Summary

הדור של אורגנואידים האדם העיקרי של רירית הרחם

Published: October 04, 2019
doi:

Summary

פרוטוקול להפקת האנושי הראשי אורגנואידים רירית הרחם המורכבים של תאים אפיתל וסטרומה ולשמור מאפיינים של רקמת רירית הרחם היליד מוצג. פרוטוקול זה מתאר שיטות מרכישת רקמת הרחם לעיבוד היסטולוגית של אורגנואידים רירית הרחם.

Abstract

רירית האדם האנושי הוא אחד הרקמות הורמונאלי ביותר בגוף והוא חיוני להקמת ההריון. רקמה זו יכולה גם להיות חולה ולגרום לתחלואה ואפילו מוות. מערכות מודל ללמוד ביולוגיה רירית הרחם האנושי הוגבלה במערכות תרבות מבחנה של סוגי תאים בודדים. בנוסף, התאים האפיתל, אחד מסוגי התא העיקריים של רירית הרחם, לא מופצים היטב או לשמור על התכונות הפיזיולוגיות שלהם בתרבות, ולכן ההבנה שלנו של ביולוגיה רירית הרחם נשאר מוגבל. יצרנו, בפעם הראשונה, אורגנואידים רירית הרחם המורכבים משני התאים האפיתל ו סטרומה של האנדורירית האנושי. אורגנואידים אלה אינם דורשים כל חומר הגרדום האקסוגני ובמיוחד לארגן כך תאים אפיתל להקיף את המבנה דמוי ספרואיד ולהיות מקוטב עם תאים סטרומה במרכז המייצרים ומפרישות קולגן. אסטרוגן, פרוגסטרון וקולטנים אנדרוגן מבוטא בתאי אפיתל, סטרומה וטיפול ברמות פיזיולוגיות של אסטרוגן וטסטוסטרון לקדם את הארגון של האורגנואידים. מערכת זו מודל חדש יכול לשמש כדי ללמוד ביולוגיה רירית הרחם נורמלי מחלות בדרכים שלא היו אפשריות לפני.

Introduction

רירית הרחם האנושי קווי החלל הרחמי ומשמש כאיש הקשר הראשון עבור העובר בזמן השרשה. רירית האנדויום מורכב של לומיאל ותאים אפיתל הבלוטות, מסטרומה, בתאי האנדותל ותאי החיסון התומכים. יחד, אלה סוגים תא להפוך את רקמת רירית הרחם שהיא אחת הרקמות התגובה ביותר כדי למין הורמונים סטרואידים1. השינויים המתרחשים בכל מחזור וסת מרשימים. הצמיחה המתאימה שיפוץ של רירית המוח נדרש כדי לאפשר השתלת העובר להתרחש. התגובה החריגה אסטרוגן ופרוגסטרון יכול לגרום לרירית הרחם עקשן כי אינו מאפשר הקמתה מוצלחת של ההריון והוא יכול גם לגרום למחלות כולל רירית הרחם neoplasia.

על מנת ללמוד את התגובות הורמון ושינויים חיוניים המתרחשים רירית הרחם, תאים מרקמות רירית הרחם מקבל מטופלים במהלך ניתוח או ביופסיה רירית הרחם הופץ בתרבות התא. תאים סטרומה רירית הרחם מעדיפים להתרבות ולהפיץ בקלות, ותהליך של בידול הנגרמת על ידי פרוגסטרון יכול להיות מסכם מבחנה. כתוצאה מכך, הרבה למדו בתהליך בידול זה, כינה את דצידוליזציה2,3. הסוג השני של התא העיקרי רירית העין, הלומיאל ותאים אפיתל הבלוטות, עם זאת, לא לגדול גם monolayers המסורתית, לאבד קוטביות, להיות הסנדק, ולאחר פוטנציאל מתרבים מוגבלת. כתוצאה מכך, פחות ידוע של הביולוגיה שלהם ואת תפקידם באנדורירית האנושי. כמו neoplasia רבים מקורם בתאי האפיתל, מנגנונים הקשורים היפרפלזיה או טרנספורמציה לתאי סרטן להישאר מוגדרים לחלוטין. יתר על כן, מחקרים הקימו כי תגובת הורמון כרוך פעולות הפרדרין אינטימי בין התאים אפיתל ו סטרומה של רירית האנדויום4,5.

לאחרונה, התרבות האורגאידית תלת-ממדית של תאים אפיתל רירית הרחם הוקמה על ידי שתי קבוצות עצמאיות6,7, שהן הדיווחים הראשונים של אורגנואידים שנוצרו רקמת רירית הרחם. האורגנואידים האלה היו מורכבים של תאים אפיתל רירית הרחם מוטבע בתוך מטריצת חלבון (הטבלה של חומרים) ולא כללה תא חשוב ורמונאלי תגובה של רירית הרחם רירית, סטרומה. כמו חלבונים מטריקס יכול להשתנות הרבה הרבה והוא יכול להפעיל מסלולים איתות כי לא בהכרח להתרחש ברקמה, זה יהיה אידיאלי כדי להחליף את החלבונים מטריקס עם רכיבים של רירית העור. במחקר הנוכחי, פרוטוקול לייצר לגרדום ללא האדם אורגנואידים רירית הרחם של תאים אפיתל ו סטרומה של האנדורירית האנושי מוצג. הנוכחות של תאים סטרומה לא רק מספק את התמיכה עבור תאים אפיתל אלא גם מספק את פעולות הפרפרין הדרושים אשר הוקמו להיות חשוביםעבור תגובה הורמון ריריתהרחם 4,8,9 .

אורגאיד החדש של רירית הרחם מציעה מערכת מודל של רירית הרחם כי הוא פשוט לייצר והמשלבת הן תאים אפיתל ו סטרומה. אורגנואידים אלה יכולים לשמש ללימוד שינויים הורמונליים לטווח ארוך ואירועים מוקדמים של מחלות כגון tumorigenesis בשל חוסר איזון הורמונלי או עלבונות אקסוגני. המורכבות של האורגנואידים האלה יכול בסופו של דבר להתרחב כדי לכלול סוגי תאים אחרים, כולל התאים אנדותל והחיסון עם תאים myometrial שפט באמת לחקות את הפיזיולוגיה של רקמת האדם.

Protocol

דגימות רירית הרחם נאספו מנשים טרום גיל המעבר שעברו כריתת רחם שגרתית לתנאי הרחם שפירים באוניברסיטת נורת’ווסטרן לנשים בבית החולים, על פי הלוח סקירה מוסדית מאושר פרוטוקול. הסכמה כתובה הושגה מכל הנשים הכלולות במחקר. 1. הכנת תבניות צמח לפני תחילת בידוד התא, הטלת ושיווי משקל …

Representative Results

תרשים שרטוט של הפרוטוקול מתואר באיור 1. רקמת הרחם הושגה מהניתוח לאחר שנבדק על ידי פתולוגים. רירית רירית הרחם הופרד מ myometrium על ידי גירוד ואת רקמת רירית הרחם היה מתעכל בהתאם לתאים כפי שמתואר בפרוטוקול. תאים אפיתל וסטרומה נוספו למיקרוגל בתבניות agarose. לאחר שבעה ימים בתרבות, טופל…

Discussion

יצרנו אורגנואידים רירית האדם מורכב של תאים אפיתל ו סטרומה של רירית הרחם ללא שימוש בחומרים לגרדום אקסוגני. אמנם זה כבר הוכח כי תאים הראשי האפיתל רירית הרחם יכול ליצור אורגנואידים6,7, תאים אלה היו מוטבעים במטריצה ז’לטין של חלבונים שמופרשים על ידי תאי סרקומה של …

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

מחקר זה מומן על ידי הUG3 מענק (ES029073) ובית הספר נורת’ווסטרן פיינברג לרפואה גשר של הקרן (JJK). היינו רוצים להכיר את מתקן ליבת הפתולוגיה הצפון-מערבי לעיבוד האורגנואידים הקבועים להטבעת פרפין. היינו רוצים להכיר בצוות הUG3 כולו, כולל מעבדות וודרוף, בורדט ואורנק לדיונים ושיתופי פעולה בתובנה.

Materials

Agarose HS, molecular biology grade Denville Scientific CA3510-6
Agarose molds Sigma-Aldrich Z764043 (https://www.microtissues.com/)
Ammonium chloride (NH4Cl) Amresco 0621
β-Estradiol Sigma-Aldrich E2257
Collagenase, Type II, powder Thermo Fisher Scientific 17101015
Dispase Corning 354235
DNase I Sigma-Aldrich D4513
EDTA Fisher Scientific BP120-1
Eosin Stain VWR 95057-848
Estrogen Receptor (SP1), rabbit monoclonal antibody Thermo Fisher Scientific RM-9101-S
Fluoroshield with DAPI, histology mounting medium Sigma-Aldrich F6057
Hank's Balanced Salt Solution (HBSS) Corning 21-022-CV 1x without calcium, magnesium, and phenol red
Hematoxylin Stain Solution Thermo Fisher Scientific 3530-32 Modified Harris formulation, mercury free
Heparin solution STEMCELL Technologies 07980 added to MammoCult media
Hydrocortisone stock solution STEMCELL Technologies 07925 added to MammoCult media
Organoid media – Mammocult STEMCELL Technologies 05620 supplemented with 2 µL/mL heparin and 5 µL/mL hydrocortisone
Paraformaldehyde, 16% solution Electron Microscopy Sciences 15710
Penicillin-Streptomycin Thermo Fisher Scientific 15140122
Phosphate buffered saline, pH 7.4 Sigma-Aldrich P3813
Progesterone Receptor, PgR 1294, unconjugated, culture supernatant Agilent Technologies M356801-2
protein matrix – Matrigel BD Biosciences 356231
Purified mouse anti-E-cadherin antibody BD Biociences 610181 Clone 36
Recombinant anti-vimentin antibody [EPR3776] Abcam ab92547
RNA lysis and isolation kit Zymo Research R2060
Sodium bicarbonate (NaHCO3) Sigma-Aldrich S6014
Testosterone Sigma-Aldrich 86500
Trichrome Stain Abcam ab150686
Wax film – Parafilm VWR 52858-000

References

  1. Henriet, P., Gaide Chevronnay, H. P., Marbaix, E. The endocrine and paracrine control of menstruation. Molecular and Cellular Endocrinology. 358 (2), 197-207 (2012).
  2. Gellersen, B., Brosens, I. A., Brosens, J. J. Decidualization of the human endometrium: mechanisms, functions, and clinical perspectives. Seminars in Reproductive Medicine. 25 (6), 445-453 (2007).
  3. Gellersen, B., Brosens, J. J. Cyclic decidualization of the human endometrium in reproductive health and failure. Endocrine Reviews. 35 (6), 851-905 (2014).
  4. Li, Q., et al. The antiproliferative action of progesterone in uterine epithelium is mediated by Hand2. Science. 331 (6019), 912-916 (2011).
  5. Wetendorf, M., DeMayo, F. J. The progesterone receptor regulates implantation, decidualization, and glandular development via a complex paracrine signaling network. Molecular and Cellular Endocrinology. 357 (1-2), 108-118 (2012).
  6. Boretto, M., et al. Development of organoids from mouse and human endometrium showing endometrial epithelium physiology and long-term expandability. Development. 144 (10), 1775-1786 (2017).
  7. Turco, M. Y., et al. Long-term, hormone-responsive organoid cultures of human endometrium in a chemically defined medium. Nature Cell Biology. 19 (5), 568-577 (2017).
  8. Kurita, T., et al. Stromal progesterone receptors mediate the inhibitory effects of progesterone on estrogen-induced uterine epithelial cell deoxyribonucleic acid synthesis. Endocrinology. 139 (11), 4708-4713 (1998).
  9. Kim, J. J., Kurita, T., Bulun, S. E. Progesterone action in endometrial cancer, endometriosis, uterine fibroids, and breast cancer. Endocrine Reviews. 34 (1), 130-162 (2013).
  10. Bui, H. N., et al. Dynamics of serum testosterone during the menstrual cycle evaluated by daily measurements with an ID-LC-MS/MS method and a 2nd generation automated immunoassay. Steroids. 78 (1), 96-101 (2013).
  11. Wiwatpanit, T., Murphy, A. R., Lu, Z., Urbanek, M., Burdette, J. E., Woodruff, T. K., Kim, J. J. Scaffold-free endometrial organoids respond to excess androgens associated with polycystic ovarian syndrome. The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism. , (2019).

Play Video

Cite This Article
Murphy, A. R., Wiwatpanit, T., Lu, Z., Davaadelger, B., Kim, J. J. Generation of Multicellular Human Primary Endometrial Organoids. J. Vis. Exp. (152), e60384, doi:10.3791/60384 (2019).

View Video