Descriviamo un test trapianto pad moda ovarico adatto per studi di epiteli normali e trasformate del tratto riproduttivo femminile. Il cuscinetto adiposo del mouse consente il trapianto di grandi frammenti di tessuto, è facilmente accessibile per la chirurgia e di imaging, e fornisce l'ambiente nativo più favorevole per i tessuti di origine mulleriano.
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.
saggi di trapianto, che comportano l'introduzione di cellule e tessuti in specifici siti corporei nei topi, rappresentano un approccio essenziale per studi di rigenerazione dei tessuti e carcinogenesi. trapianti ortotopico di cellule, cioè, il loro posizionamento in un ambiente nativo, sono particolarmente importanti per la caratterizzazione delle cellule staminali adulte. L'esistenza di cellule staminali mammarie è stato suggerito dal trapianto di frammenti della ghiandola mammaria epiteliali mammarie in cuscinetti di grasso senza ghiandole di topi 1. Saggi di attecchimento a topo umanizzato grasso pad 2 sono stati usati per ricapitolare lo sviluppo rigenerativo potenzialità e normale della mammella primario cellule epiteliali umane. Inoltre, trapianti di diluizione seriali e limitanti di tipi di cellule fenotipicamente distinte nel cuscinetto di grasso mammaria eliminato sono stati cruciali per testare la capacità di auto-rinnovamento e la differenziazione multilineare delle cellule staminali mammarie 3-5. saggi di trapianto in combinatione con la traccia lignaggio genetico fornito prove della cella di origine nella carcinogenesi mammaria 5. Trapianti di rene capsula sono comunemente usati per testare le proprietà delle cellule staminali putativo della prostata 6. Il trapianto ortotopico di topo normale e neoplastica e organoidi pancreatico umano ha rivelato geni e percorsi alterati nella progressione del cancro 7. L'importanza dell'ambiente nativo è stata sostenuta anche dalla dimostrazione di diverse rigenerazione dopo engraftments delle ghiandole sudoripare in diverse località, quali cuscinetti di grasso mammarie, cuscinetti di grasso spalla, e la pelle di nuovo 8.
La cavità peritoneale e la borsa ovarica di solito vengono utilizzati come luoghi per il trapianto ortotopico di cellule epiteliali del tratto riproduttivo femminile 9-12. Entrambi questi metodi hanno una serie di limitazioni. iniezione intraperitoneale di cellule porta alla loro implantologia in diverse aree della cavità peritoneale, così complicating monitorare la crescita cellulare. Inoltre, le variazioni del microambiente, come ad esempio il grado di vascolarizzazione, innervazione e la rappresentazione delle cellule immunitarie, possono essere molto significativo in diverse aree della cavità peritoneale. La borsa ovarica ha un volume molto limitato, consentendo iniezione di non più di 10 ml di liquido. Ciò limita notevolmente la quantità di cellule che può essere somministrata. Inoltre, le iniezioni nella borsa ovarica può essere molto tecnicamente impegnativo e la procedura richiede una notevole quantità di tempo.
Per far fronte a queste limitazioni, abbiamo sfruttato le proprietà ovarici cuscinetto adiposo. Il cuscinetto adiposo ovarico mouse è dotato di una grande dimensione, è adiacente l'ovaio e il tubo uterino, ed è facilmente raggiungibile da un intervento chirurgico. E 'stato riportato che trofoblasto equina può essere trapiantato nel mouse pad grasso ovarico 13. Tuttavia i dettagli di questo metodo non sono stati descritti. Non è stato riportato anche se questo miThOD possono essere applicati a cellule adulte e tessuti. Qui, descriviamo un metodo affidabile per il trapianto di mouse e cellule umane del tratto riproduttivo femminile e dimostrare che questo metodo è applicabile anche a trapianto d'organo a lungo termine.
Abbiamo stabilito un saggio trapianto cuscinetto adiposo ovarico che permette la consegna accurata e la rilevazione di cellule e tessuti epiteliali. La procedura di trapianto di test cuscinetto adiposo ovarico è tecnicamente meno impegnativo rispetto a iniezione intrabursal 10-12 e consente una più uniforme e precisa posizione delle cellule trapiantate rispetto a iniezione intraperitoneale 9. E 'anche adatto per il trapianto a lungo termine di un intero organo, come il tubo uterino.
È importante sottolineare che il cuscinetto di grasso ovarico fornisce un microambiente familiare per epiteli del sistema riproduttivo femminile. Dovrebbe essere particolarmente adatto per studi sulle proprietà molecolari e cellulari della ovarico umano e mouse e cellule dell'epitelio tubarico durante la rigenerazione e la trasformazione maligna. A differenza di altri organi, pochi studi si sono concentrati sull'identificazione e caratterizzazione di cellule staminali nel epiteli della R femminiletratto eproductive 18,19. Tali studi sono di particolare importanza in quanto molti tumori si ritiene che provengono da cellule staminali adulte 20. Eppure origini cellulari di tumori ovarici epiteliali rimangono molto discutibile 18. Tumori ovarici epiteliali rappresentano la maggior parte dei tumori ovarici ed è al 5 ° posto tra tutti i decessi per cancro correlati di donne negli Stati Uniti 21. Così sviluppo di un test ortotopico con diversi vantaggi rispetto alle tecniche di trapianto esistenti 9-12 dovrebbe facilitare notevolmente studi in questo campo.
Data la posizione superficiale del cuscinetto adiposo ovarico, piccoli sistemi di imaging animale possono essere utilizzati per seguire su engraftments etichettato con una forte fluorescenza o reporter bioluminescenti. Inoltre dovrebbe essere possibile stabilire test di imaging minimamente invasivi ad alta risoluzione in tempo reale, come la microscopia non lineare 22. Il cuscinetto adiposo ovarico può essere mantenuto anche in colture d'organo, consentono in tal modoing coltura tridimensionale di epiteli normali e neoplastici in condizioni riassumono vicino l'organizzazione delle cellule e la matrice extracellulare. Gli studi futuri dovrebbero affrontare queste possibilità promettenti.
Diversi passaggi critici devono essere considerati. Fornire una piastra elettrica e tenere roditori caldo durante l'intervento chirurgico migliora notevolmente il tasso di sopravvivenza. La sterilità degli strumenti di gestione del cuscinetto adiposo assicura che i sistemi trapiantate sono mantenuti sterili. Nella nostra esperienza, i risultati significativi sanguinamento in ritardo nella crescita dei trapianti. È importante sottolineare che il grasso pad incisione dovrebbe essere fatto proprio perché strappare il cuscinetto adiposo o pungere attraverso cause di sanguinamento. Coagulanti dovrebbero essere utilizzati per fermare l'emorragia, se necessario. Se engraftments non sviluppano, dovrebbe essere considerata una maggiore concentrazione di cellule iniettate. I primi escrescenze di successo possono essere osservati fin da una settimana dopo il trapianto e più engraftments dovrebbe essere visibilemese dopo la procedura. Per il trapianto, aghi con diametro maggiore (23-25 G) possono essere usati per prevenire tranciatura di grandi cellule (oltre 10 micron di diametro). Tuttavia, tali aghi possono essere più traumatica per l'cuscinetto adiposo ed il loro uso dovrebbe essere testato in anticipo. Per i nostri esperimenti abbiamo utilizzato topi donatore e ricevente vecchi 6-8 settimane. Per entrambi gli scopi topi più giovani o più anziani possono essere utilizzati. Tuttavia, il numero di cellule iniettate può essere necessario regolare. dovrà anche essere considerata la dimensione più piccola di cuscinetti di grasso ovariche nei donatori più giovani.
Come con qualsiasi metodo, ci sono alcune limitazioni del grasso ovarico test trapianto di tappetino per il mouse. Anche se i topi immuno-competenti singenici possono essere utilizzati per murini primari cellule / tessuti, la nostra tecnica richiede NSG o topi SCID per il trapianto di materiale umano. E 'probabile possibile umanizzare il cuscinetto di grasso per sostenere la crescita delle cellule epiteliali umane. Tuttavia, non abbiamo ancora testato questo approccio. L'utilizzo di più giovane femaschi possono portare a costi di allevamento più bassi; tuttavia, maturi topi femmina vergine (età 8 a 10 settimane) hanno un cuscinetto adiposo più grande, consentendo in tal modo il trapianto di esemplari più grandi. Infine, il personale di laboratorio dovrebbero essere addestrati in chirurgia degli animali per garantire la tempestiva esecuzione e di successo della procedura.
The authors have nothing to disclose.
Vorremmo ringraziare il Dott Andrew K. Godwin, University of Kansas Medical Center, per la fornitura di cellule umane HIO118. Questi studi sono stati supportati da sovvenzioni dal New York Stem Cell Programma (NYSTEM; T028095) e National Institutes of Health / Istituto Nazionale di Child Health e lo Sviluppo Umano (P50HD076210) per AFN, e dalle sovvenzioni dal NYSTEM (C028125, C024174 e T028095), National Institutes of Health / National Cancer Institute (CA182413) e il Fondo Ovarian Cancer Research (327.516) per AYN.
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 |