הפרוטוקול הנוכחי מתאר את הבידוד והתרבות של קרטינוציטים אוראליים הנגזרים מחך העכבר הבוגר. כמו כן, דווח על שיטת הערכה באמצעות חיסונים.
במשך שנים, רוב המחקרים מעורבים קרטינוציטים נערכו באמצעות קרטינוציטים אפידרמיס עור אדם ועכבר. לאחרונה, קרטינוציטים אוראליים משכו תשומת לב בגלל תפקידם הייחודי ומאפייניו. הם שומרים על הומאוסטזיס של אפיתל הפה ומשמשים משאבים עבור יישומים טיפולים רגנרטיביים. עם זאת, במחקרים במבחנה המשתמשים קרטינוציטים ראשוניים אוראליים מעכברים בוגרים הוגבלו בשל היעדר פרוטוקול תרבות יעיל ומבוסס היטב. כאן, קרטינוציטים ראשוניים אוראליים היו מבודדים מרקמות החיך של עכברים בוגרים ותרבית במדיום מסחרי דל סידן בתוספת סרום כלקס. בתנאים אלה, קרטינוציטים נשמרו במצב שגשוג או דמוי תאי גזע, וההבחנה שלהם התעכבה גם לאחר מעברים מוגברים. ניתוח ביטוי סמן הראה כי קרטינוציטים אוראליים מתורבתים ביטאו את סמני התאים הבזליים p63, K14 ו- α6-integrin והיו שליליים עבור סמן הבידול K13 ואת הסמן פיברובלסט PDGFRα. שיטה זו ייצרה תאים בני קיימא וניתנים לתחנות המתאימים ליישומים במורד הזרם בחקר תפקודי תאי גזע אפיתל אוראליים במבחנה.
האפיתל האוראלי משמש כמחסום ראשון בהגנה על הגוף מפני לחצים סביבתיים, כולל נזק כימי או פיזי וזיהומים חיידקיים ויראליים1,2. רירית הפה כוללת שכבה חיצונית של אפיתל קשקשים שכבתי המורכב מקריטינוציטים ורקמת חיבור הבסיסית הנקראת לאמינה פרופריה, המורכבת בעיקר מפיברובלסטים ומטריצת חוץ תאית. רירית הפה של העכבר יכולה להיות מחולקת באופן רחב לשלושה תת-סוגים: מסטיקורי (חיך קשה וגינגיבה), מתמחה (לשון הגב) ובטנה (רירית הבוקל, לשון גחון, חיך רך, שפתיים) רירית2,3 (איור 1A). האפיתל האוראלי הוא קרטין במסטיקטוריה ורירית מיוחדת ולא קרטין ברירית הרירית. למרות מיקומו האנטומי, האפיתל האוראלי דומה לאפידרמיס העור בכך שהוא מורכב מתאי אפיתל ארוזים היטב בדרגות שונות של בידול: שכבות בזאליות המכילות תאים לא מובחנים; שכבות קוצניות, גרגיריות וקרניות היוצרות אפיתל קרטין, או שכבות ביניים ושטחיות היוצרות אפיתל לא קרטין4. מודלים של עכבר מהונדס הקלו על המחקר של תכונות תאי גזע אפיתל אוראליים של חיך, רירית buccal, הלשון, ו gingiva5,6,7,8,9,10,11. עם זאת, רוב המחקרים האלה משמשים בעיקר בניסויים עכבר vivo. מערכות תרבית תאים לא הועסקו בדרך כלל בשל היעדר פרוטוקולים מבוססים ויעילים.
מערכת תרבית במבחנה יכולה לשמש לניתוח מולקולרי וביוכימי של רגולטורים של תאי גזע, בדיקות מבוססות תאים והקרנת סמים. נכון לעכשיו, פרוטוקולים לתרבות של קרטינוציטים ראשוניים של אפידרמיס העור פותחו, שבו קרטינוציטים בזאלי יכול להיות מבודד בהצלחה ותרבית למטרות קליניות ומחקריות12,13,14,15. בשנת 1980, הנינגס ואח ‘ הראו כי ריכוז סידן נמוך (< 0.09 mM Ca2+) במדיום התרבות הקל על התפשטות ותאים מתוחזקים במצב לא מובחן. רמה גבוהה יותר של בידול תאים מקודם סידן והתפשטות מופחתת16. לאחר מכן, מתודולוגיות תרבות עבור ילודים ומבוגרים מורין אפידרמיס קרטינוציטים הוקמו ויושמה באופן נרחב על מודלים עכבר רבים עם רקע גנטי שונה עבור מחקרי במבחנה17,18,19. למרות אפיתליה העור אוראלי חולקים מאפיינים משותפים, הם גם מראים הבדלים מהותיים, למשל, במצב הקראטיניזציה שלהם, שיעור המחזור, ביטוי גנים, ויכולת ריפוי פצעים3,11,20,21,22,23,24,25,26.
למרות שתרבות הקרטינוציטים האוראלית האנושית בוצעה בהצלחה27,28,29, פרסומים על תרבית קרטינוציט אוראלי עכבר30,31,32 מוגבלים בשל הגודל הקטן של רקמת היעד והמאפיינים הייחודיים של התאים בהשוואה לקרטינוציטים אפידרמיס העור. פרוטוקול זה מתאר את טכניקות הבידוד והתרבות לטווח ארוך של קרטינוציטים אוראליים ראשוניים של עכבר.
קרטינוציטים ראשוניים מבודדים אפידרמיס עור אדם או עכבר נוצלו במשך שנים רבות במחקר ויישומים קליניים12,13,15,18,27,28,29. לעומת זאת, פרוטוקולים מעטים הוקמו כדי לבודד ולתרבות קרטינוציטים אוראליים ראשוניים מעכברים בוגרים30,31,32. המחקר הנוכחי השתמש במדיום תרבות מלאה מסחרית ו chelexed-FBS כדי לשמור על קרטינוציטים במצב שגשוג או תאי גזע. מערכת תרבית זו יכולה להיות מועסקת במבחנים מולקולריים וביוכימיים כדי להבין עוד יותר את התכונות של תאי גזע אפיתל אוראלי ומחלות הקשורות שלהם.
מספר שלבים קריטיים כלולים בפרוטוקול זה. ראשית, ריכוז טריפסין וזמן הדגירה חיוניים לייצור תאים קיימא לתרבויות הבאות. השתמשנו בעקביות בפתרונות טריפסין 0.025% ובתקופות דגירה של 16 שעות במכסה המנוע של החדר בטמפרטורת החדר. אם לא דגירה במשך פרק זמן מספיק, קרטינוציטים לא יתנתקו כראוי מהרקמה, וכתוצאה מכך תפוקת תאים סופית נמוכה יותר. שנית, צנרת עדינה של השעיית התא ביום השני משפיעה במיוחד על הכדאיות של התא. גירוד צריך להתחיל בעדינות מהצד האפיתל ולא יעלה על 10 דקות לכל דגימת רקמה. לבסוף, השעיית התא המבודד הראשון מכילה פיברובלסטים וסוגי תאים אחרים; תאים לא רצויים אלה בדרך כלל יתחילו להיעלם בתרביות הבאות.
מגבלות פוטנציאליות זוהו במהלך בידוד תאים ותרבות. במקרים נדירים, פיברובלסטים עלולים להיות מזוהמים במהלך תהליך הבידוד, והפיברבלסטים עשויים לעכב את צמיחת הקרטינוציטים בקטעים הבאים (איור 2H). יש צורך לבחור מדיום מסחרי המכיל מעכב צמיחה פיברובלסט כדי לחסל זיהום כזה בתרבות. מכיוון שלחך העכבר ולרירית הפה יש גדלים קטנים יחסית, תפוקת התא הראשונית מעכבר אחד עשויה להיות נמוכה. לכן, כל תקופת התרבות של פרוטוקול זה – עד שלב cryopreservation – ארוכה מזו עבור קרטינוציטים ראשוניים בעור. קרטינוציטים אוראליים מבודדים משמשים בצורה הטובה ביותר בתוך 10 מעברים, כמו תקופות תרבות מורחבת יותר יכול לשנות את תכונות התא ולהוריד את מספר תאי הגזע.
השיטה הנוכחית הראתה כי קרטינוציטים אוראליים של עכבר הציגו מורפולוגיה ארוזה היטב, מרוצפת אבן ויצרו מושבות מונו-שכבתיות בתנאים שגשוג. הם גם הראו ביטוי גבוה של סמני בזאלי α6-integrin, K14, וסמן תא גזע p63. במחקרים עתידיים, בנוסף כתמים אימונופלואורסצנטיים, רצף RNA, RT-PCR, וניתוחי כתם מערבי ישמשו כדי לאמת את ההטרוגניות התאית ואת הטוהר של קרטינוציטים אוראליים, אשר ישפר עוד יותר את ההבנה שלנו של הטבע של תאים אלה.
לאחר 2-3 מעברים, קרטינוציטים אוראליים היו יציבים מספיק כדי לשמש בניסויים פונקציונליים נוספים. חשוב לציין, פרוטוקול תרבות זה יכול להיות משולב עם קווי עכבר מהונדסים, כולל נוקאאוט גנים, Cre-loxP, ומערכות tet-inducible, והוא יכול לשמש גם בדיקות תאיות ומולקולריות. לפיכך, הפרוטוקול הנוכחי מספק לחוקרים שיטה בסיסית ויעילה שניתן להשתמש בה כדי להבין עוד יותר את הביולוגיה של תאי הגזע של קרטינוציט אוראלי.
The authors have nothing to disclose.
עבודה זו נתמכה על ידי הענקת סיוע למחקר מדעי (B) (20H03266) (ל- A.S.), מענק בסיוע למדענים בתחילת הקריירה (18K14709) (ל- A.S.), AMED תחת מענק מספר JP21gm61110016 ו- 21bm0704067 (ל- A.S. ) ומענקי מחקר מקרן טקדה למדע (ל- A.S.). אנו מודים למרכז למשאבי בעלי חיים ופיתוח באוניברסיטת קומאמוטו ולמרכז למשאבי בעלי חיים באוניברסיטת צוקובה על הטיפול המעולה בעכברים. אנו מודים למתקן הליבה של IRCMS באוניברסיטת קומאמוטו על תמיכתו בהדמיה קונפוקלית.
0.025% Trypsin/EDTA | Gibco | R001100 | |
0.05% Trypsin/EDTA, phenol red | Gibco | 25300062 | |
0.4w/v% Trypan Blue solution | Wako | 207-17081 | |
10 mL Serological pipet | Falcon | 357551 | |
100 µm Nylon cell strainer | Falcon | 352360 | |
15 mL sterile conical tube | Falcon | 352096 | |
2 mL Aspirating pipet | Falcon | 357558 | |
35 mm Cell culture dish | Corning | 353801 | |
50 mL sterile conical tube | Falcon | 352070 | |
60 mm Cell culture dish | Corning | 353802 | |
6-well Tissue Culture plate | Falcon | 353046 | |
96 Well Culture plate (U bottom) | Falcon | 353077 | |
Antibiotic-Antimycotic 100x | Gibco | 15240062 | |
Biocoat Collagen I cellware 60mm dish | Corning | 356401 | |
Blunt Forceps | AS ONE | 1-8187-03 | |
Butorphanol | Meiji Seika Pharma | Vetorphale | |
CoolCell LX | Corning | 432002 | Cryogenic storage |
Cotton | AS ONE | 63-1452-97 | |
Cover slips 22 x 22 μm square | Matsunami Glass Ind. | C022221 | |
Cryogenic Vial 1.2 mL | Thermo Scientific | 5000-0012 | |
Defined Trypsin Inhibitor (DTI) | Gibco | R007100 | |
Dimethyl sulfoxide (DMSO) | Sigma-Aldrich | 276855-100ML | |
Donkey anti-Rabbit IgG (H+L), Alexa Fluor 555 | Invitrogen | A31572 | |
Donkey anti-Rat IgG (H+L), Alexa Fluor 488 | Invitrogen | A21208 | |
Donkey serum | Sigma-Aldrich | D9663-10ML | |
EpiLife Defined Growth Supplement (EDGS) | Gibco | S0120 | |
EpiLife, with 60 µM calcium | Gibco | MEPI500CA | |
Fetal Bovine Serum (FBS) | Gibco | 26140079 | |
Fine forceps | BRC Bio Research Center | PRI13-3374 | |
Goat anti-PDGF Receptor α | R&D Systems | AF1062 | |
Goat serum | Sigma-Aldrich | G9023-10ML | |
Half-curved forceps | BRC Bio Research Center | PRI13-3376 | |
Hemocytometer | Hirschmann Laborgeräte | 8100204 | |
Hoechst | Sigma-Aldrich | B2261 | |
Iris Scissors | Muromachi Kikai | 14090-09 | |
Medetomidine | Nippon Zenyaku Kogyo | Domitor | |
Midazolam | Astellas Pharma | Dormicum | |
No.15 Disposable scalpel | Feather | 219AABZX00136000 | |
Paraformaldehyde | Wako | 162-16065 | |
Phosphate Buffered Saline 1x, pH 7.4 | Gibco | 10010049 | |
Povidone-iodine | Y's Square | 872612 | |
Rabbit anti-Cytokeratin 13 antibody | Abcam | ab92551 | |
Rabbit anti-K14 | BioLegend | 905301 | |
Rabbit anti-p63 antibody | Abcam | ab124762 | |
Raspatorium #14 | AS ONE | 8-4599-01 | |
Rat α6-integrin | BD Biosciences | 553745 | |
Triton X-100 | Wako | 581-81705 | |
Type I Collagen coated 24-well plate | Corning | 354408 | |
Type I Collagen coated 60mm dish | Corning | 356401 | |
Type I Collagen coated 6-well plate | Corning | 355400 |