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我们描述适用于女性生殖道的正常和转化上皮研究卵巢脂肪垫移植测定。鼠标脂肪垫允许大型组织碎片移植,是手术和成像方便,并为苗勒起源组织最有利的本地环境。
Orthotopic transplantation assays in mice are invaluable for studies of cell regeneration and neoplastic transformation. Common approaches for orthotopic transplantation of ovarian surface and tubal epithelia include intraperitoneal and intrabursal administration of cells. The respective limitations of these methods include poorly defined location of injected cells and limited space volume. Furthermore, they are poorly suited for long-term structural preservation of transplanted organs. To address these challenges, we have developed an alternative approach, which is based on the introduction of cells and tissue fragments into the mouse fat pad. The mouse ovarian fat pad is located in the immediate vicinity of the ovary and uterine tube (aka oviduct, fallopian tube), and provides a familiar microenvironment for cells and tissues of these organs. In our approach fluorescence-labeled mouse and human cells, and fragments of the uterine tube are engrafted by using minimally traumatic dorsal incision surgery. Transplanted cells and their outgrowths are easily located in the ovarian fat pad for over 40 days. Long-term transplantation of the entire uterine tube allows correct preservation of all principle tissue components, and does not result in adverse side effects, such as fibrosis and inflammation. Our approach should be uniquely applicable for answering important biological questions such as differentiation, regenerative and neoplastic potential of specific cell populations. Furthermore, it should be suitable for studies of microenvironmental factors in normal development and cancer.
移植实验,其中涉及引入细胞和组织到小鼠体内的特定网站,代表了组织再生和癌变研究的重要方法。细胞的原位移植,即其放置到一个本地环境,是成体干细胞的表征中是特别重要的。乳腺干细胞的存在首先由上皮乳腺片段移植到小鼠1的自由腺乳腺脂肪垫建议。植入试验以人源化小鼠的脂肪垫2被用来概括人原发性乳腺上皮细胞的再生潜能和正常发展。此外,表型不同的细胞类型成清零乳腺脂肪垫的串行和有限稀释移植是测试乳腺干细胞3-5的自我更新能力和多向分化至关重要。在combinat移植实验离子与遗传谱系追踪提供起源细胞的证据在乳腺肿瘤发生5。肾囊移植通常用于测试推定的前列腺干细胞6的性质。正常和肿瘤小鼠和人类胰腺组织体原位移植揭示了癌症的发展改变了7基因和途径。天然环境的重要性也已经由不同的再生的示范支承engraftments汗腺后到不同的位置,如乳腺脂肪垫,肩脂肪垫和背部皮肤8。
腹膜腔和卵巢囊通常用作女性生殖道9-12的上皮细胞的原位移植的地方。这两种方法都具有一定的限制。细胞的腹膜内注射导致其植入在腹膜腔中的不同区域,从而玉米plicating监测细胞生长。此外,在微环境的变化,如血管,神经支配和免疫细胞的代表性的程度,可以是在腹膜腔的不同区域相当显著。卵巢囊具有非常有限的体积,使不超过10微升液体的注入。这显著限制了可以施用细胞的量。此外,注射入卵巢囊可以相当技术上具有挑战性并且过程需要的时间显著量。
为了解决这些限制,我们已经采取了卵巢脂肪垫性能优势。鼠标卵巢脂肪垫具有大的尺寸,相邻的卵巢和子宫管,并且是由手术很方便。据报道,马滋养层可以移植到小鼠卵巢脂肪垫13。然而没有描述该方法的细节。也有人没有,如果这我报道的ThOD可以应用于成人细胞和组织。在这里,我们描述了小鼠和雌性生殖道的人类细胞的移植的可靠方法,并表明,该方法也适用于长期器官移植。
所描述的所有体内的工作是由美国康奈尔大学机构动物护理和使用委员会的批准。
1.样品制备卵巢脂肪垫化验
2.卵巢脂肪垫移植
注意:每次消毒手术动物之间的仪器。准备和安排所有设备提前。背移植到右侧卵巢脂肪垫是优惠的,因为这避免了脾脏。但是,收件人可能有两个卵巢脂肪垫移植。
3.组织学和图像采集
实验的细胞和组织可以精确地移植到解剖显微镜( 图1)下的卵巢脂肪垫。的实例包括由鼠遍在表达EGFP( 图2A)或红色荧光蛋白( 图2B)和人永生卵巢表面上皮细胞标记mCherry与EGFP慢病毒HIO118 16,17细胞( 图2C - F)的来源的原小鼠输卵管上皮细胞。该方法也适用于器官,如鼠标子宫管( 图3)的长期的移植。根据免疫组化染色,既纤毛(FOXJ1正14)和分泌(PAX8阳性15)细胞移植组织( 图3D和E)的输卵管上皮被保留。
图1:卵巢脂肪垫移植 (A)裸露移植(箭头)的区域。 (B)的一个切口通过一个28克针(箭头)制成。通过移液管尖(箭头)(C)的UT /基底膜基质混合物植入。 (D)UT嫁接(箭头,呈鲜红色,β肌动蛋白红色荧光蛋白的小鼠UT)。 FP,脂肪垫; OV,卵巢; UT,输卵管。比例尺= 2毫米。 请点击此处查看该图的放大版本。
图 2: 移植小鼠原输卵管上皮细胞和人类的永生化检测卵巢表面上皮细胞 (A,B)输出初级小鼠输卵管上皮细胞β肌动蛋白-EGFP小鼠(A,绿色)和β肌动蛋白DsRed的 (B,红色)移植到同系小鼠后8天(箭头)的生长。 (C,D)Engraftments标有两种伦蒂-EGFP(绿色)或伦蒂- mCherry(红色)混合HIO118细胞(箭头)移植入小鼠NSG后10天的。 (D)从(C,箭头)放大区。 (E,F)接枝开发相同细胞移植在C 43天后,D到SCID小鼠(箭头)。 AD,女,荧光; E,亮场,FP,脂肪垫; OV,卵巢; UT,输卵管。 (A,B,DF)比例尺= 500微米; (C)比例尺= 1600微米。 请点击此处查看该图的放大版本。
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图3: 输卵管移植的表征。 (A)β-actin的,红色荧光蛋白小鼠移植到卵巢脂肪垫后6天的完整子宫管(箭头)(箭头,呈鲜红色)。 (B)与(A)所示移植脂肪垫的荧光冰冻切片。红色,红色荧光蛋白;蓝,4',6-二脒基-2-苯基吲哚(DAPI)复染核。 ( 三 )子宫管移植(箭头)移植入NSG受体小鼠(箭头)后40天。石蜡切片。注意:所有的原则输卵管组件的正确保存,以及缺乏移植相关性纤维变性和炎症。苏木和伊红染色。 (D,E)检测输卵管上皮细胞标记配对-box基因8(PAX8)和叉头框J1的(FOXJ1;棕色核色,箭头)中所示的移植物(箭头)的细胞( C)。免疫过氧化物酶系统。用甲基绿复染。 FP,脂肪垫; OV,卵巢; UT,输卵管。 (A)比例尺= 1000微米; (B)比例尺= 200微米; (CE)比例尺= 100微米。 请点击此处查看该图的放大版本。
零件 | 1X DMEM F12(含的)中 |
L-谷氨酰胺 | 2毫米 |
pruvate钠 | 1毫米 |
表皮生长因子 | 10毫微克毫升-1 |
碱性成纤维细胞生长因子-2 | 10毫微克毫升-1 |
氢化可的松 | 500纳克毫升-1 |
胰岛素 | 5微克毫升-1 |
茶nsferrin | 5微克毫升-1 |
亚硒酸钠 | 5纳克毫升-1 |
牛血清白蛋白 | 0.10% |
青霉素/链霉素 | 100毫升单位1/100微克毫升-1 |
极限必需培养基Eagle(MEM)非必需氨基酸 | 0.1毫米 |
β-巯基乙醇 | 10 -4 M |
表1:鼠标输卵管Epithelim生长培养基(M-TE-GM)组件在左边的列中溶解在1X DMEM F12指定浓度(含的)中,右列。最终的培养基成分是无血清。
我们已经建立了卵巢脂肪垫移植法,允许上皮细胞和组织的准确传递和检测。卵巢脂肪垫测定移植过程比囊内注射10-12更少技术上具有挑战性并允许更均匀的和相比腹腔注射9为移植的细胞的精确位置。它也非常适用于整个器官,长期移植如子宫管。
重要的是,卵巢脂肪垫提供了用于女性生殖系统的上皮一个熟悉的微环境。应该特别适用于再生和恶性转化过程中人类和小鼠的卵巢和输卵管上皮细胞的分子和细胞性质的研究。相对于其他器官,很少有研究在阴r的上皮集中于鉴定和干细胞的表征eproductive道18,19。这种研究是特别重要的,因为许多癌症被认为从成体干细胞20发起。然而,细胞上皮性卵巢癌的起源仍然是极具争议的18。上皮卵巢癌占多数卵巢癌,是在美国的21名妇女的所有癌症相关死亡中第5位。它具有以下优点这样发展的原位测定在现有技术移植应9-12大大促进这方面的研究。
由于卵巢脂肪垫的位置表浅,小动物成像系统可用于跟进engraftments具有较强的荧光或生物发光标记记者。它也应该能够建立微创高分辨率实时成像测定法,诸如非线性显微镜22。卵巢脂肪垫也可以被保持在器官培养,从而允许密切扼要重述细胞的组织和细胞外基质的条件下,ING正常和肿瘤上皮细胞的三维培养。未来的研究应该解决这些有前途的可能性。
有几个关键步骤必须考虑。提供一个加热垫和在手术过程中保持啮齿类温暖大大提高了存活率。仪器搬运脂肪垫无菌保证植入系统保持无菌。根据我们的经验,显著出血导致移植生长发育迟缓。重要的是,脂肪垫切口应作出正是因为撕裂脂肪垫或通过原因出血刺穿。混凝剂应该用于止血是必要的。如果engraftments不发展,注射的细胞的更高浓度应予以考虑。第一次成功的副产物可以观察到作为移植后早一周,并最engraftments应一个可见手术后一个月。用于移植的,具有较大直径(23-25 G)的针可用于防止大细胞剪切(直径超过10微米)。然而,这样的针可能更创伤到脂肪垫和它们的使用应提前进行测试。对于我们的实验中,我们已经使用6-8周龄供体和受体的小鼠。对于这两个目的可以使用年轻或年长的小鼠。然而,注射的细胞的数量可能需要调整。在年轻供卵巢脂肪垫的尺寸小也需要考虑。
正如任何方法,也有在小鼠卵巢脂肪垫移植试验的一些限制。虽然同系免疫能干小鼠可用于鼠原代细胞/组织中,我们的技术需要NSG或用于人体材料的移植SCID小鼠。它很可能可以人源化脂肪垫支持人类上皮细胞的生长。但是,我们还没有测试这种方法呢。年轻的FE使用男性可能会导致降低养殖成本;然而,成熟处女雌性小鼠(年龄8-10周)有较大的脂肪垫,由此允许更大的试样的移植。最后,实验室人员应在动物手术进行培训,以确保程序的及时和成功执行。
The authors have nothing to disclose.
我们要感谢安德鲁K.戈德温博士,堪萨斯大学医学中心,提供人体细胞HIO118。 (; T028095 NYSTEM)和儿童健康与人类发展(P50HD076210)到AFN的健康/研究所的国家机构,并通过从NYSTEM(C028125,C024174和资助这些研究是由纽约干细胞项目的资金支持T028095),健康/美国国家癌症研究所(CA182413)和卵巢癌研究基金(327516),以艾因国家机构。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
25 gauge needle | BD Becton Dickinson | 305122 | |
28 gauge needle (hypodermic syringe with attached needle) | Kendall | 30339 | Part Number: 8881500014 |
basic fibroblast growth factor-2 | Sigma-Aldrich | F9786 | |
basement membrane matrix (Geltrex) | Invitrogen | A1413202 | |
β-actin-DsRed mice | The Jackson Laboratory | 6051 | B6.Cg-Tg(CAG-DsRed*MST)1Nagy/J |
β-actin-EGFP mice | The Jackson Laboratory | 3291 | C57BL/6-Tg(CAG-eGFP)1Osb/J |
β-mercaptoethanol | Sigma-Aldrich | M7522 | |
bovine albumin | Sigma-Aldrich | A3311 | |
chloroform | VWR | EM-CX1058-1 | |
collagenase/hyaluronidase | Stem Cell Technologies | 7912 | |
cryogenic vials | Thermo Scientific Nunc | 377267 | |
dispase II | Worthington | NPRO2 | |
DMEM F12 (HAM's) | Corning | 10-092-CV | |
DNaseI (Deoxyribonuclease I) | Stem Cell Technologies | 7900 | |
embedding medium for frozen tissue specimens (O. C. T.) | Sakura Finetek | 4583 | |
epidermal growth factor | Sigma-Aldrich | E4127 | |
ethanol 200 proof | Koptec | V1001 | to prepare 70% |
fetal bovine serum | Sigma | F4135 | |
filter tip 0.1-10/20 µl XL | USA Scientific | 1120-3810 | |
FOXJ1 antibody | eBioscience | E10109-1632 | used at concentration 1:1,000 (no unmasking) |
hydrocortisone | Sigma | H0135 | |
Ketoprofen | Zoetis | 4396H | |
laboratory film (Parafilm M) | American National Can | PM-999 | |
L-Glutamine | Corning | 25-005-Cl | |
insulin-transferin-sodium selenite | Sigma-Aldrich | I884 | |
isoflurane, 250 ml | Santa Cruz Animal Health | sc-363629Rx | |
low attachment plate 24-well | Costar | 3473 | |
MEM non-essential amino acids | Corning | 25-025-Cl | |
metal histology molds | Electron Microscopy Sciences | 62527-22 | |
microscope, inverted | Nikon | Eclipse TS 100 | |
microscope, stereo | Nikon | SMZ800 | |
Nod/SCID/gamma (NSG) mice | The Jackson Laboratory | 05557 | NOD.Cg-PrkdcscidIl2rgtm1Wjl/SzJ |
paraformaldehyde 16% solution | Electron Microscopy Sciences | 15710 | |
paraffin (Paraplast, X-TRA) | Fisher Thermo Scientific | 23-021-401 | |
PAX8 antibody | Proteintech | 10336-1-AP | used at concentration 1:1,000 (no unmasking) |
PBS (Phosphate-Buffered Saline) | Corning | 21-030-CV | |
penicillin streptomycin | Corning | 30-002-Cl | |
severe combined immunodeficiency (SCID/NCr) mice, BALB/C background) | NCI-Frederick Animal Production Program | 01S11 | |
sodium pyruvate | Corning | 25-000-Cl | |
specimen processing gel (HISTOGEL) | Richard-Allan Scientific | HG-4000-012 | |
sucrose | Sigma-Aldrich | S0389 | |
Trypsin-EDTA, 25% | Corning | 25-053-Cl |
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