Bu protokol ana Lgr5-pozitif yer alan organoid kültür ve Retroviral transdüksiyonun müteakip bir uygulama açıklanmaktadır. Bu in vitro olarak Organotipik bir roman içinde gerçekleştirilebilir fonksiyonel çalışmalar teslim transjenin uyarımlı Cre aşırı ekspresyonunu veya demonte sağlar ve sağlar model sistem.
Lgr5-pozitif kök hücreler gerekli büyüme ile takviye edilebilir EGF Noggin, kültür ve in vitro birincil 3D epitel yapıları sürekli genişleyen için bize izin verir R-Spondin, faktörleri. Hem de organoids denilen bu 'mini cesaret', mimarisi ve fizyolojik özellikleri, yakından in vivo çok benzeyen. Bu onları küçük bağırsak epiteli için cazip bir model sistem yapar. Retroviral transdüksiyon ile fonksiyonel genetik hemen koşullu gen aşırı ifadesi ya da devirme ile gerçekleştirilebilir. Bu video organoid kültür prosedürü, retrovirüslerin üretimi ve in vitro olarak küçük bağırsak epiteli fenotipik analizi yardımcı olmak için organoids retroviral iletimini göstermektedir. Retroviral aracılı gen ekspresyonu ile kombinasyon halinde bu yeni Organotipik model sistemi costl gerek olmadan, in vitro olarak gen fonksiyonunun hızlı analiz için değerli bir araç sağlarTransjenik hayvanlar için, y ve zaman alıcı üretimi.
Yüksek verim fonksiyonel genetik mevcut temel bilimleri ve tıp artırmak için, vücudun biyolojik anlayışı artırmak için gereklidir. Fare genetiği zaman alıcı ve masraflı hem de olmasına rağmen, in vivo gen fonksiyonlarını araştırmak için altın standart olmuştur. Daha az pahalı olmak için diğer yaygın bir seçim olan hücre çizgileri, daha yüksek bir randıman kapasitesine sahiptir. Ancak, in vivo olarak görülen uygun mikroçevresinin ve böylece fizyolojik cevapları yeniden kendi yetersizlik tarafından aksýyor. Dolayısıyla, maliyet / zaman verimli, yüksek verim analizi süre verir kolay bir-kolu model sistemi için kesin bir ihtiyaç vardır in vivo olarak transgenik (TG) fare deneylerde tespit edilen ve fizyolojik yanıtlar taklit edebilir.
Endodermal epiteli böyle bir model sistem 2009 1 çıktı. Bilgisi Lgr5-pozitif bağırsak kök hücrelerin keşfinden elde Arasında edildikök hücre bakımı için gerekli ekstra-hücresel matris ve büyüme faktörlerine tekabül niş hakkında bilgi. O da organoids 2 olarak bilinen 'mini cesareti' kurmak mümkün oldu bu bilgiyi kullanmak. En son organoids 'enteroids "olarak adlandırılmaktadır, in vitro kültürler, için bir fikir birliği adlandırma 3 önerilmiştir. Hücre hatları gibi, organoids sürekli genişleyen ve ligandlar ve inhibitörlerle tedavi etmek kolaydır. Ancak, bunun yerine iki boyutlu olmanın üç-boyutlu kendi kendini düzenleyen crypt-villus düzenini korur yapılarının yanı sıra kök hücreler ve küçük bağırsak (SI) farklılaşmış hücre soyları vardır. Organoids bir lümen alanını çevreleyen epitel hücreleri, tek bir yüzeyden oluşmaktadır. Çıkıntılı tomurcuklanan yapılar kök hücre bölmesini içeren ince bağırsak crypts gelmektedir. Bunlar, akut MI ile tomurcuklanan yapının ucundan başlayarak projenitör hücrelerinin farklılaşmasınaterminal açıdan farklılaşmış hücreleri, lümenin içine dökülür epitelial doğru rendelenir. Hücre hatlarına kıyasla bu ex vivo olarak daha yakından sistem normal fizyolojisi tekrarlar ve bu nedenle, ince bağırsak epiteli için umut verici bir model sistem.
Retroviral transdüksiyon Bu video protokolü, biz bu yeni organoid kültür sistemi ex vivo gen fonksiyon çalışmalarını sağlayan bir yöntem mevcut. Bu adım-adım bir şekilde tarif kültür organoid ile başlar ve transdüksiyon prosedürü takip retrovirüslerin üretimi gösteren devam edin. Son olarak, sorun giderme için ek tavsiye için bir bölüm vardır. Bu tekniğin bir avantajı, bağırsak epitel homeostazı, hücre hayati kararlan ve hücre-hücre etkileşimini incelemek canlı görüntüleme ve ilaç taraması ile birleştirilebilir olmasıdır. Nedeniyle, basit mimarisi ve hızlı ciro oranı, organoids ideal bir model s temsilyetişkin kök hücre biyolojisi çalışmaları için istem. Buna ek olarak Retroviral transdüksiyon, önceden belirlenmiş bir transgenik farelerin yanı sıra insan hasta örneklerinden türetilmiş organoids uygulanabilir. In-knock knock-out yaklaşımlar insanlara uzatılamaz gibi, insan SI organoids cazip bir alternatif oluşturmaktadır.
Özetle, retrovirütik iletimi yoluyla gen manipülasyonu insan kaynaklı dokularında çalışmalar için yeni yollar açarken, böylece fare genetiğini ve tamamlayıcı hücre soyları, fare ya da insan doku örnekleri türetilmiş küçük bağırsak organoids fenotipik analiz sağlar. Retroviral transdüksiyon, gain- sağlar ve zarar fonksiyon-çalışmaları organoid 4 kültür sistemi içinde gerçekleştirilmelidir. Bu üç Rs (azaltma, arıtma, ve yedek) uyarınca olurken gen işlevi, yetişkin kök hücre biyolojisi ve hastalığı araştırmak için değerli bir kaynak haline getirmektedir.
Yüksek transdüksiyon verimi bazı yönleri kritik ulaşmak. Bir yuvarlak Kistik şeklinin benimsenmesi kadar bir ENRWntNic ortamı ile organoids öncesi bir tedavi yöntemidir. Bu kök hücrelerin sayısını ve transgenin kararlı entegrasyonu elde edilmesi, hem de transdüksiyon işlem boyunca SI organoids hayatta kalma oranının artması, dolayısıyla da olasılığını artırır. Diğer bir parametre spinoculation izleyen inkübasyon zamanı. Sırasıyla yoksul iletim verimliliği ve organoids kötü sağkalım, çok kısa veya çok uzun kuluçka sonuçları. Önemli ölçüde transduse organoids yüzdesini arttırdığı halde spinoculation aşaması esas teşkil etmemektedir. Son olarak, yüksek-titreli bir virüs başarılı iletimi için anahtardır. Bu paketleme hücre hattı ve virüs tipine bağlıdır. Platin-D hücre hattı ve murin stem hücre virüsü (MSCV) kombinasyonu, organoids transdüksiyonu için yeterince yüksek bir titreye ürettiği bulundu.
ve_content "> Aşağıda başarılı iletimini elde etmek için yardımcı olabilir giderme için ipuçları. paketleme hücre hattının transfeksiyon düşük olup olmadığına, hücrelerin% 70-80 konflüansa ile kuluçkalama süresi bu olduğundan emin olmak Havuza alınan PEİ-DNA karışımı, 20-30 dakika arasındadır. iletimi aşamasında organoids hayatta kalması oldukça parçası boyutuna bağlıdır. çok uzun tripsinizasyon az 3 hücrelerinin oluştuğu parçalarının çoğunluğu neden olmakta ve böylece organoid hayatta kalma azaltır. bir başka etmen Wnt kıvamlandırılmış ortam aktivitesi, etkinliği çok düşük hayatta kalma oranları için 5 uM konsantrasyonda bir çalışma CHIR99021 ilavesi yoluyla da artırılması ise. CHIR99021 artmış Wnt sinyal ile sonuçlanır GSK3 inhibe eder. Ayrıca, Y'nin-27362, burada önler organoids önce iletimine parçaları (1-10 hücresi içeren) için bozulur çünkü anoikis, organoid hayatta kalma artırmak için transdüksiyon ortama ilave edilir. gibi60, yukarıda belirtildiği gibi, spinoculation sonraki kuluçka süresi 6 saat geçmemelidir. Kötü iletim gözlenmesi halinde Son olarak, viral titresi ve retroviral vektör için ek parçanın boyut sınırını etkileyen belirtilen faktör dikkate alınmalıdır. Nakavt etkinliği miRNA son derece bağlıdır. Verimi, hedef gen ve miRNA kombinasyonu ile değiştiğinden dolayı, en iyi işlev yapanlardan belirlemek için bir ekran verim performans değerdir.Bu teknik alan organoid sisteminin epitel fenomeni ile sınırlandırılmıştır. Gelecekte sırasıyla, bağışıklık sistemi kaynaklı bileşenleri olan patojenlere ya da yeniden kurma ko-kültür ile enfeksiyon ya da bağışıklık aracılı hastalıklar çalışma mümkün olabilir. Ayrıca, retrovirüsler sadece nispeten küçük bir boyutta insertleri taşıyabilir. Sonuç olarak, doğal olarak ortaya çıkan düzenleyici bölgeleri hariç tutulması ve dolayısıyla transgen sentezleme bu taklit edilemezendojen gen. Yukarıda zikredildiği gibi, portatif verimi, hedef geni ve miRNA bağlıdır. Uygun Knockdown verimlilik ile hiçbir MiRNA bulunabilir Eğer o belirli hedef geni için tekniğin kullanımını sınırlayabilir.
Teorik olarak, organoids hücre çizgileri için kullanılan tüm standart manipülasyonu teknikleri ile uyumludur. Retroviral transdüksiyon 4 rapor edilecek ilk yöntem oldu ve son zamanlarda BAC (bakteriyel yapay kromozom) -transgenesis 5 kullanılabilir hale gelmiştir. 2-3 haftalık bir toplam üretim süresi ile, paketleme hücre hattı viral plazmid transfeksiyonundan sonra, bir transgenik (TG) fare üretimi önemli ölçüde daha hızlıdır. Kök hücrelerin yanı sıra bağırsak epiteli tüm farklılaşmış hücre soyları içeren iken, in vivo crypt-villus mimarisini koruyarak, organoid kültür sistemi tg hayvan ve önceden kullanılan hücre kültürü arasındaki köprüdür.
<psınıf = "jove_content"> Burada açıklanan protokol, bir gain- yoluyla in vitro endodermal epitel fenotipik analizi gerçekleştirmek için bir yöntem ve fonksiyon testleri kaybı: içerir. Bu tg farelerde asgari ihtiyacı olan, yetişkin kök hücre biyolojisi fizyolojik ilgili soruları mümkün olur. Örneğin, koşullu nakavt farelerinin kuşak perinatal öldürücülüğü 6, yeni doğan mutantlardan türetilen organoids kullanılarak önlenebilir. Buna ek olarak, teknik, ilave, yok etme 7,8 gerçekleştirerek paralogues rolünü incelemek için, daha önce belirlenmiş knockout farelerden türetilen organoids uygulanabilir.Ince bağırsak organoids kurulmasından sonra, orijinal kültür protokol adaptasyon pankreas, karaciğer, kolon ve mide epiteliyalarının 9-11 kültürlenmesini izin verdi. Bundan başka, insan bağırsak organoids ve tümör organoids primer Aden, normal insan biyopsilerinden elde edilmiştiroma ve kolorektal kanser 10 biyopsisi. Viral enfeksiyon protokolü kolay organoids bu tür genişletilmiş ve insan kaynaklı dokularda fonksiyonel çalışmalar yapmak görülmemiş bir yol sağlar.
Birlikte ele alındığında, küçük bağırsak organoids retroviral transdüksiyon kök hücre bakım, farklılaşma ve hücre kader kararı, yanı sıra hücre sinyalizasyon ve hücre-hücre etkileşimleri araştırmak için değerli bir kaynaktır.
The authors have nothing to disclose.
Koo BK ve Mustata RC Tıbbi Araştırma Konseyi (MRC) tarafından desteklenen Wellcome Trust ve Andersson-Rolf A Sir Henry Dale Bursu tarafından desteklenmektedir. Fink J Wellcome Trust 4 yıllık Doktora Programı tarafından desteklenmektedir.
Advanced DMEM/F12 | Invitrogen | 12634-034 | |
Glutamax 100x | Invitrogen | 35050-068 | |
Hepes 1M | Invitrogen | 15630-056 | |
Penicillin- Streptomycin 100x | Invitrogen | 15140-122 | |
B27 supplement 50x | Invitrogen | 17504-044 | |
N2 supplement 100x | Invitrogen | 17502-048 | |
n-Acetylcysteine 500 mM | Sigma-Aldrich | A9165-5G | |
mouse EGF 500 µg/ml | Invitrogen Biosource | PMG8043 | |
mouse Noggin 100 µg/ml | Peprotech | 250-38 | |
R-Spondin conditioned medium | The conditioned media is generated from HEK293 cells, for details see Sato and Clevers 2013 | ||
Wnt conditioned medium | The conditioned media is generated from L cells, for details see Sato and Clevers 2013 | ||
Nicotinamide 1 M | Sigma | N0636 | |
Y-27632 10 µM | Sigma | Y0503-1MG | |
Polybrene 8 µg/ml) | Sigma | H9268-5G | |
Standard BD Matrigel matrix | BD Biosciences | 356231 | Basement Matrix Extract (Cultrex PathClear BME Reduced Growth Factor Type 2, 3533-005-02 ) supplied by AMSBIO can be used as an alterntive. |
24 well plate | Greiner Bio One | 662960 | |
48 well plate | Greiner Bio One | 677980 | |
CHIR99021 | Sigma | A3734-1MG | |
Platinum- E cells | Cell biolabs | RV-102 | |
Puromycin | Invitrogen | A1113802 | |
Blasticidin | Invitrogen | A1113902 | |
Polyethyleneimine (PEI) | Polysciences | 23966 | |
opti-MEM | Life Technologies | 51985-034 | |
TrypLE | Invitrogen | 12605-010 | |
Parafilm | Sigma | P7793-1EA | |
4-OHT | Sigma | H7904 |