Se requiere una suscripción a JoVE para ver este contenido. Inicie sesión o comience su prueba gratuita.
Method Article
El protocolo presenta un método para cultivar y procesar organoides linguales derivados de células madre gustales aisladas de la papila gustal posterior de ratones adultos.
El sentido del gusto está mediado por las papilas gustativas en la lengua, que se componen de células receptoras del gusto (TRC) que se renuevan rápidamente. Esta rotación continua es impulsada por células progenitoras locales y hace que la función gustal sea propensa a la interrupción por una multitud de tratamientos médicos, lo que a su vez afecta gravemente la calidad de vida. Por lo tanto, estudiar este proceso en el contexto del tratamiento farmacológico es vital para comprender si y cómo se ven afectadas la función progenitora del gusto y la producción de CVR. Dadas las preocupaciones éticas y la disponibilidad limitada de tejido gustativo humano, los modelos de ratón, que tienen un sistema de sabor similar al de los humanos, se utilizan comúnmente. En comparación con los métodos in vivo, que consumen mucho tiempo, son costosos y no susceptibles de estudios de alto rendimiento, los organoides linguales murinos pueden permitir que los experimentos se ejecuten rápidamente con muchas réplicas y menos ratones. Aquí, se han adaptado protocolos publicados anteriormente y se presenta un método estandarizado para generar organoides del gusto a partir de células progenitoras del gusto aisladas de la papila circunvalada (CVP) de ratones adultos. Las células progenitoras gustales en el CVP expresan LGR5 y se pueden aislar a través de la clasificación celular activada por fluorescencia EGFP (FACS) de ratones portadores de un alelo Lgr5EGFP-IRES-CreERT2. Las células clasificadas se enchan en un sistema de cultivo 3D basado en gel de matriz y se cultivan durante 12 días. Los organoides se expanden durante los primeros 6 días del período de cultivo a través de la proliferación y luego entran en una fase de diferenciación, durante la cual generan los tres tipos de células gustales junto con las células epiteliales no gustales. Los organoides se pueden cosechar al madurar en el día 12 o en cualquier momento durante el proceso de crecimiento para la expresión de ARN y el análisis inmunohistoquímico. La estandarización de los métodos de cultivo para la producción de organoides linguales a partir de células madre adultas mejorará la reproducibilidad y hará avanzar los organoides linguales como una poderosa herramienta de detección de drogas en la lucha para ayudar a los pacientes que experimentan disfunción del gusto.
En roedores, las papilas gustativas linguales se alojan en papilas fungiformes distribuidas anteriormente, papilas foliadas bilaterales posteriormente, así como una sola papila circunvalada (CVP) en la línea media posterodorsal de la lengua1. Cada papila gustativa está compuesta por 50-100 células receptoras del gusto (TRC) de corta duración y rápida renovación, que incluyen células de soporte tipo I similares a las gliales, células tipo II que detectan dulce, amargo y umami, y células tipo III que detectan agrias2,3,4. En el CVP de ratón, las células madre LGR5+ a lo largo de la lámina basal producen todos los tipos de TRC, así como las células epiteliales no gustales5. Al renovar el linaje del gusto, las células hijas LGR5 se especifican primero como células precursoras del gusto postmitótico (células tipo IV) que entran en una papila gustativa y son capaces de diferenciarse en cualquiera de los tres tipos deCVR 6. La rápida rotación de los TRP hace que el sistema de sabor sea susceptible a la interrupción por tratamientos médicos, incluida la radiación y ciertas terapias farmacológicas7,8,9,10,11,12,13. Por lo tanto, estudiar el sistema de sabor en el contexto de la regulación de las células madre del gusto y la diferenciación de la CVR es vital para comprender cómo mitigar o prevenir la disfunción del gusto.
Los ratones son un modelo tradicional para los estudios in vivo en la ciencia del gusto, ya que tienen un sistema de sabor organizado de manera similar a los humanos14,15,16. Sin embargo, los ratones no son ideales para estudios de alto rendimiento, ya que son costosos de mantener y requieren mucho tiempo para trabajar. Para superar esto, en los últimos años se han desarrollado métodos de cultivo de organoides in vitro. Los organoides del gusto se pueden generar a partir de tejido CVP nativo, un proceso en el que los organoides brotan a partir del epitelio CVP aislado de ratón cultivado ex vivo17. Estos organoides muestran un epitelio multicapa consistente con el sistema de sabor in vivo. Una forma más eficiente de generar organoides que no requiere cultivo cvP ex vivo fue desarrollada por Ren etal. en 201418. Adaptando los métodos y medios de cultivo desarrollados por primera vez para cultivar organoides intestinales, aislaron células progenitoras individuales de Lgr5-GFP+ de CVP de ratón y las enchaparon en gel de matriz19. Estas células individuales generan organoides linguales que proliferan durante los primeros 6 días de cultivo, comienzan a diferenciarse alrededor del día 8, y al final del período de cultivo contienen células epiteliales no gustales y los tres tipos deCVR 18,20. Hasta la fecha, se han publicado múltiples estudios que utilizan el sistema modelo de organoideslinguales 17,18,20,21,22; sin embargo, los métodos y las condiciones de cultivo utilizados para generar estos organoides varían entre las publicaciones (Tabla suplementaria 1). Por lo tanto, estos métodos se han ajustado y optimizado aquí para presentar un protocolo estandarizado detallado para el cultivo de organoides linguales derivados de LGR5+ progenitores de CVP de ratón adulto.
Los organoides linguales proporcionan un modelo único para estudiar los procesos biológicos celulares que impulsan el desarrollo y la renovación de las células gustales. A medida que las aplicaciones de los organoides linguales se expanden y más laboratorios avanzan hacia la utilización de modelos organoides in vitro, es importante que el campo se esfuerce por desarrollar y adoptar protocolos estandarizados para mejorar la reproducibilidad. El establecimiento de organoides linguales como una herramienta estándar dentro de la ciencia del gusto permitiría estudios de alto rendimiento que separan cómo las células madre individuales generan las células diferenciadas del sistema de sabor adulto. Además, los organoides linguales podrían emplearse para detectar rápidamente los medicamentos en busca de posibles impactos en la homeostasis del gusto, que luego podrían investigarse más a fondo en modelos animales. En última instancia, este enfoque mejorará los esfuerzos para diseñar terapias que mejoren la calidad de vida de los futuros receptores de medicamentos.
Todos los procedimientos con animales se realizaron en una instalación acreditada por AAALAC de conformidad con la Guía para el Cuidado y Uso de Animales de Laboratorio, la Ley de Bienestar Animal y la Política de Servicio de Salud Pública, y fueron aprobados por el Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales (IACUC) en el Campus Médico Anschutz de la Universidad de Colorado. Los ratones Lgr5EGFP-IRES-CreERT2 utilizados en este protocolo son de The Jackson Laboratory, Stock No. 008875.
NOTA: Los siguientes pasos deben completarse antes de comenzar para garantizar una progresión suave y oportuna del protocolo: establecer el baño de agua a 37 ° C, configurar la centrífuga a 4 ° C, hacer soluciones enzimáticas de inyección y disociación de las soluciones de stock de 10 mg / ml de dispasa, colagenasa y elastasa (consulte la Tabla de materiales),eliminar el gel de matriz del congelador de -20 ° C (~ 750 μL necesario para una placa de 48 pozos) y descongelar sumergiendo el vial en hielo para en un al menos 3-4 h, tubos de microcentrífuga pre-recubrimiento en FBS sin diluir balanceándose suavemente a temperatura ambiente durante al menos 30 min (dos tubos de 2 ml para la recolección de tejidos, dos tubos de 1,5 ml para células disociadas y un tubo de 1,5 ml para la recolección de células individuales del clasificador celular; elimine el exceso de FBS antes de su uso).
1. Aislamiento del epitelio CVP
NOTA: Para obtener suficientes células LGR5+ para una placa completa de 48 pomos, recoja tres CVP Lgr5-EGFP en el mismo tubo y procese simultáneamente. Es importante destacar que cosecha y procesa el CVP de al menos un compañero de camada de tipo silvestre en paralelo en un tubo separado y utilícelo como un control de gating para establecer los parámetros de FACS (consulte Resultados representativos).
2. Disociación del epitelio CVP
NOTA: La disociación del epitelio CVP y el chapado se representan gráficamente en la Figura 2.
3. Recubrimiento de células Lgr5-EGFP
4. Mantenimiento de organoides
NOTA: Los organoides se cultivan en medios organoides convencionales (WENR) que comprenden EGF recombinante y 50% de medios acondicionados que contienen Wnt3a, Noggin y R-spondin23. Los fármacos A8301 y SB202190 se agregan durante los primeros 6 días del período de cultivo para optimizar el crecimiento (WENRAS media) (Figura 5), luego se eliminan para promover la diferenciación (WENR media)20. Y27632 se agrega durante los primeros 2 días de cultivo para promover la supervivencia. Las condiciones de los medios en relación con la línea de tiempo de la cultura se presentan en la Figura 4.
5. Procesamiento de ARN
6. Inmunohistoquímica
Los ratones tienen un CVP, ubicado posteriormente en la lengua, del cual se pueden aislar células madre LGR5+ (Figura 1A,caja negra). La inyección de una solución enzimática debajo y alrededor de la CVP(Figura 1B)da como resultado una ligera hinchazón del epitelio y la digestión del tejido conectivo. Se logra una digestión suficiente después de una incubación de 33 minutos, lo que permite una fácil separación del epitelio C...
Aquí se informa que es un método eficiente y fácilmente repetible para cultivar, mantener y procesar organoides linguales derivados de células madre gustales de ratones adultos. Se encontró que el uso de tres CVP de ratones Lgr5-EGFP de 8 a 20 semanas de edad es suficiente para obtener ~ 10,000 células GFP+ para uso experimental, lo que resulta en 50 pomos chapados a una densidad de 200 células por pozo en placas de 48 pomos. La eliminación de los epitelios de zanja CVP se optimiza inyectando ...
Los autores no tienen nada que revelar.
Los autores desean agradecer al Dr. Peter Dempsey y Monica Brown (University of Colorado Anschutz Medical Campus Organoid and Tissue Modeling Shared Resource) por proporcionar medios condicionados por WNR y discusiones valiosas. También agradecemos a los Recursos Compartidos de Tecnologías Celulares y Citometría de Flujo del Centro de Cáncer de la Universidad de Colorado, especialmente a Dmitry Baturin, por su experiencia en clasificación celular. Este trabajo fue financiado por: NIH/NIDCD R01 DC012383, DC012383-S1, DC012383-S2, y NIH/NCI R21 CA236480 a LAB, y R21DC016131 y R21DC016131-02S1 a DG, y F32 DC015958 a EJG.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Antibodies | |||
Alexa Fluor 546 Donkey anti Goat IgG | Molecular Probes | A11056, RRID: AB_142628 | 1:2000 |
Alexa Fluor 546 Goat anti Rabbit IgG | Molecular Probes | A11010, RRID:AB_2534077 | 1:2000 |
Alexa Fluor 568 Goat anti Guinea pig IgG | Invitrogen | A11075, RRID:AB_2534119 | 1:2000 |
Alexa Fluor 647 Donkey anti Rabbit IgG | Molecular Probes | A31573, RRID:AB_2536183 | 1:2000 |
Alexa Fluor 647 Goat anti Rat IgG | Molecular Probes | A21247, RRID:AB_141778 | 1:2000 |
DAPI (for FACS) | Thermo Fischer | 62247 | |
DAPI (for immunohistochemistry) | Invitrogen | D3571, RRID:AB_2307445 | 1:10000 |
Goat anti-CAR4 | R&D Systems | AF2414, RRID:AB_2070332 | 1:50 |
Guinea pig anti-KRT13 | Acris Antibodies | BP5076, RRID:AB_979608 | 1:250 |
Rabbit anti-GUSTDUCIN | Santa Cruz Biotechnology Inc. | sc-395, RRID:AB_673678 | 1:250 |
Rabbit anti-NTPDASE2 | CHUQ | mN2-36LI6, RRID:AB_2800455 | 1:300 |
Rat anti-KRT8 | DSHB | TROMA-IS, RRID: AB_531826 | 1:100 |
Equipment | |||
2D rocker | Benchmark Scientific Inc. | BR2000 | |
3D Rotator | Lab-Line Instruments | 4630 | |
Big-Digit Timer/Stopwatch | Fisher Scientific | S407992 | |
Centrifuge | Eppendorf | 5415D | |
CO2 tank | Airgas | CD USP50 | |
FormaTM Series 3 Water Jackeed CO2 Incubator | Thermo Scientific | 4110 | 184 L, Polished Stainless Steel |
Incucyte | Sartorius | Model: S3 | Cancer Center Cell Technologies Shared Resource, University of Colorado Anschutz Medical Campus |
MoFlo XDP100 | Cytomation Inc | Model: S13211997 | Gates Center Flow Cytometry Core, University of Colorado Anschutz Medical Campus |
Orbital Shaker | New Brunswick Scientific | Excella E1 | |
Real-Time PCR System | Applied Biosystems | 4376600 | |
Refrigerated Centrifuge | Eppendorf | 5417R | |
Spectrophotometer | Thermo Scientific | ND-1000 | |
Stereomicroscope | Zeiss | Stemi SV6 | |
Thermal Cycler | Bio-Rad | 580BR | |
Vortex | Fisher Scientific | 12-812 | |
Water bath | Precision | 51220073 | |
Media | |||
A83 01 | Sigma | SML0788-5MG | Stock concentration 10 mM, final concentration 500 nM |
Advanced DMEM/F12 | Gibco | 12634-010 | |
B27 Supplement | Gibco | 17504044 | Stock concentration 50X, final concentration 1X |
Gentamicin | Gibco | 15750-060 | Stock concentration 1000X, final concentration 1X |
Glutamax | Gibco | 35050061 | Stock concentration 100X, final concentration 1X |
HEPES | Gibco | 15630080 | Stock concentration 100X, final concentration 1X |
Murine EGF | Peprotech | 315-09-1MG | Stock concentration 500 µg/mL, final concentration 50 ng/mL |
Murine Noggin | Peprotech | 250-38 | Stock concentration 50 µg/mL, final concentration 25 ng/mL |
N-acetyl-L-cysteine | Sigma | A9165 | Stock concentration 0.5 M, final concentration 1 mM |
Nicotinamide | Sigma | N0636-100g | Stock concentration 1 M, final concentration 1 mM |
Pen/Strep | Gibco | 15140-122 | Stock concentration 100X, final concentration 1X |
Primocin | InvivoGen | ant-pm-1 | Stock concentration 500X, final concentration 1X |
SB202190 | R&D Systems | 1264 | Stock concentration 10 mM, final concentration 0.4 µM |
WRN Conditioned media | Received from Dempsey Lab (AMC Organoid and Tissue Modeling Share Resource). Derived from L-WRN (ATCC® CRL-3276™) cells | ||
Y27632 dihydochloride 10ug | APExBIO | A3008-10 | Stock concentration 10 mM, final concentration 10 µM |
Other | |||
1 ml TB Syringe | BD Syringe | 309659 | |
2-Mercaptoethanol, min. 98% | Sigma | M3148-25ML | β-mercaptoethanol |
2.0 mL Microcentrifuge Tubes | USA Scientific | 1420-2700 | |
48-well plates | Thermo Scientific | 150687 | |
5 3/4 inch Pasteur Pipets | Fisherbrand | 12-678-8A | |
Albumin from bovine serum (BSA) | Sigma Life Science | A9647-100G | |
Buffer RLT Lysis buffer | QIAGEN | 1015750 | |
Cell Recovery Solution | Corning | 354253 | |
Cohan-Vannas Spring Scissors | Fine Science Tools | 15000-02 | |
Collagenase from Clostridium histolyticum, type I | Sigma Life Science | C0130-1G | |
Cultrex RGF BME, Type 2, Pathclear | R&D Systems | 3533-005-02 | Matrigel |
Dispase II (neutral protease, grade II) | Sigma-Aldrich (Roche) | 4942078001 | |
Disposable Filters | Sysmex | 04-0042-2316 | |
Dulbecco’s Phosphate Buffered Saline pH 7.4 (1X) (Ca2+ & Mg2+ free) | Gibco | 10010-023 | |
Dulbecco’s Phosphate Buffered Saline with Ca2+ & Mg2+ | Sigma Life Sciences | D8662-500ML | |
Dumont #5 Forceps | Fine Science Tools | 11252-30 | |
EDTA, 0.5M (pH 8.0) | Promega | V4231 | |
Elastase Lyophilized | Worthington Biochemical | LS002292 | |
Extra Fine Bonn Scissors | Fine Science Tools | 14084-08 | |
Fetal Bovine Serum (FBS) | Gibco | 26140-079 | |
Fluoromount G | SouthernBiotech | 0100-01 | |
HEPES Solution | Sigma Life Science | H3537-100ML | |
HyClone Tryspin 0.25% + EDTA | Thermo Scientific | 25200-056 | |
iScript cDNA Synthesis Kit | Bio-Rad | 1706691 | |
Modeling Clay, Gray | Sargent Art | 22-4084 | |
Needle | BD Syringe | 305106 | |
Normal Donkey Serum | Jackson ImmunoResearch | 017-000-121 | |
Normal Goat Serum | Jackson ImmunoResearch | 005-000-121 | |
Paraformaldehyde | Sigma-Aldrich | 158127 | |
PowerSYBR Green PCR Master Mix | Applied Biosystems | 4367659 | |
RNeasy Micro Kit | QIAGEN | 74004 | |
Safe-Lock Tubes 1.5 mL | Eppendorf | 022363204 | |
Sodium Chloride | Fisher Chemical | 7647-14-5 | |
Sodium Phosphate dibasic anhydrous | Fisher Chemical | 7558-79-4 | |
Sodium Phosphate monobasic anhydrous | Fisher Bioreagents | 7558-80-7 | |
SuperFrost Plus Microscope Slides | Fisher Scientific | 12-550-15 | |
Surgical Scissors - Sharp | Fine Science Tools | 14002-14 | |
Triton X-100 | Sigma Life Science | T8787-100ML | |
VWR micro cover glass | VWR | 48366067 | 22x22mm |
Solicitar permiso para reutilizar el texto o las figuras de este JoVE artículos
Solicitar permisoThis article has been published
Video Coming Soon
ACERCA DE JoVE
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. Todos los derechos reservados