (morfoloji, gen ekspresyonu ve hormon duyarlılığı) tarafından ortaya 3D matrislerde culturing hücreleri böyle bir mikroortamda vivo fizyolojiksüreçlerdedaha iyi modeller 9,10,11,12. Birincil mindik hücreleri kullanılarak yapılan araştırmalarda, organoidlerin uzun süreli bakımı ve farklılaşması için gerekli olan temel büyüme faktörleri ve morfojenler saptandı13. Bu çalışmalar burada sunulan protokol için zemin hazırladık, ve 3D organoidler olarak insan meme hücrelerinin kültürü için, şimdi modern bir klinik araçtır, hasta örnekleri üzerinde ilaç keşif ve ilaç testi için izin14. Genel olarak, organoid culturing birincil hücrelerin kendi kendine organizasyon kapasiteleri ve morfogenez ve farklılaşma katkıları vurgulamaktadır.

Burada sunulan süt üreten acini içine ayırt edilebilir kültür murine epitel için bir protokoldür. İki farklı MG hücre bölmesini oluşturan MiyoEC’leri ve LEC’leri izole etmek için diferansiyel trippsinizasyon tekniği kullanılır. Bu ayrılmış hücre fraksiyonları daha sonra genetik olarak aşırı ifade veya nakavt gen fonksiyonu için manipüle edilebilir. Çünkü soy-içsel, kendi kendine organizasyon meme epitel hücrelerinin doğuştan gelen birözelliğidir 15,16,17, bu hücre fraksiyonları rekombinerek araştırmacılar çift katmanlı, mozaik organoidler oluşturmak için izin verir. Biz enzimatik yağ dokusu sindirerek başlar, ve daha sonra 24 saat için bir doku kültür çanak üzerinde meme parçaları kuluçka(Şekil 1). Doku parçaları polistiren tabaklar üzerinde iki katmanlı parçalar olarak in vivo organizasyon: iç luminal katmanları çevreleyen dış miyoepitelyal tabaka yerleşmek. Bu hücresel organizasyon, dış MiyoEC’lerin tripsin-EDTA (%0.05) ile izolasyonuna izin verir. tedavi 3-6 dk ve ardından ikinci bir tripsin-EDTA turu (%0.05) kalan iç LEC’leri ayıran tedavi (Şekil 2). Bu nedenle farklı tripsin duyarlılığı olan bu hücre tipleri izole edilir ve daha sonra ECM ile karıştırılarak kaplanabilir (Şekil 3). Hücreler, iç LEC’leri çevreleyen MiyoEC’lerin dış tabakasından oluşan iki katmanlı küreler oluşturmak için kendi kendini örgütlemeden geçerler. Lümen oluşumu hücreler büyüme faktörleri nin bir kokteyl içeren bir ortamda büyümek gibi oluşur (Büyüme Orta için tariflere bakın)13. 5 gün sonra, organoidler Alveologenesis Medium’a geçerek süt üreten acini’ye ayrılabilir (bkz. tarifler ve Şekil 3F)ve 5 gün daha kuluçkaya yatırılabilir. Alternatif olarak, organoidler en az 10 gün boyunca Büyüme Ortamı’nda genişlemeye ve dallanmaya devam edecektir. Organoidler immünororesans(Şekil 3D-F)kullanılarak analiz edilebilir veya ecm’den bir kurtarma solüsyonu kullanılarak serbest bırakılabilir (bkz. Malzeme Tablosu)ve diğer yöntemlerle analiz edilebilir (örn. immünoblot, RT-qPCR).

Protocol

Burada açıklanan tüm yöntemler California Üniversitesi, Santa Cruz Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Komitesi (IACUC) tarafından onaylanmıştır. 1. Gün 1: Meme bezi sindirim 10-14 haftalık olgun dişi farelerden MG’leri hasat etmeye hazırlanın. Aseptik koşullar altında açık bir bankta hasat gerçekleştirin. Ameliyattan önce 20 dakika boyunca alkol le otoklavlama ve ıslatma ile tüm cerrahi malzemeleri, mantar panoları ve pimleri sterilize …

Representative Results

Burada sunulan protokol, mozaik organoidlerden yararlanılarak meme epitel hücrelerinin belirli soy katkılarını araştırmak için kullanılan bir yöntemi açıklamaktadır. Organoidler için primer minros hücreleri elde etmek için, meme bezi epiteli öncelikle çevredeki adiposit bakımından zengin stromadan izole edilmelidir (Şekil 1). Bu süreç burada kısaca açıklanmıştır ve daha önce yayınlanmış bir çalışmada18</su…

Discussion

Burada, araştırmacıların birincil MG hücrelerini kullanarak 3D organoid kültürleri nasıl üretebildiğini anlatan bir yöntem sunulmuştur. Bu ve diğer protokoller arasındaki fark, iki ayrı MG hücre bölmesi ayırmak için bir yöntem detay olmasıdır: dış bazal MiyoECs ve iç LECs. Yöntemimiz iki aşamalı tripsin-EDTA (%0.05) kullanır diferansiyel tripsinizasyon dediğimiz tedavi19. Bu prosedür, araştırmacıların gelişmiş akış sitometrisi kullanmadan MiyoeC’leri ve LEC’l…

Divulgaciones

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Ben Abrams’a Kaliforniya Üniversitesi, Santa Cruz (UCSC) Kök Hücrelerin Biyolojisi Enstitüsü’nden (IBSC) teknik yardım ve çekirdek destek için teşekkür ederiz. Susan Strome ve Bill Saxton’a Solamere İplik Disk Konfokal Mikroskobu’nu kullandıkları için teşekkür ederiz. Bu çalışma kısmen Howard Hughes Tıp Enstitüsü’nden UCSC’ye James H. Gilliam Fellowships for Advanced Study programı (S.R.), NIH’den (NIH GM058903) öğrenci gelişimini en üst düzeye çıkarma (H.M.) ve Ulusal Bilim Vakfı lisansüstü araştırma bursu (O.C. DGE 1339067) ve bir hibe (A18-0370) UC-Kanser Araştırma Koordinasyon Komitesi (LH) tarafından.

Materials

15 ml High-Clarity Polypropylene Conical Tube (BD Falcon) Fisher Scientific 352096
24 well ultra-low attachment plate (Corning) Fisher Scientific CLS3473-24EA
35 mm TC-treated Easy-Grip Style Cell Culture Dish (BD Falcon) Fisher Scientific 353001
50 ml High-Clarity polypropylene conical tube (BD Falcon) Fisher Scientific 352098
60 mm TC-treated Easy-Grip Style Cell Culture Dish (BD Falcon) Fisher Scientific 353004
70 µM nylon cell strainer (Corning) Fisher Scientific 08-771-2
Antibiotic-Antimycotic (100X) Thermo Fisher Scientific 15240062 Pen/Strep also works
B27 supplement without vitamin A (50x) Thermo Fisher Scientific 12587010
B6 ACTb-EGFP mice The Jackson Laboratory 003291
BD Insulin syringe 0.5 mL Thermo Fisher Scientific 14-826-79
Class 2 Dispase (Roche) Millipore Sigma 4942078001
Class 3 Collagenase Worthington Biochemical LS004206
Corning Cell Recovery solution Fisher Scientific 354253 Follow the guidelines for use – Extraction of Three-Dimensional Structures
from Corning Matrigel Matrix
Corning Costar Ultra-Low Attachment 6-well Fisher Scientific CLS3471
Dexamethasone Millipore Sigma D4902-25MG
DMEM/F12, no phenol red Thermo Fisher Scientific 11039-021
DNase (Deoxyribonuclease I) Worthington Biochemical LS002007
Donkey anti-Goat 647 Thermo Fisher Scientific A21447 Use at 1:500, Lot: 1608641, stock 2 mg/mL, RRID:AB_2535864
Donkey anti-Mouse 647 Jackson ImmunoResearch 715-606-150 Use at 1:1000, Lot: 140554, stock 1.4 mg/mL
Dulbecco's Modified Eagle Medium: Nutrient Mixture F-12 (DMEM/F12) Thermo Fisher Scientific 11330-057
Dulbecco's phosphate-buffered saline (DPBS) Thermo Fisher Scientific 14190-250 Without Mg2+/Ca2+
EGF Fisher Scientific AF-100-15-100ug
Fetal Bovine Serum VWR 97068–085 100% US Origin, premium grade, Lot: 059B18
Fluoromount-G (Southern Biotech) Fisher Scientific 0100-01 Referred to as mounting media in text
Gentamicin Thermo Fisher Scientific 15710064
Glycine Fisher Scientific BP381-5
Goat anti-WAP Santa Cruz Biotech SC-14832 Use at 1:250, Lot: J1011, stock 200 µg/mL, RRID:AB_677601
Hoechst 33342 AnaSpec AS-83218 Use 1:2000, stock is 20mM
Insulin Millipore Sigma I6634-100mg
KCl Fisher Scientific P217-500
KH2PO4 Fisher Scientific P285-500
KRT14–CreERtam The Jackson Laboratory 5107
Matrigel Growth Factor Reduced (GFR); Phenol Red-Free; 10 mL Fisher Scientific CB-40230C Lot: 8204010, stock concentration 8.9 mg/mL
MillexGV Filter Unit 0.22 µm Millipore Sigma SLGV033RS
Millicell EZ SLIDE 8-well glass, sterile Millipore Sigma PEZGS0816 These chamber slides are great for gasket removal but other brands can work well (e.g. Lab Tek II).
Mouse anti-SMA Millipore Sigma A2547 Use at 1:500, Lot: 128M4881V, stock 5.2 mg/mL, RRID:AB_476701
N-2 Supplement (100x) Thermo Fisher Scientific 17502048
NaCl Fisher Scientific S671-3
NaH2PO4 Fisher Scientific S468-500
Nrg1 R&D 5898-NR-050
Ovine Pituitary Prolactin National Hormone and Peptide Program Purchased from Dr. Parlow at Harbor-UCLA Research and Education Institute
Paraformaldahyde Millipore Sigma PX0055-3
Pentobarbital Millipore Sigma P3761
R26R-EYFP The Jackson Laboratory 6148
Rho inhibitor Y-27632 Tocris 1254
R-spondin Peprotech 120-38
Sodium Hydroxide Fisher Scientific S318-500
Sterile Filtered Donkey Serum Equitech-Bio Inc. SD30-0500
Sterile Filtered Donkey Serum Equitech-Bio Inc. SD30-0500
Triton X-100 Millipore Sigma x100-500ML Laboratory grade
Trypsin EDTA 0.05% Thermo Fisher Scientific 25300-062

Referencias

  1. Macias, H., Hinck, L. Mammary gland development. Wiley Interdisciplinary Reviews in Developmental Biology. 1 (4), 533-557 (2012).
  2. Daniel, C. W., De Ome, K. B., Young, J. T., Blair, P. B., Faulkin, L. J. The in vivo life span of normal and preneoplastic mouse mammary glands: a serial transplantation study. Proceedings of the National Academy of Science U S A. 61 (1), 53-60 (1968).
  3. Ip, M. M., Asch, B. B. . Methods in Mammary Gland Biology and Breast Cancer Research. , (2000).
  4. Shackleton, M., et al. Generation of a functional mammary gland from a single stem cell. Nature. 439 (7072), 84-88 (2006).
  5. Stingl, J., et al. Purification and unique properties of mammary epithelial stem cells. Nature. 439 (7079), 993-997 (2006).
  6. Lasfargues, E. Y. Cultivation and behavior in vitro of the normal mammary epithelium of the adult mouse. II. Observations on the secretory activity. Experimental Cell Research. 13 (3), 553-562 (1957).
  7. Simian, M., Bissell, M. J. Organoids: A historical perspective of thinking in three dimensions. Journal of Cell Biology. 216 (1), 31-40 (2017).
  8. Orkin, R. W., et al. A murine tumor producing a matrix of basement membrane. Journal of Experimental Medicine. 145 (1), 204-220 (1977).
  9. Lee, E. Y., Parry, G., Bissell, M. J. Modulation of secreted proteins of mouse mammary epithelial cells by the collagenous substrata. Journal of Cell Biology. 98 (1), 146-155 (1984).
  10. Lee, E. Y., Lee, W. H., Kaetzel, C. S., Parry, G., Bissell, M. J. Interaction of mouse mammary epithelial cells with collagen substrata: regulation of casein gene expression and secretion. Proceedings of the National Academy of Science U S A. 82 (5), 1419-1423 (1985).
  11. Bissell, M. J., Barcellos-Hoff, M. H. The influence of extracellular matrix on gene expression: is structure the message?. Journal of Cell Science. 8 (Suppl), 327-343 (1987).
  12. Petersen, O. W., Ronnov-Jessen, L., Howlett, A. R., Bissell, M. J. Interaction with basement membrane serves to rapidly distinguish growth and differentiation pattern of normal and malignant human breast epithelial cells. Proceedings of the National Academy of Science U S A. 89 (19), 9064-9068 (1992).
  13. Jarde, T., et al. Wnt and Neuregulin1/ErbB signalling extends 3D culture of hormone responsive mammary organoids. Nature Commununications. 7, 13207 (2016).
  14. Sachs, N., et al. A Living Biobank of Breast Cancer Organoids Captures Disease Heterogeneity. Cell. 172 (1-2), 373-386 (2018).
  15. Daniel, C. W., Strickland, P., Friedmann, Y. Expression and functional role of E- and P-cadherins in mouse mammary ductal morphogenesis and growth. Biología del desarrollo. 169 (2), 511-519 (1995).
  16. Runswick, S. K., O’Hare, M. J., Jones, L., Streuli, C. H., Garrod, D. R. Desmosomal adhesion regulates epithelial morphogenesis and cell positioning. Nature Cell Biology. 3 (9), 823-830 (2001).
  17. Chanson, L., et al. Self-organization is a dynamic and lineage-intrinsic property of mammary epithelial cells. Proceedings of the National Academy of Science U S A. 108 (8), 3264-3269 (2011).
  18. Honvo-Houeto, E., Truchet, S. Indirect Immunofluorescence on Frozen Sections of Mouse Mammary Gland. Journal of Visualized Experiments. (106), e53179 (2015).
  19. Macias, H., et al. SLIT/ROBO1 signaling suppresses mammary branching morphogenesis by limiting basal cell number. Developmental Cell. 20 (6), 827-840 (2011).
  20. Welm, B. E., Dijkgraaf, G. J., Bledau, A. S., Welm, A. L., Werb, Z. Lentiviral transduction of mammary stem cells for analysis of gene function during development and cancer. Cell Stem Cell. 2 (1), 90-102 (2008).
  21. Smith, P., et al. VANGL2 regulates luminal epithelial organization and cell turnover in the mammary gland. Scientific Reports. 9 (1), 7079 (2019).
  22. Lee, G. Y., Kenny, P. A., Lee, E. H., Bissell, M. J. Three-dimensional culture models of normal and malignant breast epithelial cells. Nature Methods. 4 (4), 359-365 (2007).
  23. Campbell, J. J., Davidenko, N., Caffarel, M. M., Cameron, R. E., Watson, C. J. A multifunctional 3D co-culture system for studies of mammary tissue morphogenesis and stem cell biology. PLoS One. 6 (9), e25661 (2011).
  24. Labarge, M. A., Garbe, J. C., Stampfer, M. R. Processing of human reduction mammoplasty and mastectomy tissues for cell culture. Journal of Visualized Experiments. (71), e50011 (2013).
  25. Marlow, R., Dontu, G. Modeling the breast cancer bone metastatic niche in complex three-dimensional cocultures. Methods in Molecular Biology. 1293, 213-220 (2015).
  26. Koledova, Z., Lu, P. A 3D Fibroblast-Epithelium Co-culture Model for Understanding Microenvironmental Role in Branching Morphogenesis of the Mammary Gland. Methods in Molecular Biology. 1501, 217-231 (2017).
check_url/es/60742?article_type=t

Play Video

Citar este artículo
Rubio, S., Cazares, O., Macias, H., Hinck, L. Generation of Mosaic Mammary Organoids by Differential Trypsinization. J. Vis. Exp. (157), e60742, doi:10.3791/60742 (2020).

View Video