본 프로토콜은 성인용 마우스 입맛에서 파생된 구강 각질 세포의 격리 및 배양을 설명합니다. 면역스테인링을 이용한 평가 방법도 보고된다.
수년 동안, 각질 세포와 관련 된 대부분의 연구는 인간과 마우스 피부 표피 각질 각질 세포를 사용 하 여 실시 되었습니다. 최근에는 구강 각질 세포가 독특한 기능과 특성때문에 주목을 받고 있습니다. 그(것)들은 경구 상피의 항상성을 유지하고 재생 치료에 있는 신청을 위한 자원으로 봉사합니다. 그러나, 성인 마우스에서 경구 1차 각질 세포를 사용하는 체외 연구에서는 효율적이고 잘 확립된 배양 프로토콜의 부족으로 인해 제한되었다. 여기서, 경구 원발성 각질세포는 성인 마우스의 구개 조직에서 분리되고, 첼렉스 세럼으로 보충된 상업적인 저칼슘 배지에서 배양되었다. 이러한 조건하에서, 각질세포는 증식 또는 줄기 세포 같이 상태에서 유지되었고, 그들의 분화는 증가한 통로 후에도 억제되었다. 마커 발현 분석은 배양된 경구 각질 세포 마커 p63, K14 및 α6-integrin을 발현하고 분화 마커 K13 및 섬유아세포 마커 PDGFRα에 대해 부정적이었다는 것을 보여주었다. 이 방법은 시험관내 경구 상피 줄기 세포 기능 연구에서 다운스트림 응용 분야에 적합한 실행 가능한 컬터성 세포를 생산하였다.
경구 상피는 화학적 또는 물리적 손상 및 세균 및 바이러스 감염을 포함한 환경 스트레스로부터 신체를 보호하는 첫 번째 장벽역할을합니다1,2. 경구 점막은 주로 섬유아세포와 세포외 매트릭스로 구성된 라미나 프로프리아(lamina propria)라고 불리는 각질 세포및 기본 결합 조직으로 구성된 계층화된 편평상피의 외부 층을 포함한다. 마우스 구강 점막은 3가지 아유형으로 광범위하게 나눌 수 있다: 매스틱(단단한 입맛 과 치지바), 전문(등쪽 혀), 및 안감(부칼 점막, 복부 혀, 부드러운 입맛, 입술) 점막2,3(도 1A). 경구 상피는 매스틱 및 전문 점막에서 각질화되고 안감 점막에서 비 각질화된다. 그것의 해부학적 위치에도 불구하고, 경구 상피는 차별화의 다양한 정도를 가진 단단히 포장 된 상피 세포로 구성되어 있다는 점에서 피부 표피와 유사하다 : 미분화 세포를 포함하는 기저 층; 각질화 된 상피, 또는 비 각질화 된 상피를 형성하는 중간 및 피상층을 형성하는 가시, 세분화 된 및 옥수수 화 층4. 형질전환 마우스 모델은 구취, 부칼 점막, 혀 및 치그기바5,6,7,8,9,10,11에서 구강 상피 줄기 세포의 세포 및 분자 특징의 연구를 촉진했다. 그러나, 이러한 연구의 대부분은 주로 생체 내 마우스 실험에 사용. 세포 배양 시스템은 확립되고 효율적인 프로토콜의 부족으로 인해 일반적으로 사용되지 않았습니다.
체외 배양 시스템은 줄기 세포 조절기, 세포 기반 분석 및 약물 스크리닝의 분자 및 생화학 적 분석에 사용될 수 있습니다. 현재, 피부 표피의 1 차각 세포배양에 대한 프로토콜이 개발되었으며, 기저 각질 세포는 임상 및 연구 목적을 위해 성공적으로 분리되고 배양 될 수 있습니다12,13,14,15. 1980년, 헤닝스 외는 배양 배지에서 낮은 칼슘 농도(< 0.09mM Ca2+)가 미분화 상태에서 증식 및 유지세포를 용이하게 하는 것으로 나타났다. 칼슘의 높은 수준은 세포 분화를 촉진하고 감소 된 증식16. 그 후, 신생아및 성인 뮤린 표피 각질 세포에 대한 배양 방법론이 확립되어 시험관 내 연구를 위한 다른 유전적 배경을 가진 수많은 마우스 모델에 널리 적용되었다17,18,19. 피부와 구강 상피는 일반적인 특성을 공유하지만, 그들은 또한 각질화 상태, 이직률, 유전자 발현 및 상처 치유 능력3,11,20,21,22,22,24,25,26에서 본질적인 차이를 보여줍니다.
인간의 구강 각질 세포 배양이 성공적으로 수행되었지만 27,28,29, 마우스 구강 각질 세포 배양에 대한 간행물30,31,32는 피부 표피 각질 세포에 비해 표적 조직의 작은 크기와 세포의 뚜렷한 특성으로 인해 제한된다. 이 프로토콜은 마우스 기본 구강 각질 세포의 격리 및 장기 배양 기법을 설명합니다.
인간 또는 마우스 피부 표피로부터 분리된 1차 각질 세포는 연구 및 임상 응용 분야에서 수년 동안 활용되어 왔습니다12,13,15,18,27,28,29. 대조적으로, 몇몇 프로토콜은 성인 마우스30,31,32에서 1 차적인 구강 각질세포를 분리하고 문화하기 위하여 설치되었습니다. 본 연구는 증식 또는 줄기 세포 같이 상태에서 각질 세포를 유지하기 위하여 상업적인 완전한 배양 매체 및 chelexed-FBS를 이용했습니다. 이 배양 시스템은 경구 상피 줄기 세포 및 관련 질병의 특징을 더 이해하기 위해 분자 및 생화학 적 분석을 사용할 수 있습니다.
이 프로토콜에는 몇 가지 중요한 단계가 포함되어 있습니다. 첫째, 트립신 농도 및 인큐베이션 시간은 후속 배양을 위한 실행 가능한 세포를 생성하는 데 필수적입니다. 우리는 지속적으로 0.025 % 트립신 솔루션과 실온에서 챔버 후드에 16 h 인큐베이션 기간을 사용했다. 충분한 시간 동안 배양하지 않으면 각질 세포가 조직으로부터 제대로 분리되지 않아 최종 세포 수율이 낮아집니다. 둘째, 둘째 날에 셀 서스펜션의 부드러운 파이펫팅은 특히 세포 생존에 영향을 미칩니다. 긁는 것은 상피 측에서 부드럽게 시작되어야하며 조직 샘플 당 10 분이상하지 않아야합니다. 마지막으로, 첫 번째 분리 된 세포 현탁액은 섬유 아세포 및 기타 세포 유형을 포함; 이러한 원치 않는 세포는 일반적으로 후속 배양에서 사라지기 시작합니다.
잠재적인 제한은 세포 격리 및 배양 도중 확인되었습니다. 드문 경우에, 섬유아세포는 격리 과정에서 오염될 수 있고, 섬유아세포는 후속 통로에서 각질 세포의 성장을 억제할 수 있다(도 2H). 배양시 이러한 오염을 제거하기 위해 섬유아세포 성장 억제제가 포함된 상용 배지를 선택해야 한다. 마우스 입맛 및 기타 경구 점막의 크기는 크기가 상대적으로 작기 때문에, 한 마우스에서 초기 세포 수율이 낮을 수 있다. 따라서, 이 프로토콜의 전체 배양 기간은 -냉동 보존 단계까지-1 차적인 피부 각질 세포에 대한 것보다 더 길다. 고립 된 경구 각질 세포는 10 개의 구절 내에서 가장 잘 사용되며, 배양 기간이 연장되면 세포 특성을 변경하고 줄기 세포의 수를 낮출 수 있습니다.
현재 방법은 마우스 구강 각질 세포가 증식 조건 하에서 단단히 포장된 조약돌 형태와 형성된 단층 식민지를 나타낸다는 것을 보여주었습니다. 또한 기저마커 α6-인테그린, K14 및 줄기세포 마커 p63의 높은 발현을 보였다. 향후 연구에서는 면역 형광 염색, RNA 염기서열 분석, RT-PCR 및 서부 블롯 분석 외에도 경구 각질 세포의 세포 이질성 및 순도를 확인하는 데 사용되어 이러한 세포의 특성에 대한 이해를 더욱 향상시킬 것입니다.
2-3개의 통로 후에, 경구 각질 세포는 추가 기능적인 실험에서 이용될 만큼 충분히 안정하였다. 중요한 것은, 이 배양 프로토콜은 유전자 녹아웃, Cre-loxP 및 tet 유도 가능한 시스템을 포함하여 형질 전환 마우스 라인과 결합될 수 있고, 또한 세포 및 분자 분석에서 사용될 수 있다. 따라서, 본 프로토콜은 구경 각질 줄기 세포 생물학을 더 이해하는 데 사용될 수 있는 근본적이고 효율적인 방법을 연구원에게 제공한다.
The authors have nothing to disclose.
이 작품은 과학 연구를위한 그랜트 인 – 에 이드 (B) (20H03266) (A.S.), 초기 경력 과학자를위한 보조금 지원 (18K14709) (A에 보조금 번호 JP21gm6110016 및 21bm0704067 (A.S.에) 및 다케다 과학 재단 (A.S.에)의 연구 보조금에 따라 AMED. 구마모토대학교 동물자원개발센터와 츠쿠바대학교 동물자원센터의 우수한 마우스관리에 감사드립니다. 구마모토대학의 IRCMS 핵심 시설은 공초점 영상에 대한 지원에 감사드립니다.
0.025% Trypsin/EDTA | Gibco | R001100 | |
0.05% Trypsin/EDTA, phenol red | Gibco | 25300062 | |
0.4w/v% Trypan Blue solution | Wako | 207-17081 | |
10 mL Serological pipet | Falcon | 357551 | |
100 µm Nylon cell strainer | Falcon | 352360 | |
15 mL sterile conical tube | Falcon | 352096 | |
2 mL Aspirating pipet | Falcon | 357558 | |
35 mm Cell culture dish | Corning | 353801 | |
50 mL sterile conical tube | Falcon | 352070 | |
60 mm Cell culture dish | Corning | 353802 | |
6-well Tissue Culture plate | Falcon | 353046 | |
96 Well Culture plate (U bottom) | Falcon | 353077 | |
Antibiotic-Antimycotic 100x | Gibco | 15240062 | |
Biocoat Collagen I cellware 60mm dish | Corning | 356401 | |
Blunt Forceps | AS ONE | 1-8187-03 | |
Butorphanol | Meiji Seika Pharma | Vetorphale | |
CoolCell LX | Corning | 432002 | Cryogenic storage |
Cotton | AS ONE | 63-1452-97 | |
Cover slips 22 x 22 μm square | Matsunami Glass Ind. | C022221 | |
Cryogenic Vial 1.2 mL | Thermo Scientific | 5000-0012 | |
Defined Trypsin Inhibitor (DTI) | Gibco | R007100 | |
Dimethyl sulfoxide (DMSO) | Sigma-Aldrich | 276855-100ML | |
Donkey anti-Rabbit IgG (H+L), Alexa Fluor 555 | Invitrogen | A31572 | |
Donkey anti-Rat IgG (H+L), Alexa Fluor 488 | Invitrogen | A21208 | |
Donkey serum | Sigma-Aldrich | D9663-10ML | |
EpiLife Defined Growth Supplement (EDGS) | Gibco | S0120 | |
EpiLife, with 60 µM calcium | Gibco | MEPI500CA | |
Fetal Bovine Serum (FBS) | Gibco | 26140079 | |
Fine forceps | BRC Bio Research Center | PRI13-3374 | |
Goat anti-PDGF Receptor α | R&D Systems | AF1062 | |
Goat serum | Sigma-Aldrich | G9023-10ML | |
Half-curved forceps | BRC Bio Research Center | PRI13-3376 | |
Hemocytometer | Hirschmann Laborgeräte | 8100204 | |
Hoechst | Sigma-Aldrich | B2261 | |
Iris Scissors | Muromachi Kikai | 14090-09 | |
Medetomidine | Nippon Zenyaku Kogyo | Domitor | |
Midazolam | Astellas Pharma | Dormicum | |
No.15 Disposable scalpel | Feather | 219AABZX00136000 | |
Paraformaldehyde | Wako | 162-16065 | |
Phosphate Buffered Saline 1x, pH 7.4 | Gibco | 10010049 | |
Povidone-iodine | Y's Square | 872612 | |
Rabbit anti-Cytokeratin 13 antibody | Abcam | ab92551 | |
Rabbit anti-K14 | BioLegend | 905301 | |
Rabbit anti-p63 antibody | Abcam | ab124762 | |
Raspatorium #14 | AS ONE | 8-4599-01 | |
Rat α6-integrin | BD Biosciences | 553745 | |
Triton X-100 | Wako | 581-81705 | |
Type I Collagen coated 24-well plate | Corning | 354408 | |
Type I Collagen coated 60mm dish | Corning | 356401 | |
Type I Collagen coated 6-well plate | Corning | 355400 |