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Method Article
En este trabajo se presenta un protocolo para aislar y cultivar células madre epiteliales endometriales (reESCs) de rata, generando organoides endometriales de rata. Este método facilita los estudios in vitro de las enfermedades endometriales, permitiendo la edición génica y otras manipulaciones celulares.
Los organoides endometriales ofrecen información valiosa sobre el desarrollo y la fisiopatología de las enfermedades endometriales y sirven como plataformas para las pruebas de fármacos. Si bien se han desarrollado organoides endometriales humanos y de ratón, la investigación sobre los organoides endometriales de rata sigue siendo limitada. Dado que las ratas pueden simular mejor ciertas patologías endometriales, como las adherencias intrauterinas, este estudio tuvo como objetivo establecer organoides endometriales en ratas. Presentamos un protocolo detallado para el aislamiento y cultivo de células madre epiteliales endometriales de rata (reESCs) y la generación de organoides endometriales de rata. Utilizando un medio de expansión de reESCs refinado, aislamos con éxito y expandimos de manera estable las reESC, demostrando su potencial de cultivo a largo plazo. Los organoides generados por reESC exhibieron características estructurales y funcionales típicas del endometrio, incluida la capacidad de respuesta hormonal. Nuestros resultados mostraron que los organoides endometriales de rata podían cultivarse a largo plazo con proliferación estable, manteniendo la estructura glandular, la polaridad celular y las características funcionales del epitelio endometrial. Este novedoso modelo de organoide endometrial derivado de ratas proporciona una valiosa plataforma para estudiar las enfermedades endometriales y probar intervenciones terapéuticas, con posibles aplicaciones en varias especies de mamíferos.
El endometrio, un tejido versátil y regenerativo en el cuerpo humano, experimenta una muda, regeneración y diferenciación periódicas bajo la influencia de lashormonas ováricas. Las anomalías en el endometrio están relacionadas con diversas enfermedades del sistema reproductivo femenino, como la endometriosis, el cáncer de endometrio y la infertilidad2. La falta de modelos de investigación fiables para el endometrio dificulta los estudios en profundidad de la patogenia, el diagnóstico clínico y el tratamiento de estas enfermedades. Si bien las líneas celulares y los modelos animales se utilizan comúnmente para la investigación endometrial, desafíos como la inestabilidad fenotípica en las líneas celulares, las diferencias entre especies en modelos animales y otras limitaciones dificultan la replicación de la compleja estructura fisiológica y los cambios funcionales dinámicos en el endometrio humano.
Los organoides son estructuras tridimensionales formadas por el cultivo de células madre en un entorno extracelular, que poseen capacidades de autorrenovación y autoorganización. Pueden imitar la estructura y función de los tejidos fisiológicos y patológicos y son reconocidos como modelos preclínicos de enfermedades humanas4. En 2017, se logró la construcción exitosa de organoides endometriales de ratón y humanos mediante la incorporación de tejido endometrial libre fragmentado obtenido a través de la digestión enzimática en un andamio de matriz extracelular, seguido de la adición de una mezcla de factores de crecimiento específicos y factores de señalización para el cultivo5. Los resultados demostraron que los organoides endometriales ex vivo exhiben una capacidad proliferativa estable y a largo plazo, manteniendo la estructura glandular, la polaridad celular y las características funcionales del epitelio endometrial, incluyendo la secreción de moco y la respuesta hormonal6. Sin embargo, el cultivo ex vivo de células madre adultas que forman los organoides endometriales requiere un soporte estructural similar a una glándula, lo que lleva a desafíos como la pérdida de tallo y dificultades para el paso7.
Actualmente, el cultivo de organoides endometriales se basa en el método de cultivo de digestión en bloques de tejidos. En un estudio anterior, nuestro equipo de investigación cultivó células madre epiteliales endometriales humanas durante un período prolongado in vitro utilizando un medio de cultivo primario compuesto principalmente por Y27632, que empleamos para construir organoides endometriales8. Sobre la base de este éxito, aislamos y cultivamos células madre epiteliales endometriales a partir de tejido endometrial de rata utilizando un medio de cultivo compuesto de molécula pequeña, estableciendo un sistema de cultivo in vitro a largo plazo. Además, utilizamos células madre epiteliales endometriales de rata (reESCs) para generar organoides endometriales de rata. El desarrollo de este modelo mejorará los futuros estudios in vitro e in vivo de enfermedades relacionadas con el endometrio junto con modelos de ratas.
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En este trabajo se utilizaron seis ratas Sprague-Dawley hembras de 7/8 semanas de edad con un peso de 200-250 g. Las ratas fueron alojadas en un animalario climatizado con acceso ad libitum a alimentos y agua. Todos los procedimientos experimentales con animales se llevaron a cabo de acuerdo con las Directrices Institucionales para el Cuidado y Uso de Animales de Laboratorio y fueron aprobados por la junta de revisión institucional para experimentos con animales en el Comité de Ética de Investigación del Hospital Popular de Meizhou.
La siguiente sección describe el proceso para aislar, pasar, congelar y descongelar células madre epiteliales endometriales de rata utilizando un medio de expansión de reESC refinado (REEM) compuesto principalmente por Y27632, A8301 y CHIR990217 8,9. La formulación de REEM se basa en DMEM/F12 sin suero enriquecido con concentraciones específicas de componentes clave: 10 μM Y27632, 3 μM CHIR99021 y 0,5 μM A8301. Los detalles completos sobre los componentes se pueden encontrar en la Tabla de materiales. Una vez que las ratas han sido anestesiadas con inhalación de isoflurano, se deben implementar los procedimientos posteriores descritos en la Figura 1.
1. Procedimiento quirúrgico
2. Procesamiento de tejidos
3. Cultivo a largo plazo de células madre epiteliales endometriales de rata
4. Establecimiento de organoides endometriales de rata a partir de reESCs
5. Cultivo a largo plazo de organoides endometriales de rata
6. Opcional: Transición de organoides a cultivo adherente
NOTA: El protocolo menciona un método alternativo para la obtención de reESCs de cultivo plano mediante la transición de organoides a cultivo adherente, lo que permite la reestructuración de la morfología de los organoides.
7. Cultivo secuencial de organoides con estradiol (E2) y progesterona (P4)
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Las reESCs y los organoides del útero de rata se establecieron a partir de seis ratas hembras Sprague-Dawley con un peso de entre 200 g y 250 g siguiendo el protocolo descrito en la Figura 1. Basándose en el éxito del cultivo a largo plazo de células madre epiteliales endometriales humanas, la formulación de REEM consistió principalmente en Y27632, A8301 y CHIR99021. Para estabilizar las reESCs in vitro, inicialmente aislamos células endometr...
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En este estudio, hemos descrito un método sencillo para aislar y cultivar células madre epiteliales endometriales de rata (reESC) y hemos refinado el sistema ex vivo previamente establecido para células madre epiteliales endometriales humanas8. Nuestro enfoque utiliza un medio de cultivo de molécula pequeña que contiene Y27632, A8301 y CHIR99021 como componentes principales para permitir un cultivo ex vivo estable y a largo plazo. Además, g...
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Los autores no tienen conflictos de intereses que declarar.
Este trabajo contó con el apoyo de la Fundación de Investigación Básica y Básica Aplicada de GuangDong (2023A1515110760).
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Name | Company | Catalog Number | Comments |
Anti-CD15 (SSEA-1) | Abcam | ab135377 | Rabbit, 1:200 (IHC) |
Anti-Estrogen Receptor alpha | Abcam | ab32063 | Rabbit, 1:200 (IHC) |
Anti-pan Cytokeratin | Abcam | ab7753 | Mouse, 1:250 (IHC) |
Anti-Progesterone Receptor | Abcam | ab101688 | Rabbit, 1:200 (IHC) |
Anti-Ki67 | Abcam | ab279653 | Mouse, 1:250 (IHC) |
A8301 | TargetMol | 909910-43-6 | |
β-Estradiol | Merck | E8875 | |
Cell Counting Kit-8 | Beyotime | C0038 | |
CD9 | BioLegend | 109819 | 1:20 (FC), Pacific Blue |
CD24 | BioLegend | 101806 | 1:20 (FC), FITC |
CD31 | BioLegend | 303120 | 1:20 (FC), APC |
CD45 | BioLegend | 301703 | 1:20 (FC), PE |
CHIR99021 | TargetMol | CT99021 | |
Cultrex Organoid Harvesting Solution | R&D Systems | 3700-100-01 | |
Cy3 TSA Fluorescence System Kit | APExBIO | K1051 | |
Cy5 TSA Fluorescence System Kit | APExBIO | K1052 | |
DAPI | Sigma | D9542 | 1 μg/mL |
DMEM/F-12 | Invitrogen | 11330032 | |
EpCAM | BioLegend | 369803 | 1:20 (FC), PerCP |
Fluorescein TSA Fluorescence System Kit | APExBIO | K1050 | |
Goat anti-Rabbit IgG, Alexa Fluor 488 | Invitrogen | A-11008 | 1:500 |
Goat anti-Mouse IgG, Alexa Fluor 555 | Invitrogen | A-21422 | 1:500 |
Goat Anti-rabbit IgG/HRP antibody | APExBIO | bs-0295G-HRP | |
Knockout serum replacement | Invitrogen | 10828028 | |
Matrigel | Corning | 356234 | |
PrimeScript RT Master Mix | Takara | RR063A | |
Progesterone | Merck | 57-83-0 | |
Sprague-Dawley rat | Shanghai JieSiJie Laboratory Animals Co., LTD, China | ||
SSEA-1 | BioLegend | 323047 | 1:20 (FC), APC |
TB Green Fast qPCR Mix | Takara | RR820A | |
TriZOL | Invitrogen | 15596026CN | RNA extraction |
u-Slide 8-well plates | Ibidi | 80827 | |
Y27632 | TargetMol | 146986-50-7 | |
qPCR primers of target genes | |||
Genes | Company | Sequences | |
rat GAPDH F | Sangon biotech | GACATGCCGCCTGGAGAAAC | |
rat GAPDH R | Sangon biotech | AGCCCAGGATGCCCTTTAGT | |
rat Nanog F | Sangon biotech | GACTAGCAACGGCCTGACTCA | |
rat Nanog R | Sangon biotech | CTGCAATGGATGCTGGGATA | |
rat Sox2 F | Sangon biotech | ATTACCCGCAGCAAAATGAC | |
rat Sox2 R | Sangon biotech | ATCGCCCGGAGTCTAGTTCT | |
rat Oct4 F | Sangon biotech | CCCAGCGCCGTGAAGTTGGA | |
rat Oct4 R | Sangon biotech | ACCTTTCCAAAGAGAACGCCCA GG |
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