Um protocolo para gerar os organóides endometrial preliminares humanos que consistem em pilhas epithelial e stromal e retêm características do tecido endometrial nativo é apresentado. Este protocolo descreve métodos da aquisição uterine do tecido ao processamento histologic de organoids endometrial.
O endométrio humano é um dos tecidos mais responsivos hormonalmente no corpo e é essencial para o estabelecimento da gravidez. Este tecido também pode tornar-se doente e causar morbidade e até mesmo a morte. Os sistemas modelo para estudar a biologia endometrial humana foram limitados aos sistemas in vitro da cultura de únicos tipos da pilha. Além disso, as células epiteliais, um dos principais tipos de células do endométrio, não se propagam bem ou mantêm suas características fisiológicas na cultura e, portanto, nossa compreensão da biologia endometrial permanece limitada. Nós geramos, pela primeira vez, os organóides endometrial que consistem em pilhas epithelial e stromal do endométrio humano. Estes organóides não exigem nenhuns materiais exógenos do andaime e organizam-se especificamente de modo que as pilhas epithelial engloquem a estrutura spheroid-like e se tornem polarizada com as pilhas stromal no centro que produzem e secretam o colagénio. Os receptores de estrogênio, progesterona e andrógeno são expressos nas células epiteliais e estromais e tratamento com níveis fisiológicos de estrogênio e testosterona promovem a organização dos organóides. Este novo modelo de sistema pode ser usado para estudar a biologia endometrial normal e doença de maneiras que não eram possíveis antes.
O endométrio humano alinha a cavidade uterine e sere como o primeiro contato para o embrião durante a implantação. O endométrio é composto de células epiteliais luminais e glandulares, fibroblastos estromais favoráveis, células endoteliais e células imunes. Juntos, esses tipos de células compõem o tecido endometrial, que é um dos tecidos mais responsivos aos hormônios esteróides sexuais1. As mudanças que ocorrem durante cada ciclo menstrual são impressionantes. O crescimento e a remodelação apropriados do endométrio são exigidos para permitir que a implantação do embrião ocorra. A resposta aberrante ao estrogênio e progesterona pode resultar em um endométrio refratário que não permite o estabelecimento bem-sucedido da gravidez e pode até resultar em doenças, incluindo neoplasia endometrial.
A fim de estudar as respostas hormonais e alterações essenciais que ocorrem no endométrio, as células dos tecidos endometriais extirpada de pacientes durante a cirurgia ou biópsia endometrial têm sido propagadas na cultura celular. Células estromais endometriais preferencialmente proliferam e se propagam prontamente, e o processo de diferenciação induzido pela progesterona pode ser recapitulado in vitro. Como resultado, muita coisa foi aprendida durante esse processo de diferenciação, denominada decidualização2,3. O outro tipo principal da pilha no endométrio, as pilhas epithelial Luminal e glandular, entretanto, não cresce bem como monolayers tradicionais, perdendo a polaridade, tornando-se senescent, e tendo o potencial proliferative limitado. Como resultado, menos é conhecido de sua biologia e seu papel no endométrio humano. Como muitas Neoplasias se originam das células epiteliais, os mecanismos associados à hiperplasia ou transformação de células cancerosas permanecem totalmente definidos. Além disso, estudos estabeleceram que a resposta hormonal envolve as ações paracrinas íntimas entre as células epiteliais e estromais do endométrio4,5.
Recentemente, umacultura organoid tridimensional (3D) de pilhas epithelial endometrial foi estabelecida por dois grupos independentes6,7, quesão os primeiros relatórios dos organóides dados forma do tecido endometrial. Estes organóides foram compreendidos das pilhas epithelial endometrial encaixadas dentro de uma matriz da proteína (tabela dos materiais) e não incluiu um compartimento hormonalmente responsivo importante do endométrio endometrial, os fibroblasto stromal. Como as proteínas da matriz podem variar de lote para lote e pode desencadear vias de sinalização que não ocorrem necessariamente no tecido, seria ideal para substituir as proteínas da matriz com componentes do endométrio. No estudo atual, um protocolo para gerar organóides endometrial humanos Scaffold-livres de pilhas epithelial e stromal do endométrio humano é apresentado. A presença de células estromais não só fornece o suporte para células epiteliais, mas também fornece as ações paracrinas necessárias que foram estabelecidas para serem importantes para a resposta hormonal endometrial4,8,9 .
O organoid endometrial multicelular novo oferece um sistema modelo do endométrio que é simples de gerar e que incorpora pilhas epithelial e stromal. Estes organóides podem ser usados para estudar as mudanças hormonais a longo prazo e os eventos adiantados da doença tais como o tumorigênese devido ao desequilíbrio hormonal ou aos insultos exógenos. A complexidade destes organóides poderia eventualmente ser expandida para incluir outros tipos da pilha, incluindo pilhas endothelial e imunes com as pilhas possivelmente myometrial para imitar verdadeiramente a fisiologia humana do tecido.
Nós geramos os organóides endometrial humanos compreendidos das pilhas epithelial e stromal do endométrio sem o uso de materiais exógenos do andaime. Embora já tenha sido demonstrado que as células epiteliais do endométrio primário podem formar organóides6,7, essascélulas foram encaixadas em uma matriz gelatinosa de proteínas secretadas por células de sarcoma de camundongo (ver tabela de materiais) para ajudar forma spheroid-como estr…
The authors have nothing to disclose.
Este estudo foi financiado pela NIEHS/NIH/NCATS UG3 Grant (ES029073) e pela Northwestern Feinberg School of Medicine Bridge Fund (JJK). Nós gostaríamos de reconhecer a facilidade do núcleo da patologia do noroeste para processar os organóides fixos para a incorporação da parafina. Gostaríamos de reconhecer toda a equipe UG3, incluindo os laboratórios Woodruff, Burdette e Urbanek para as discussões e colaborações perspicazes.
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 |