本协议解释主要LGR5-positve化培养和逆转录病毒转导的后续表现。这使Cre重组酶诱导表达递送转基因或敲除,并允许功能性研究,以进行在小说体外器官 模型系统。
LGR5-阳性干细胞可与必要的生长补充因子EGF,头蛋白,和R-脊椎蛋白,这使我们能够培养不断扩大的初级三维上皮结构体外 。这两个“小胆”,也被称为类器官的结构和生理特性,非常类似于它们在体内的同行。这使得它们对于小肠上皮有吸引力的模型系统。利用逆转录病毒转导,基因功能现在可以通过条件基因过表达或敲除执行。此视频演示类器官培养的方法,反转录病毒的产生,并组织体的逆转录病毒转导,以协助在体外小肠上皮表型分析。这种新颖的器官系统模型结合逆转录病毒介导的基因表达提供了基因功能的体外快速分析的重要工具,而不costl的需要y和费时代的转基因动物。
需要高通量功能基因,以增加我们的生物体内的认识,以改善目前的基础科学和医学。小鼠遗传学一直是金标准调查的体内基因功能,尽管它是既费时又费钱。细胞系,作为其他共同选择,具有较高的吞吐能力,同时为更便宜。然而,它们可通过它们不能重现正确的微环境,从而生理反应见于体内的阻碍,因此,有一个明确的需要一种易于处理的模型系统,它允许成本/时间效率高通量分析而模仿在体内的转基因(TG)小鼠的实验中观察到的生理反应。
为内胚层上皮这样的一个模型系统出现在2009年1。在从LGR5阳性肠道干细胞的发现所获得的知识是大约对应于所需的干细胞维持细胞外基质和生长因子的适当位置信息。利用这些信息成为可能,建立“小胆”也被称为类器官2。最近一个共识命名体外培养,在组织体被称为“enteroids”,建议3。样细胞系,该组织体是不断扩展的和易于治疗与配体和抑制剂。的,而不是两维然而,它们是三维的自组织结构的保留隐窝 – 绒毛组织,以及干细胞和小肠(SI)的分化的细胞谱系。类器官包括环绕管腔面积的上皮细胞单层的。突出萌芽结构对应于含有干细胞室小肠隐窝。从萌芽结构的顶端开始祖细胞分化为心肌梗死,他们篦朝向上皮衬里,其中终末分化的细胞脱落到内腔。相比的细胞系,这在体外系统更加紧密地概括了正常的生理和因此对小肠上皮有前途的模型系统。
在逆转录病毒转导的这个视频协议,我们提出了一个方法,使体外基因功能研究,在这本小说化培养体系。首先,我们通过描述化培养在一步一步地,并继续通过展示逆转录病毒随后转导过程的产生。最后,还有一款用于故障排除的其他建议。这种技术的优点在于,它可以与实时成像或药物筛选结合研究稳态,细胞命运决定和细胞 – 细胞相互作用中肠上皮。由于其结构简单和快速的周转率,组织体代表一个理想的S型变体系的研究成体干细胞生物学。除逆转录病毒转导可应用于从预先建立的转基因小鼠以及人类患者样品来自组织体。如敲入和基因敲除方法不能扩展到人类,人类SI组织体构成一个有吸引力的替代方案。
综上所述,通过逆转录病毒转导基因操作允许来自小鼠或人体组织样本,从而补充小鼠遗传学和细胞系,同时开辟新的途径在人源性组织研究小肠类器官表型分析。逆转录病毒转导使GAIN-和研究缺失型的功能的类器官培养系统4要执行。这使得它对于调查基因的功能,成体干细胞生物学和疾病而按照三个R(减少,改进和替换)是一种有价值的资源。
以实现高转导效率的某些方面是至关重要的。一个是预处理组织体与ENRWntNic媒体的,直到它们通过一个圆形囊性形状。这增加干细胞的数量以及获得转基因的稳定整合,以及增加在SI类器官的存活率在整个转导过程,从而有机会。另一个参数是以下spinoculation孵育时间。过短或过长孵化效果不佳转导效率和组织体的存活率较差,分别为。该spinoculation步骤不是必需的,尽管它显著增加转导组织体的百分比。最后,高滴度的病毒的关键是成功的转导。这是依赖于包装细胞系和病毒的类型。铂-E细胞系和小鼠干细胞病毒(MSCV)的组合,被发现产生效价为组织体的转导不够高。
ve_content“>以下是用于故障诊断可以帮助实现成功转导的提示。首先,如果在包装细胞系的转染较差,确保细胞的汇合度为70-80%之间,而的温育时间池PEI-DNA混合物是20-30分钟之间。的组织体的转导过程中的生存高度依赖于片段的大小。太长胰蛋白酶消化使多数片段为包含低于3细胞,并由此减少组织体的生存能力。另一个因素是Wnt信号的条件培养基的活性,如果活性太低升压它通过加成CHIR99021中为5μM可以增加存活的工作浓度。CHIR99021抑制GSK3,从而增加Wnt信号传导。此外,Y-27362,其防止失巢凋亡加入到转导的介质,以提高组织体可生存,由于组织体被破坏,以片段(含有1-10个细胞)之前的转导。作为60;如上所述,spinoculation后的培养时间不超过6小时。最后,如果转差被观察到影响的病毒滴度和插入的逆转录病毒载体的大小限制上述的考虑因素。敲除的效率高度依赖于miRNA的。由于效率与目标基因和miRNA的组合而变化,值得执行效率筛选以鉴定那些工作最好。该技术被限制在类器官系统的上皮现象。在未来有可能,学习通过病原体或重建共培养感染或免疫介导的疾病与免疫系统衍生的组分分别。此外,逆转录病毒只能携带一个相对较小的大小的插入片段。因此,天然存在的调控区域也被排除在外,因此,转基因的表达不能模仿的的内源基因。如上面所提到的,击倒效率是依赖于靶基因和miRNA上。如果用合适的敲低效率没有的miRNA可以发现它可以限制该技术的使用为特定目的基因。
从理论上讲,类器官都与用于细胞系所有的标准化操作技术兼容。逆转录病毒转导是第一个方法来进行报告4,和最近的BAC(细菌人工染色体)-transgenesis已变得可用5。以2-3周,共生成时间,病毒质粒转染包装细胞系的转染后,它比转基因(TG)小鼠的产生显著更快。通过维持体内隐窝绒毛结构而含有干细胞以及肠上皮所有分化的细胞谱系的组织体培养体系桥接TG动物和先前使用的细胞培养物之间的间隙。
<pCLASS =“jove_content”>这里所描述的协议提供了一种方法,通过GAIN-执行的内胚层上皮细胞表型分析在体外和损失-功能的研究。这使得以解决成体干细胞生物学生理学相关的问题是可行的,具有Tg小鼠的最小需求。例如,可避免通过使用来自于新生突变体与围产期致死6类器官条件性敲除小鼠的产生。此外,该技术可以应用于来自于先前建立的基因敲除小鼠进行追加击倒7,8研究旁系同源物的作用,组织体。继成立小肠类器官,原文化协议的适配使得胰腺,肝脏,结肠和胃上皮9-11培养。此外,人体肠道类器官和肿瘤组织体已被来自正常人的活组织切片检查,主要亚丁OMA与大肠癌的活检10。病毒感染协议可以很容易地扩展到这些类型的组织体,并提供了执行功能性研究在人来源的组织的前所未有的方法。
两者合计,小肠组织体逆转录病毒转导是研究干细胞维持,分化和细胞命运的决定,以及细胞信号传导和细胞 – 细胞相互作用的宝贵资源。
The authors have nothing to disclose.
辜BK和Mustata RC是由亨利·戴尔先生奖学金由威康信托和安德森 – 罗尔夫A被支持的医学研究理事会(MRC)的支持。芬克J的由威康信托基金会4年博士,计划的支持。
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 |