이 프로토콜은 기본 Lgr5-positve organoid 문화와 레트로 바이러스 전달의 후속 성능을 설명합니다. 이 시험관의 Organotypic에 소설에서 수행 할 기능 연구를 전달 유전자의 Cre 호텔 유도 과발현 또는 최저을 가능하게하고 있습니다 모델 시스템.
Lgr5 양성 줄기 세포가 중요한 성장을 보충 할 수있는 것은 EGF, 개가 밀, 문화가 체외에서 차 3D 상피 구조를 끊임없이 확장 우리를 할 수 있습니다 R-Spondin을 요인. 두도 organoids라는이 '미니 용기'의 구조 및 생리 학적 특성은 밀접하게 자신의 생체와 비슷합니다. 이것은 그들이 소장 상피 세포에 대한 매력적인 모델 시스템 있습니다. 레트로 바이러스 형질 도입을 이용하여 유전자의 기능은 현재 조건부 유전자 과발현 또는 최저 의해 수행 될 수있다. 이 동영상은 organoid 문화의 절차, 레트로 바이러스의 생성, 시험 관내에서 소장 상피 세포의 표현형 분석을 지원하기 위해 organoids의 레트로 바이러스 전달을 보여줍니다. 레트로 바이러스 매개 유전자 발현과 함께이 신규의 Organotypic 모델 시스템 costl의 필요없이 시험 관내에서 유전자 기능을 신속하게 분석하기위한 유용한 도구를 제공한다형질 전환 동물에 대한 y를 시간이 많이 소요되는 세대.
하이 스루풋 기능 유전학 전류 기초 과학 및 의학 향상시키기 위해, 우리 몸의 생물학적 이해를 높일 필요가있다. 마우스 유전학은 시간 소모적이고 비용이 모두 있지만, 생체 내에서 유전자의 기능을 조사하는 금 표준이었다. 저렴하면서 다른 일반적인 선택되는 세포주는, 높은 처리 용량을 가지고있다. 그러나, 이들이 생체 내에서 본 적절한 미세 환경함으로써 생리적 반응을 재현하는 그들의 무능력에 의해 방해된다. 따라서, 비용 / 시간 효율적인 처리량 분석 동안 허용하기 쉬운 손잡이 모델 시스템에 대한 명백한 필요성이 존재 생체 내 유전자 전이 온도 (Tg) 마우스 실험에서 관찰 된 생리적 반응을 모방.
내배엽 상피를 들어 하나의 모델 시스템은 2009 년 1 나타났다. 지식 Lgr5 양성 장 줄기 세포로부터 얻은 발견 하였다 중에서도줄기 세포의 유지 보수에 필요한 세포 외 기질과 성장 요인에 대응하는 틈새 시장에 대한 정보를 제공합니다. 그것은 또한 organoids 2로 알려진 '미니 용기'를 구축 할 가능하게되었다이 정보를 활용. 최근 organoids가 'enteroids'라고합니다 체외 문화에 대한 공감대 명명법은 세를 제안했다. 세포주와 마찬가지로, organoids는 끊임없이 확장 및 리간드 및 억제제로 처리하기 쉽다. 그러나, 대신에 이차원 인의 이들은 입체 자기 조직화 토굴-융모 조직을 유지하는 구조뿐만 아니라 줄기 세포 및 소장 (SI)의 분화 된 세포 계통이다. Organoids는 내강 영역을 둘러싸는 상피 세포의 단일 층으로 구성. 신진 돌출 구조는 줄기 세포 구획을 포함하는 작은 창자 지하실에 대응한다. 그들은 MI로서 신진 구조의 선단부터 출발 전구 세포는 분화말기 분화 세포가 루멘으로 발산하는 상피 향해 쇠 격자. 세포주에 비해,이 시스템은 생체 더 밀접 정상적인 생리학을 되풀이하기 때문에 소장 상피위한 유망한 모델 시스템이다.
레트로 바이러스 형질 도입이 동영상 프로토콜에서는이 신규 organoid 배양 시스템에서 생체 외 유전자 기능 연구를 가능하게하는 방법을 제시한다. 우리는 단계별 방식으로 문화를 organoid 설명함으로써 시작하고, 전달 절차에 의해 다음에 레트로 바이러스의 생성을 보여줌으로써 계속합니다. 마지막으로, 문제 해결을위한 추가 조언 섹션이있다. 이 기술의 장점은 장내 상피 항상성, 세포 운명 결정 및 세포 – 세포 상호 작용을 연구하는 라이브 영상 또는 약물 스크리닝과 결합 될 수 있다는 것이다. 때문에 자신의 간단한 구조와 빠른 회전율로, organoids 이상적인 모델들 대표성체 줄기 세포 생물학 연구를위한 ystem. 또한 레트로 바이러스 전달은 미리 설정된 트랜스 제닉 마우스뿐만 아니라 인간 환자로부터 유도 된 시료 organoids에 적용될 수있다. 에 노크 노크 아웃 방식은 인간에게 확장 할 수 없기 때문에, 인간의 SI의 organoids는 매력적인 대안을 구성한다.
요약하면, 레트로 바이러스 전달을 통해 유전자 조작은 인간 유래의 조직에서 연구에 새로운 길을 여는 동안하여 마우스 유전학과 세포 라인을 보완, 쥐 또는 인간의 조직 샘플에서 파생 된 소장 organoids의 표현형 분석을 할 수 있습니다. 레트로 바이러스 형질 도입은 이득이 가능하고 기능 상실 연구 organoid 배양 시스템 (4)에서 수행된다. 이것은 세 루피 (감소, 정제 및 교체)에 따른하면서 유전자 기능, 성체 줄기 세포 생물학 및 질병을 조사하는 귀중한 자원한다.
높은 전달 효율 특정 부분이 중요한 달성하기 위해. 그들은 원형 낭성 형상을 채택 할 때까지 하나 ENRWntNic 매체와 organoids의 전처리이다. 이것은 줄기 세포의 수와 트랜스의 안정한 통합을 얻을뿐만 아니라 전달 과정의 전반 SI organoids의 생존율을 증가시켜 기회를 증가시킨다. 또 다른 매개 변수는 spinoculation 다음 배양 시간이다. 각각 가난한 전달 효율과 organoids의 가난한 생존, 너무 짧거나 너무 긴 배양 결과. 그것은 현저하게 형질 organoids의 비율을 증가시킨다하더라도 spinoculation 단계는 필수적인 것은 아니다. 마지막으로, 높은 역가의 바이러스가 성공적으로 전달하기위한 열쇠입니다. 이것은 패키징 세포주 및 바이러스의 종류에 의존한다. 백금 E 세포주 및 뮤린 줄기 세포 바이러스 (MSCV)의 조합은, organoids의 전달에 충분한 높은 역가를 생성하는 것으로 확인되었다.
ve_content "> 다음은 성공적인 전달을 달성하는 데 도움이 될 수있는 문제 해결에 대한 도움말입니다. 포장 세포주의 형질이 좋지 않을 경우 첫째, 세포의 배양이 70 ~ 80 % 사이와의 배양 시간 있다는 것을 확인 풀링 PEI-DNA 혼합물을 20 ~ 30 분 사이입니다. 전달하는 동안 organoids의 생존은 매우 단편 크기에 따라 달라집니다. 너무 오래 트립신 미만 3 세포를 구성하는 조각의 대부분을 발생시켜 organoid 생존을 감소시킨다. 또 다른 요인은 Wnt에 조정 배지의 활성은, 활성이 너무 낮은 생존율을 증가시킬 수 5 μM의 작동 농도 CHIR99021의 첨가를 통해 증폭하는 경우. CHIR99021 증가 Wnt 신호의 결과로, GSK3 억제. 또한, Y-27362, 어느 방지 organoids 전에 전달에 단편 (1-10 세포를 포함)로 파쇄되기 때문에 anoikis는 organoid 생존 성을 향상시키기 위해 전달 매체에 첨가된다.로서는(60)는, 위에서 언급 한, spinoculation 후 배양 시간이 6 시간을 초과하지 않아야합니다. 나쁨 전달이 관찰되면 마지막으로 바이러스 역가 및 레트로 바이러스 벡터에 대한 인서트의 크기 제한에 영향을 미치는 전술 한 인자가 고려되어야한다. 최저의 효율성의 miRNA에 크게 의존한다. 효율이 표적 유전자의 miRNA와의 조합에 따라 변화하기 때문에 그것이 가장 잘 작동 자들을 식별하는 효율 화면을 수행 가치가있다.이 기술은 organoid 시스템의 상피 현상으로 제한됩니다. 향후에는 각각 면역계로부터 유래 성분과 병원균 또는 재구성의 공존 배양을 통해 감염성 또는 면역 – 매개 질환을 연구 할 수있을 것이다. 또한, 레트로 바이러스는 단지 상대적으로 작은 크기의 삽입을 수행 할 수있다. 결과적으로, 자연적으로 발생하는 규제 영역은 제외해야하므로 형질 전환 유전자의 발현의 모방 할 수 없습니다내생 유전자. 전술 한 바와 같이, 최저 효율 및 표적 유전자의 miRNA에 의존한다. 적합한 최저 효율의 miRNA가 전혀 발견되지 않는 경우는 해당 특정 표적 유전자에 대한 기술의 사용을 제한 할 수있다.
이론적으로, organoids 세포주에 사용되는 모든 표준화 된 속임수 기술과 호환됩니다. 레트로 바이러스 전달 4를보고 할 수있는 첫 번째 방법이고, 최근 BAC (박테리아 인조 염색체) -transgenesis 5 사용할 수있게되었다. 2~3주의 총 발생 시간, 패키징 세포주에 바이러스 플라스미드의 형질 감염 후에, 그 트랜스 제닉 (Tg)가 마우스의 세대보다 훨씬 빠르다. 줄기 세포뿐만 아니라 소장 상피 세포 분화의 모든 계통을 함유하면서 생체 토굴-융모 아키텍처를 유지함으로써, organoid 배양 시스템은 TG 동물과 이전에 사용 된 세포 배양 물 사이의 간극에 다리.
<p클래스 = "jove_content은"> 여기에 설명 된 프로토콜은 이득이를 통해 시험관 내에서 내배엽 상피 세포의 표현형 분석을 수행하는 방법 및 기능 연구의 loss-을 제공합니다. 이 TG 마우스의 최소한의 필요와 성체 줄기 세포 생물학의 생리 학적 관련 문의 사항에 답변을 제공하는 것이 가능합니다. 예를 들어, 조건부 녹아웃 마우스의 생성은 산기 치사 6 신생아 돌연변이로부터 유도 organoids를 사용함으로써 회피 될 수있다. 또한, 기술은 추가적인 최저의 7,8을 수행함으로써 paralogues의 역할을 연구하기 위해 이전에 설정된 녹아웃 마우스로부터 유도 organoids에 적용될 수있다.소장 organoids의 설립에 따라, 원래 문화 프로토콜의 적응은 췌장, 간, 대장과 위 상피 9-11의 배양을 허용했다. 또한, 인간의 장내 organoids 종양 organoids는 기본 아덴, 정상적인 인간 생체 검사로부터 유도 된OMA 및 대장 암은 10 생검. 바이러스 감염 프로토콜은 쉽게 organoids 이러한 유형의 확장과 인간 유래 조직에서 기능 연구를 수행하는 전례없는 방법을 제공 할 수 있습니다.
종합적으로, 소장 organoids의 레트로 바이러스 전달은 줄기 세포 유지, 분화 및 세포 운명 결정뿐만 아니라, 세포 신호 및 세포 – 세포 상호 작용을 조사하는 유용한 자원이다.
The authors have nothing to disclose.
쿠 BK와 Mustata RC는 의학 연구위원회 (MRC)가 지원하는 웰컴 트러스트 (Wellcome Trust) 및 앤더슨 – 롤프에서 헨리 데일 원정대에 의해 지원된다. 핑크 J는 웰컴 트러스트 (Wellcome Trust) 4 년 박사 – 프로그램에 의해 지원됩니다.
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 |