Method Article
Ce protocole décrit une méthode d’une journée pour l’isolement des cellules épithéliales des trompes de Fallope humaines. Les cellules épithéliales isolées peuvent être plaquées en culture bidimensionnelle (2D) ou dissociées en suspensions unicellulaires et utilisées dans des expériences en aval, y compris la cytométrie en flux et le séquençage de l’ARN unicellulaire.
Les trompes de Fallope humaines sont intrinsèques à la reproduction. Le but des trompes de Fallope est de permettre le transit des spermatozoïdes, de l’ovule et, si la fécondation réussit, de l’embryon. Les cellules épithéliales qui tapissent la surface interne des trompes de Fallope font partie intégrante des processus normaux et anormaux des trompes de Fallope, y compris l’initiation de la maladie. Après la ménopause, les trompes de Fallope cessent d’avoir un rôle important dans le corps et la composition des cellules intra-épithéliales change. Nous décrivons une méthode dans laquelle ces cellules épithéliales peuvent être isolées à partir de trompes de Fallope fraîches avec une contamination minimale des cellules stromales dans une suspension unicellulaire. Ces cellules peuvent être cultivées en culture ou utilisées pour des analyses plus approfondies telles que la cytométrie en flux et le séquençage de l’ARN sur cellule unique. Ce protocole d’isolement peut être réalisé en 4 à 6 h et produit des cellules viables qui peuvent être utilisées pour une analyse en aval immédiat. Ce protocole efficace facilite l’isolement des cellules épithéliales des trompes de Fallope avec une population épithéliale enrichie.
Les trompes de Fallope sont constituées de plusieurs parties. De l’ovaire à l’utérus, la trompe de Fallope est composée des fimbriae, de l’ampoule, de l’isthme et de la partie intramurale. Les fimbriae s’étendent à partir de l’extrémité de la trompe de Fallope où elles saisissent l’ovule libéré par l’ovaire. L’ovule se déplace ensuite à travers l’ampoule, où il est le plus susceptible d’être fécondé, jusqu’à l’isthme et enfin est transféré à l’utérus par la partie intra-muros1. La muqueuse la plus interne de la trompe de Fallope qui facilite le transport de l’ovule est constituée d’une couche d’épithélium luminal, comprenant des cellules ciliées et sécrétoires. Les cellules ciliées ont tendance à être plus concentrées au niveau des fimbriae2. Ils jouent un rôle essentiel dans le déplacement physique de l’ovule à travers la trompe de Fallope, de l’ovaire à l’utérus. Leurs appendices permettent aux cellules ciliées non seulement de faire avancer l’ovule, mais aussi d’éliminer le stress génotoxique après l’ovulation3.
Les cellules épithéliales sécrétoires de la trompe de Fallope sécrètent un liquide qui aide à la nutrition et à l’assemblage des gamètes4. La proportion de cellules ciliées et sécrétoires le long de l’épithélium de la trompe de Fallope diffère dans l’état post-ménopausique avec une diminution des cellules ciliées car la trompe de Fallope ne remplit plus une fonction critique dans le transport5. De plus, en l’absence d’œstrogènes, on pense que les trompes de Fallope deviennent des résidusde 1,6. Cette perte de cellules ciliées dans la trompe de Fallope est supposée augmenter le risque de développer des carcinomes séreux7. De plus, on pense que les cellules épithéliales sécrétoires des trompes de Fallope donnent lieu à des lésions de carcinome intra-épithélial tubaire séreux (STIC), un précurseur bien connu du sous-type le plus agressif de cancers de l’ovaire tubulaire, le carcinome séreux de haut grade 7,8.
Le but de ce protocole est d’isoler les cellules épithéliales des trompes de Fallope humaines et de les dissocier en suspensions unicellulaires. Ce protocole permet d’obtenir une population épithéliale unicellulaire enrichie qui peut être utilisée pour de nombreuses analyses. Comme le montre ce manuscrit, nous avons effectué une analyse par cytométrie en flux et plaqué des cellules en 2D après isolement. L’analyse par cytométrie en flux démontre la présence de cellules uniques, qui sont pour la plupart viables et de nature épithéliale. Dans ces analyses, nous avons inclus quatre marqueurs, e506 pour la viabilité, EpCAM pour les cellules épithéliales, CD45 pour les cellules immunitaires et CD10 pour les cellules stromales. Les cellules mortes ont été exclues à l’aide du marqueur de viabilité e506, et les cellules immunitaires ont été exclues à l’aide de CD45. Il est possible que la suspension ait une population de cellules immunitaires ; cependant, pour obtenir une population relativement pure de cellules épithéliales, les cellules CD45 positives peuvent être appauvries à l’aide d’un kit de déplétion CD45. De plus, lorsqu’elles sont mises en culture, les cellules CD45-positives ne prolifèrent souvent pas. Les cellules isolées par cette méthode et cultivées en 2D montrent des populations épithéliales adhérentes de type pavé. Cette méthode peut être utilisée pour générer des préparations cellulaires, qui peuvent être développées dans des banques d’ARN unicellulaires.
La recherche visant à définir la lignée cellulaire des épithéliums des trompes de Fallope, les altérations de ces lignées au cours des différentes phases de la vie reproductive et les événements déclencheurs conduisant à une transformation et à une genèse malignes est devenue plus importante au cours des quatre dernières années 6,9,10,11,12 . Ce protocole profitera considérablement à la recherche dans ce domaine en fournissant un moyen efficace d’isoler les épithéliums des trompes de Fallope et de les transformer en cellules uniques.
Ce protocole a été adapté d’une méthode d’isolement de cellules épithéliales utérines décrite précédemment13,14. Des échantillons frais de trompes de Fallope anonymisées ont été prélevés selon notre protocole #10-0727 approuvé par l’IRB de l’Université de Californie à Los Angeles (UCLA) et digérés en une suspension unicellulaire dans un délai d’environ 4 à 6 heures.
1. Prélèvement et préparation des trompes de Fallope
2. Isolement et dissociation des cellules épithéliales
3. Digestion en suspension unicellulaire
4. Coloration par cytométrie en flux
5. Collecte de données de cytométrie en flux
6. Immunocytochimie
Nous avons inclus sept collections de trompes de Fallope où nous avons isolé une population de cellules épithéliales enrichie (figure 2A et figure supplémentaire S1A). Pour évaluer la viabilité et l’enrichissement en cellules épithéliales de cette méthode de suspension unicellulaire, une cytométrie en flux a été réalisée. Pour mesurer la viabilité cellulaire, les cellules ont été colorées avec le marqueur de viabilité, e506. Cela a également permis d’éliminer tous les débris et cellules mortes lors de l’analyse.
Pour déterminer la composition des cellules isolées par cette méthode, les échantillons ont été colorés à l’aide d’un marqueur de cellules épithéliales (EpCAM), d’un marqueur de cellules stromales (CD10) et d’un marqueur de cellules immunitaires (CD45). Comme le montre la figure 2B, nous avons isolé une population de cellules épithéliales viable et enrichie à partir de tissus de trompes de Fallope. La viabilité de l’échantillon était en moyenne de 82 %. Pour tous les échantillons, après avoir éliminé les cellules CD45 positives, nous avons observé une population de cellules épithéliales enrichie, les cellules positives à EpCAM représentant en moyenne 80 % de l’échantillon. Il y a eu une certaine contamination des cellules stromales, mais seulement 7,8 % en moyenne. La figure 2C montre des cellules isolées en 2D 4 à 6 jours après le placage. Il est évident que les cellules épithéliales ont été isolées car elles formaient des amas cohérents et adhérents ressemblant à des pavés. Dans la figure supplémentaire S1B, les cellules ont été mises en boîte après isolement et cultivées pendant 2 à 6 jours. L’immunocytochimie a été utilisée pour caractériser les cellules en croissance. La plupart des cellules de la culture étaient positives pour EpCAM et le marqueur cellulaire sécrétoire, PAX8. Seules quelques cellules ont été identifiées comme positives à la vimentine. Des cellules ciliées ont été observées en culture, comme le montre la vidéo supplémentaire S1.
Figure 1 : Schéma expérimental. (A) Les trompes de Fallope sont acquises. (B) L’excès de graisse et de tissu conjonctif est enlevé. (C) Les tubes sont coupés en morceaux de ~3-5 mm. (D) Les morceaux sont lavés dans du PBS, puis incubés dans de l’EDTA 2x pendant 5 min, et incubés dans de la trypsine à 1 % pendant 40 min à 4 °C. (E) À l’aide de deux paires de pinces, l’une pour tenir et l’autre pour pousser, expulsez les cellules épithéliales des morceaux de la trompe de Fallope. (F) Transférez les cellules dans un tube de 15 ml, tournez et comptez. (G) Remettre en suspension dans le DMEM, la collagénase et la DNase. Digestion pendant 30-45 min. (H) Filtrer avec une passoire de 100 μm. (I) Récolte par centrifugation et comptage. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Figure 2 : Caractérisation de cellules épithéliales isolées. (A) Tableau des informations cliniques du patient et des résultats de la cytométrie en flux. (B) Une cytométrie en flux a été réalisée après l’isolement pour montrer qu’une population enrichie de cellules épithéliales (EpCAM-positive) avait été isolée. Le contrôle négatif de l’isotype est indiqué en noir et le résultat de l’expérience est indiqué en rose. (C) Les cellules ont été placées après isolement. Les photos ont été prises 4 à 6 jours après le placage. Barres d’échelle = 100 μm. Abréviations : AUB = Saignement utérin anormal ; EIN = Néoplasie intra-épithéliale de l’endomètre. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Figure supplémentaire S1 : Caractérisation supplémentaire de cellules épithéliales isolées en culture. (A) Tableau des informations cliniques sur le patient. (B) Des cellules isolées ont été cultivées et colorées pour EpCAM, un marqueur cellulaire sécrétoire (PAX8) et un marqueur cellulaire stromal (Vimentin) 2 à 6 jours après le placage pour caractériser le type de cellule en culture. Barres d’échelle = 50 μm. Abréviations : EIN : Néoplasie intra-épithéliale de l’endomètre ; DAPI = 4',6-diamidino-2-phénylindole. Veuillez cliquer ici pour télécharger cette figure.
Vidéo supplémentaire S1 : Une vidéo montrant des cellules ciliées en train de battre a été prise à un grossissement de 30x pour montrer les cellules ciliées en culture. Veuillez cliquer ici pour télécharger cette vidéo.
L’étude de l’épithélium des trompes de Fallope suscite un intérêt considérable, car les trompes de Fallope jouent un rôle important dans la reproduction et sont le site d’origine de la plupart des HGSOC. À cette fin, de nombreux chercheurs ont décrit des protocoles permettant d’isoler les cellules des trompes de Fallope dans des modèles humains et murins10,11,12,15,16,17,18,19,20,21. La méthode que nous décrivons pour extraire et enrichir les cellules épithéliales des trompes de Fallope s’ajoute aux protocoles existants d’isolement des cellules des trompes de Fallope. Bien qu’il existe des chevauchements au sein de ces protocoles, il existe deux types généraux de méthodes signalées chez la souris et chez l’homme. La première consiste à hacher et à digérer par voie enzymatique l’ensemble de la trompe de Fallope qui donne une suspension cellulaire totale 10,12,15,16,17. La seconde consiste à muer avec agitation ou grattage, ce qui donne des feuilles de tissu 11,18,19,20,21. Les deux méthodes permettent d’analyser les cellules épithéliales via des expériences en aval telles que la cytométrie en flux, le séquençage et la culture in vitro. Un avantage majeur de notre méthode est que le protocole produit une population de cellules de trompes de Fallope qui sont déjà enrichies pour les cellules épithéliales par la digestion enzymatique et les étapes de poussée mécaniques. Cette population enrichie en épithéliums peut être digérée davantage, ce qui donne une suspension unicellulaire qui peut être utilisée pour de nombreuses applications telles que la cytométrie en flux, la culture 2D, l’immunocytochimie et le séquençage de l’ARN unicellulaire.
Les principales étapes qui ont un impact sur le rendement cellulaire comprennent la durée pendant laquelle les fragments de la trompe de Fallope incubent dans 1 % de trypsine/HBSS et de DMEM/DNase. Une surincubation dans l’une ou l’autre solution dégradera les cellules et diminuera considérablement la viabilité des cellules. Cependant, un temps d’incubation insuffisant inhibera la capacité du chercheur à expulser de nombreuses cellules épithéliales au cours de l’étape 2.6 du protocole, car elles continueront d’adhérer les unes aux autres. Il est également important d’utiliser une solution de trypsine à 1 %, car des concentrations plus faibles et plus élevées de solutions de trypsine réduisent le rendement de cellules épithéliales viables des trompes de Fallope. En combinant l’isolement chimique et mécanique et une étape de digestion (étape 3.1 du protocole), nous pouvons raccourcir de manière exponentielle la période nécessaire pour passer d’une suspension tissulaire à une suspension unicellulaire. Cela garantit une bonne viabilité et le temps nécessaire pour effectuer l’analyse en aval le même jour.
À l’étape 1.4 du protocole, il est essentiel de s’assurer que les morceaux de trompe de Fallope coupés ont une épaisseur de 3 à 5 mm. Si les morceaux sont trop gros, il sera difficile d’effectuer l’étape 2.7 du protocole et finira par diminuer le rendement cellulaire car un temps d’incubation plus long dans DMEM/DNase sera nécessaire.
Bien que la suspension cellulaire soit enrichie pour les cellules épithéliales, la contamination des cellules stromales est inévitable. Si la préparation doit être constituée de cellules purement épithéliales, le tri à l’aide de la cytométrie en flux et des marqueurs que nous avons décrits peut être effectué pour isoler les cellules épithéliales et épuiser les cellules stromales.
Des trompes de Fallope post-ménopausées ont été utilisées dans cette étude. Cependant, cette méthode a été utilisée avec succès dans notre laboratoire sur les trompes de Fallope préménopausées. La principale différence entre les trompes de Fallope préménopausiques et postménopausiques est la composition des cellules épithéliales ciliées et sécrétoires1. Ce protocole fonctionne pour tous les stades de reproduction.
Ce protocole efficace facilitera l’étude des types cellulaires de l’épithélium de la trompe de Fallope, y compris la délimitation des lignées cellulaires, leurs changements dynamiques pendant les cycles de reproduction ainsi qu’après la ménopause, et leur rôle dans l’initiation du cancer de l’ovaire séreux de haut grade.
Les auteurs n’ont aucun conflit d’intérêts à déclarer.
Les auteurs Ruegg L, James-Allan LB et DiBernardo G sont partiellement soutenus par les projets 1I01BX006019-01A2 de la Greater Los Angeles Veterans Association et I01BX006411-01 à Memarzadeh S. L’auteur Ochoa C est soutenu par UCLA Eli et Edythe Broad Center of Regenerative Medicine and Stem Cell Research Rose Hills Foundation Graduate Scholarship Training Program. Nous tenons à remercier le Translational Pathology Core Laboratory de l’UCLA, et plus particulièrement Ko Kiehle et Chloe Yin, pour leur aide dans l’approvisionnement en tissus. Nous tenons également à remercier Ken Yamauchi et le noyau de microscopie du BSCRC pour leur aide en matière d’imagerie. La figure 1 a été créée avec BioRender.com (numéro d’accord JL27QWDYNT). Enfin, nous tenons à remercier Felicia Cordea et la plateforme de cytométrie en flux du BSCRC pour leur aide en cytométrie en flux.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
1% Trypsin | Thermo Scientific | J63993.09 | |
100 µm Cell Strainer | Corning | 431752 | |
4% Paraformaldehyde | Electron Microscopy Sciences | 15710-S | |
5 mL round bottom tubes | Corning | 352008 | |
60 mm cell culture plate | Corning | CLS430589-500EA | |
6-well Cell Culture Plate | Corning | 353046 | |
Anti-CD10 | BioLegend | 312212 | |
Anti-CD326 (Ep-CAM) | BioLegend | 324218 | |
Anti-CD45 | BioLegend | 304026 | |
Anti-EpCAM | Abcam | ab223582 | |
Anti-IgG2a PerCP | BioLegend | 400250 | |
Anti-PAX8 | Sigma-Aldrich | 363M-15 | |
Anti-Vimentin | Agilent Technologies | M072501-2 | |
Chamber Slide System | Thermo Scientific | 154917PK | |
Collagenase | Thermo Scientific | 17100017 | |
DMEM | Thermo Scientific | 10569-010 | |
DNase I | Sigma | 10104159001 | |
EDTA | Sigma | 3690 | |
eFluor 506 | Invitrogen | 65-0866-14 | |
FBS | Sigma | F2442 | |
Fine point forceps | VWR | 102091-526 | Any finepoint forceps of your choice will work |
Fixable Viability Dye eFluor 506 | Invitrogen | 65-0866-14 | |
FlowJo software version 9 | BD Biosciences | Data analysis software | |
GlutaMAX | Gibco | 35050-061 | |
HBSS | Thermo Scientific | 14175-095 | |
MACSQuant Analyzer 10 flow cytometer | Miltenyi Biotec | ||
MACSQuant Calibration Beads | Miltenyi Biotec | 130-093-607 | |
Mammocult | Stemcell Technologies | 5620 | |
Normal Goat Serum | Fisher Scientific | PI31873 | |
PBS | Thermo Scientific | 14190-144 | |
Penicillin-Streptomyocin | Gibco | 15140-122 | |
PerCP Conjugated CD45 | BioLegend | 304026 | |
Red Blood Cell lysis buffer | Tonbo Biosciences | TNB-4300-L100 | |
Triton X-100 | Thermo Scientific | BP151-100 | |
Vannas-Tubingen Spring Scissors | Fine Science Tools | 15003-08 | |
VECTASHIELD with DAPI | Fisher Scientific | NC9524612 |
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