We beschrijven een ovariële rage pad transplantatie assay die geschikt zijn voor studies van normale en getransformeerde epitheel van het vrouwelijke voortplantingssysteem. De muis vetkussentje maakt transplantatie van grote weefsel fragmenten, is gemakkelijk te bereiken voor een operatie en beeldvorming, en biedt de meest gunstige natuurlijke omgeving voor weefsels van Müller oorsprong.
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.
Transplantatie assays, die de introductie van cellen en weefsels in specifieke plaatsen op het lichaam bij muizen te betrekken, vormen een essentiële benadering voor studies van weefselregeneratie en carcinogenese. Orthotope transplantaties van cellen, dat wil zeggen de plaatsing in een natieve milieu, bijzonder belangrijk voor het karakteriseren van volwassen stamcellen. Het bestaan van mamma-stamcellen werd voor het eerst voorgesteld door de transplantatie van epitheliale borstklier fragmenten in klier-vrije uiervet pads muizen 1. Innesteling assays gehumaniseerde muis vetkussentje 2 werden gebruikt voor het herhalen van de regeneratieve potentieel en de normale ontwikkeling van de menselijke primaire borst epitheelcellen. Bovendien, seriële en het beperken van verdunning transplantaties van fenotypisch verschillende celtypes in de ontruimde uiervet pad waren cruciaal voor de zelfvernieuwingscapaciteit en multilineage differentiatie van mamma-stamcellen 3-5 te testen. Transplantatie assays in combination met genetische afstamming tracing bewijs geleverd van de cel van oorsprong in borstklieren carcinogenese 5. Niercapsule transplantaties worden vaak gebruikt voor het testen van eigenschappen van vermoedelijke prostaatstamcellen 6. Orthotope transplantatie van normale en neoplastische muis en humane pancreatische organoids geopenbaard genen en routes gewijzigd kankervooruitgang 7. Het belang van de eigen omgeving werd ook ondersteund door de demonstratie van diverse regeneratie na engraftments van zweetklieren in verschillende locaties, zoals uiervet pads, schouder vetkussentjes en rug huid 8.
De peritoneale holte en de ovariële bursa worden meestal gebruikt als ondergrond orthotope transplantatie van epitheelcellen van het vrouwelijke voortplantingssysteem 9-12. Beide methoden hebben een aantal beperkingen. Intraperitoneale injectie van cellen leidt tot hun implantaties in verschillende gebieden van peritoneale holte, waarbij comkopiëren waarvoor het toezicht op cellulaire groei. Bovendien verschillen in de micro-omgeving, zoals de mate van vascularisatie, innervatie en immuuncel representatie kan aanzienlijk, verschillende gebieden van de peritoneale holte. De ovariële bursa heeft een zeer beperkt volume, waardoor de injectie van niet meer dan 10 pl vloeistof. Dit beperkt aanzienlijk de hoeveelheid cellen die kunnen worden toegediend. Bovendien kunnen injecties in de ovariële bursa vrij technisch uitdagend en de procedure vereist een aanzienlijke hoeveelheid tijd.
Om deze beperkingen aan te pakken, hebben we geprofiteerd van de ovariële vet pad eigenschappen. De muis ovariële vet pad heeft een grote omvang, grenst aan de eierstokken en de baarmoeder buis, en is gemakkelijk bereikbaar met de operatie. Vermeld is dat equine trofoblast kan worden getransplanteerd in de muis ovariële vetkussentje 13. Maar de details van deze methode werden niet beschreven. Evenmin werd gerapporteerd als dit meThOD kan worden toegepast op volwassen cellen en weefsels. We beschrijven hier een betrouwbare benadering voor de transplantatie van muis en humane cellen van de vrouwelijke voortplantingssysteem en laten zien dat deze werkwijze ook voor langdurige orgaantransplantatie.
We hebben een ovariële vet pad transplantatie assay die het mogelijk maakt voor de accurate levering en detectie van epitheliale cellen en weefsels vastgesteld. De ovariële vetkussentje assay transplantatieprocedure minder technisch uitdagend dan intrabursale injectie 10-12 en zorgt voor meer uniforme en precieze locatie van getransplanteerde cellen in vergelijking met intraperitoneale injectie 9. Het is ook goed geschikt voor langdurige transplantatie van een gehele orgaan, zoals de eileider.
Belangrijk is dat de ovariële vetkussentje verschaft een bekende micro voor epithelia van het vrouwelijk voortplantingssysteem. Het moet in het bijzonder geschikt voor onderzoek naar de moleculaire en cellulaire eigenschappen van humaan en muis eierstokken en eileiders epitheel cellen tijdens regeneratie en maligne transformatie. In tegenstelling tot andere organen, hebben enkele studies gericht op de identificatie en karakterisering van stamcellen in het epitheel van de vrouwelijke reproductive darmkanaal 18,19. Dergelijke studies zijn bijzonder belangrijk omdat veel kankers zijn vermoedelijk afkomstig zijn van volwassen stamcellen 20. Toch cellulaire oorsprong van epitheliale eierstokkanker blijven zeer discutabel 18. Epitheliale eierstokkanker verantwoordelijk voor het merendeel van eierstokkanker en is op de 5e plaats onder alle kanker gerelateerde sterfgevallen van vrouwen in de VS 21. Aldus ontwikkeling van een orthotope assay met verscheidene voordelen boven de bestaande transplantatietechnieken 9-12 moet grote studies op dit gebied vergemakkelijken.
Gezien de oppervlakkige ligging van de ovariële vet pad, kunnen kleine dieren beeldvormende systemen worden gebruikt om de follow-up van engraftments gelabeld met sterke fluorescerende of bioluminescente verslaggevers. Het moet ook mogelijk zijn minimaal invasieve hoge resolutie levende imaging assays, zoals niet-lineaire microscopie 22 vast. De ovariële vet pad kan ook in het orgel culturen worden gehouden, daardoor mogelijk te makening driedimensionale kweek van normale en neoplastische epitheel onder condities dicht indient het complex van cellen en de extracellulaire matrix. Toekomstige studies moeten deze veelbelovende mogelijkheden aan te pakken.
Aantal kritische stappen worden overwogen. Het verstrekken van een verwarmingselement en het houden van knaagdieren warm tijdens de operatie verbetert de overlevingskans. Steriliteit van de instrumenten hanteren vetkussentje zodat de geënte systemen steriel gehouden. In onze ervaring, aanzienlijke bloeden resultaten in groeivertraging van transplantaties. Belangrijk is, moet het vet pad incisie precies worden gemaakt, omdat scheuren het vet pad of doorprikken het door oorzaken bloeden. Coagulatiemiddelen worden gebruikt om te stoppen indien nodig bloeden. Als engraftments niet ontwikkelen, moet een hogere concentratie van de geïnjecteerde cellen worden overwogen. De eerste succesvolle uitwassen kan reeds na één week na transplantatie en meest engraftments moet zichtbare zijnmaand na de procedure. Voor transplantatie, kan naalden met grotere diameter (23-25 G) worden gebruikt om grote afschuiving van cellen te voorkomen (meer dan 10 pm in diameter). Echter, zoals naalden meer traumatisch om het vet pad zijn en het gebruik ervan moet worden getest op voorhand. Voor onze experimenten hebben we gebruik 6-8 weken oude donor en ontvangende muizen. Voor beide doeleinden jonger of ouder muizen kunnen worden gebruikt. Echter kan het aantal geïnjecteerde cellen moeten worden aangepast. De kleinere omvang van ovariële vetkussentjes bij jongere donoren moet ook worden overwogen.
Zoals bij alle werkwijzen, zijn er enkele beperkingen van de muis ovariële vetkussentje transplantatie assay. Hoewel syngene immuuncompetente muizen kunnen worden gebruikt voor murine primaire cellen / weefsels, onze techniek vereist NSG of SCID-muizen voor transplantatie van menselijk materiaal. Waarschijnlijk kan de vetkussentje vermenselijken de groei van humane epitheelcellen ondersteunen. Echter, we hebben niet deze aanpak nog getest. Het gebruik van de jongere femannetjes kan leiden tot lagere kosten voor de fokkerij; echter volwassen maagdelijke vrouwelijke muizen (leeftijd 8-10 weken) een grotere vetkussentje, waardoor transplantatie van grotere exemplaren. Ten slotte moet het laboratorium personeel worden opgeleid in dierlijke chirurgie om tijdige en succesvolle uitvoering van de procedure te waarborgen.
The authors have nothing to disclose.
We willen graag bedanken Dr Andrew K. Godwin, Universiteit van Kansas Medical Center, voor het verstrekken van de menselijke cellen HIO118. Deze studies werden ondersteund door subsidies van de New York Stem Cell Program (NYSTEM, T028095) en de National Institutes of Health / National Institute of Child Health and Human Development (P50HD076210) naar AFN en door de subsidies van NYSTEM (C028125, C024174 en T028095), National Institutes of Health / National Cancer Institute (CA182413) en Ovarian Cancer Research Fund (327.516) naar 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 |