Summary

Agregação celular encapsulada da matriz da membrana basal para investigação da formação do tecido do baço murino

Published: June 28, 2024
doi:

Summary

Este artigo descreve um protocolo para agregação e encapsulamento de células do baço dentro de uma matriz de membrana basal semissólida. Construções de matriz de membrana basal podem ser usadas em cultura tridimensional para estudar o desenvolvimento de organoides, ou para estudos de transplante in vivo e regeneração tecidual.

Abstract

O baço é um órgão imunológico que desempenha um papel fundamental nas respostas imunes transmitidas pelo sangue. A perda anatômica ou funcional desse tecido aumenta a suscetibilidade a infecções sanguíneas graves e sepse. O autotransplante de cortes de baço tem sido usado clinicamente para repor o tecido perdido e restaurar a função imunológica. No entanto, o mecanismo que conduz a regeneração robusta e imunologicamente funcional do tecido baço ainda não foi totalmente elucidado. Aqui, pretendemos desenvolver um método para agregar e encapsular células do baço dentro de uma matriz semissólida, a fim de investigar as necessidades celulares para a formação de tecido esplênico. Construções celulares encapsuladas em matriz de membrana basal são passíveis tanto de cultura in vitro de organoides tridimensionais quanto de transplante sob a cápsula renal para avaliar diretamente a formação de tecidos in vivo . Através da manipulação das células de entrada para agregação e encapsulamento, demonstramos que as células estromais neonatais PDGFRβ+MAdCAM-1 derivadas do enxerto são necessárias para a regeneração do tecido esplênico em modelos de transplante animal.

Introduction

A ruptura traumática do baço e o aparecimento de múltiplos nódulos esplênicos no corpo foi um dos primeiros indícios de que o tecido esplênico abrigava capacidade regenerativa 1,2. Os autotransplantes de baço foram posteriormente introduzidos na clínica para preservar o tecido esplênico em pacientes que necessitaram de esplenectomia de emergência3. No entanto, apesar de fazer parte da prática clínica há décadas, muito pouco se sabe sobre como o baço se regenera. Modelos de transplante animal têm fornecido informações sobre múltiplos parâmetros da regeneração do baço e da função imune 4,5. Em particular, modificações experimentais no método de preparo do enxerto têm permitido que a regeneração tecidual seja estudada com mais detalhes em nível celular e molecular.

Os transplantes com cortes inteiros do baço passam por uma fase de necrose de massa antes da reconstrução de uma nova estrutura esplênica6. A fase inicial da necrose do enxerto sugere que a maior parte do tecido transplantado consiste em grande parte de glóbulos vermelhos e brancos e é desnecessária para a regeneração do baço. Isso foi investigado experimentalmente pela exclusão de células hematopoéticas de enxertos de baço antes do transplante sob a cápsula renal de camundongo. Aqui, a fração não leucocitária/não eritrocitária do baço, que inclui células estromais e endoteliais, mostrou-se suficiente para induzir a formação de novo tecido7. O tecido estromal do baço poderia ser processado em uma suspensão de célula única, permitindo o uso de tecnologias de classificação celular para manipular a composição do enxerto celular. Ao remover seletivamente os tipos celulares candidatos, foram identificadas duas populações de células estromais CD45-TER-119 indispensáveis para o desenvolvimento do enxerto: uma população de células CD31+CD105+MAdCAM-1+ do tipo endotelial e uma população de células mesenquimais PDGFRβ+ mais amplamentedefinida8.

A construção de enxertos a partir de células do baço varia em termos de materiais de suporte e processos de carregamento celular. Baços manipulados por tecidos foram previamente preparados carregando unidades esplênicas em um arcabouço poliglicólico de polímero de ácido poliglicólico/poli-Lde ácido lático 5,9. Curiosamente, as células estromais do baço absorvidas em uma esponja de colágeno falharam em enxertar, enquanto as células estromais agregadas e carregadas sobre uma folha de colágeno facilitaram a regeneração do baço8. A ressuspensão de células estromais do baço dentro de uma matriz de Matrigel também demonstrou induzir agregação celular em condições de cultura tridimensional10. Entretanto, esse método ainda não foi testado para uso em modelos de transplante. O objetivo geral do protocolo atual é agregar e encapsular à força células estromais do baço diretamente na matriz da membrana basal, que posteriormente podem ser transferidas para um sistema tridimensional de cultura de tecidos in vitro ou usadas como veículo para transplantes em modelo animal (Figura 1 Suplementar).

Protocol

Todos os procedimentos com animais foram conduzidos de acordo com protocolos experimentais aprovados pelo Comitê de Ética Animal da Universidade de Queensland (UQBR/079/19). 1. Coleta de tecidos e preparo de células estromais Eutanásia de camundongos doadores neonatais BALB/c machos e/ou fêmeas de 0,5-1,5 dias de idade por indução de hipotermia, envolvendo os animais dentro do papel higiênico e colocando-os sob gelo triturado por >10 min.NOTA: Este protoc…

Representative Results

A agregação celular é importante para promover o contato e a sinalização célula-a-célula. Os agregados celulares que envolvem o interior da matriz da membrana basal suportaram ambas as culturas tridimensionais para a formação de organoides teciduais in vitro e facilitaram a entrega mecânica das células na cápsula renal para o transplante do enxerto. Para estabelecer esses construtos, a matriz da membrana basal foi primeiramente mantida em estado fluídico sob condições geladas. A agregação celula…

Discussion

A agregação de células neonatais do baço dentro de um meio semissólido representa um método viável para a geração de construtos esplênicos. Protocolos semelhantes baseados em matriz de membrana basal têm sido utilizados para iniciar culturas tridimensionais do baço10. Aqui, demonstramos que construtos esplênicos são igualmente passíveis de sistemas de cultura de organoides in vitro , bem como de modelos de transplante in vivo . É importante ressaltar que o transpl…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Esta pesquisa foi apoiada pelo Conselho Nacional de Saúde e Pesquisa Médica da Austrália (#GNT1078247).

Materials

96 Well Polypropylene 1.2 mL Cluster Tubes Corning CLS4401 For placing inside a 14 ml conical tube
B-mercaptoethanol Gibco 21985023 Stock 55 mM, use at 50 uM
Collagenase D Roche 11088858001
Collagenase IV Sigma-Aldrich C5138 From Clostridium histolyticum
Deoxyribonuclease I (DNase I) Sigma-Aldrich D4513 Deoxyribonuclease I from bovine pancreas,Type II-S, lyophilized powder, Protein ≥80 %, ≥2,000 units/mg protein
Dulbecco’s Modified Eagle’s Medium (DMEM) Sigma-Aldrich D5796 4500 mg/L Glucose, L-Glutamine, and Sodium Bicarbonate, without Sodium Pyruvate, Liquid. Sterile Filtered.
Dulbecco's Phosphate Buffered Saline (PBS) Sigma-Aldrich D8537 Without calcium chloride and magnesium chloride, sterile-filtered
Eclipse 200 μl Pipette Tips Labcon 1030-260-000 Bevel Point
Fetal Bovine Serum (FBS) Gibco 26140-079 Lot# 1382243
GlutaMAX Gibco 35050061 Stock 100X, use at 1X
Matrigel Corning 354263 Matrigel matrix basement membrane High Concentration, Lot# 7330186
MEM Non-essential Amino Acids Gibco 11140076 Stock 100X, use at 1X
Penicillin/Streptomycin Gibco 15140122 Stock 10,000 units/ml Penicillin, 10,000 ug/ml Streptomycin
Reversible Cell Strainer STEMCELL Technologies 27216 70 μm
Ring Tweezers NAPOX A-26 Ring size: 3 mm
Rock Inhibitor (Y-27632) MedChemExpres HY-10071
Thermofisher Heraeus Megafuge 40R Centrifuge Thermofisher Acceleration and deceleration speeds were set to 8
Ultra Fine Tweezers EMS 78340-51S Style 51S. Antimagnetic/anti-acid SA low carbon austenitic steel tweezers are corrosion resistant. Anti-glare satin finish.
Vicryl 5/0 Suture Ligapak Reel Ethicon J283G
Wiretrol II Long Wire Plunger Drummond 5-000-2002-L Stainless Steel Plunger, 25 & 50 μL/WRTL II, Long 
Wound Clip Applier MikRon 427630
Wound Clips MikRon 427631 9 mm

References

  1. Jarcho, S., Andersen, D. Traumatic autotransplantation of splenic tissue. American Journal of Pathology. 15 (5), 527-546 (1939).
  2. Storsteen, K. A., ReMine, W. Rupture of the spleen with splenic implants: splenosis. Annals of Surgery. 137 (4), 551-557 (1953).
  3. Mizrahi, S. Posttraumatic autotransplantation of spleen tissue. Archives of Surgery. 124 (7), 863 (1989).
  4. Miko, I., et al. Spleen autotransplantation. Morphological and functional follow-up after spleen autotransplantation in mice: A research summary. Microsurgery. 27 (4), 312-316 (2007).
  5. Grikscheit, T. C., et al. Tissue-engineered spleen protects against overwhelming Pneumococcal sepsis in a rodent model. Journal of Surgical Research. 149 (2), 214-218 (2008).
  6. Pabst, R., Westermann, J., Rothkotter, H. Immunoarchitecture of regenerated splenic and lymph node transplants. International Review of Cytology. 128, 215-260 (1991).
  7. Tan, J. K. H., Watanabe, T. Murine spleen tissue regeneration from neonatal spleen capsule requires lymphotoxin priming of stromal cells. The Journal of Immunology. 193 (3), 1194-1203 (2014).
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  9. Gee, K., et al. Spleen organoid units generate functional human and mouse tissue-engineered spleen in a murine model. Tissue Engineering Part A. 26 (7-8), 411-418 (2020).
  10. Ueno, Y., et al. Transcription factor Tlx1 marks a subset of lymphoid tissue organizer-like mesenchymal progenitor cells in the neonatal spleen. Scientific Reports. 9 (1), 20408 (2019).
  11. . Online data repository: Matrigel encapsulated cell aggregation for investigating murine spleen tissue formation Available from: https://osf.io/ehrbw/?view_only=7d6a8e05c84144d3a12d36ffe7f94f01 (2023)

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Cite This Article
Tourle, K., Rucinski, A., Grainger, A., Limnios, I. J., Gonzalez Ruiz, M., Tan, J. K. Basement Membrane Matrix Encapsulated Cell Aggregation for Investigating Murine Spleen Tissue Formation. J. Vis. Exp. (208), e66682, doi:10.3791/66682 (2024).

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