חקר ההשפעות האפיתליאליות של דלקת מעיים במבחנה על קולונואידים מורינים מבוססים

Summary

אנו מתארים פרוטוקול המפרט את הבידוד של קריפטים המעי הגס מורין לפיתוח קולונואידים תלת ממדיים. לאחר מכן ניתן להתמיין באופן סופני בין הקולונואידים המבוססים כדי לשקף את ההרכב התאי של אפיתל המארח לפני קבלת אתגר דלקתי או הפניה להקמת חד-שכבה אפיתליאלית.

Abstract

אפיתל המעי ממלא תפקיד חיוני בבריאות האדם, ומספק מחסום בין המארח לסביבה החיצונית. שכבת תאים דינמית מאוד זו מספקת את קו ההגנה הראשון בין אוכלוסיות מיקרוביאליות וחיסוניות ומסייעת לווסת את התגובה החיסונית של המעי. הפרעה במחסום האפיתל היא סימן היכר של מחלות מעי דלקתיות (IBD) והיא מעניינת למיקוד טיפולי. מערכת תרבית המעי הגס התלת-ממדית היא מודל שימושי ביותר במבחנה לחקר דינמיקה של תאי גזע במעי ופיזיולוגיה של תאי אפיתל בפתוגנזה של IBD. באופן אידיאלי, הקמת קולונואידים מרקמת אפיתל דלקתית של בעלי חיים תהיה מועילה ביותר בהערכת ההשפעות הגנטיות והמולקולריות על מחלות. עם זאת, הראינו כי שינויים באפיתל in vivo אינם נשמרים בהכרח בקולונואידים שנוצרו מעכברים עם דלקת חריפה. כדי להתמודד עם מגבלה זו, פיתחנו פרוטוקול לטיפול בקולונואידים עם קוקטייל של מתווכי דלקת שבדרך כלל מוגברים במהלך IBD. בעוד שמערכת זו יכולה להיות מיושמת בכל מקום בתנאי תרבית שונים, פרוטוקול זה שם דגש על טיפול הן בקולונואידים מובחנים והן במונושכבות דו-ממדיות הנגזרות מקולונואידים מבוססים. בסביבת תרבית מסורתית, קולונואידים מועשרים בתאי גזע של המעי, ומספקים סביבה אידיאלית לחקר נישת תאי הגזע. עם זאת, מערכת זו אינה מאפשרת ניתוח של התכונות של הפיזיולוגיה של המעי, כגון תפקוד המחסום. יתר על כן, קולונואידים מסורתיים אינם מציעים את ההזדמנות לחקור את התגובה התאית של תאי אפיתל ממוינים סופניים לגירויים מעודדי דלקת. השיטות המוצגות כאן מספקות מסגרת ניסויית חלופית להתמודדות עם מגבלות אלה. מערכת התרבית החד-שכבתית הדו-ממדית מציעה גם הזדמנות לבדיקת תרופות טיפוליות ex vivo. שכבת תאים מקוטבת זו יכולה להיות מטופלת עם מתווכי דלקת בצד הבסיסי של התא ובמקביל עם טיפולים משוערים כדי לקבוע את התועלת שלהם בטיפול ב- IBD.

Introduction

מחלת מעי דלקתית (IBD) היא מחלה כרונית, הפוגתית והתקפית המאופיינת באפיזודות של דלקת ושקט קליני. האטיולוגיה של IBD היא רב-גורמית, אך מאפיינים אופייניים עיקריים של המחלה כוללים תפקוד מחסום פגום וחדירות מוגברת של אפיתל המעי, בנוסף למפל איתות פרו-דלקתי המופעל בתוך תא האפיתל ^1,2. מספר מודלים במבחנה ו-in vivo שימשו לשחזור תגובת האפיתל במהלך IBD, כולל תרבית תאים ומודלים של דלקת³. עם זאת, לכל המערכות הללו יש חסרונות חשובים המגבילים את יכולתן לשחזר את שינויי האפיתל במהלך IBD⁴. רוב קווי התאים המשמשים לחקר IBD עוברים טרנספורמציה, יש להם את היכולת ליצור mono....

Protocol

כל הניסויים ברקמות מורין המתוארים כאן אושרו על ידי מועצת הביקורת המוסדית באוניברסיטת פיטסבורג ונערכו בהתאם להנחיות שנקבעו על ידי הוועדה למחקר וטיפול בבעלי חיים באוניברסיטת פיטסבורג ו- UPMC.

1. הכנה לתרבות

הערה: כל הריאגנטים מפורטים בסעיף 'טבלת חומרים ' וניתן למצוא את כל הרכבי הפתרונות בטבלת הרכב הפתרונות (טבלה 1).

1. הכן אמצעי שטיפת עכבר כמתואר בטבלה 1. יש לאחסן בטמפרטורה של 4°C למשך עד חודשיים.
2. הכן מאגר בידוד קריפטה 1 (CIB1) כמתואר בטבלה 1. יש לאחסן בטמפרטורה של 4°C למשך עד חודשיים.
   זהירות: Dithiothreitol (DT....

תוצאות

מערכת תרבית המעי הגס התלת-ממדית היא כלי רב ערך לחקר התרומה הפנימית של האפיתל להומאוסטזיס רירית המעי. הפרוטוקול המתואר מספק הוראות מפורטות כיצד לבודד קריפטות מעכברי C57BL/6J (WT) בגיל 8 שבועות ולהקים מערכת תרבית קולונואידים ארוכת טווח שניתן לתפעל עבור יישומים מרובים במורד הזרם. עם הבידוד והציפו.......

Discussion

פיתוח אורגנואידים חולל מהפכה באופן שבו הקהילה המדעית חוקרת מערכות איברים במבחנה עם היכולת לשחזר חלקית את המבנה והתפקוד התאי מבעל חיים או אדם בצלחת. יתר על כן, מערכות אורגנואידים שמקורן בבני אדם עם מחלות מציעות כלי מבטיח לרפואה מותאמת אישית שיכול להנחות קבלת החלטות טיפוליות. כאן, אנו ?.......

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
0.4-μM transparent transwell, 24-well	Greiner Bio-one	662-641
15-mL conical tubes	Thermo Fisher	12-565-269
50-mL conical tubes	Thermo Fisher	12-565-271
70-μM cell strainer	VWR	76327-100
Advanced DMEM/F12	Invitrogen	12634-010	Stock Concentration (1x); Final Concentration (1x)
B-27 supplement	Invitrogen	12587-010	Stock Concentration (50x); Final Concentration (1x)
Chopsticks Electrode Set for EVO	World Precision Instruments	STX2
Corning Matrigel GFR Membrane Mix	Corning	354-230	Stock Concentration (100%); Final Concentration (100%)
Dithiothreitol (DTT)	Sigma-Aldrich	D0632-5G	Stock Concentration (1 M); Final Concentration (1.5 mM); Solvent (ultrapure water)
DMEM high glucose	Thermo Fisher	11960-069	Stock Concentration (1x); Final Concentration (1x)
Dulbecco's phosphate-buffered saline without Calcium and Magnesium	Gibco	14190-144	Stock Concentration (1x); Final Concentration (1x)
Ethylenediaminetetraacetic acid (ETDA)	Sigma-Aldrich	E7889	Stock Concentration (0.5 M); Final Concentration (30 mM)
Fetal Bovine Serum	Bio-Techne	S11150H	Stock Concentration (100%); Final Concentration (1%)
Fisherbrand Superfrost Plus Microscope Slides, White, 25 x 75 mm	Thermo Fisher	12-550-15
G418	InvivoGen	ant-ga-1	Final Concentration (400 µg/µL)
Gentamicin Reagent	Gibco/Fisher	15750-060	Stock Concentration (50 mg/mL); Final Concentration (250 μg/mL)
GlutaMAX-1	Fisher Scientific	35050-061	Stock Concentration (100x); Final Concentration (1x)
HEPES 1 M	Gibco	15630-080	Stock Concentration (1 M); Final Concentration (10 mM)
hIFNγ	R&D Systems	285-IF	Stock Concentration (1000 ng/µL); Final Concentration (10 ng/mL); Solvent (ultrapure water)
hIL-1β	R&D Systems	201-LB	Stock Concentration (10 ng/µL); Final Concentration (20 ng/mL); Solvent (ultrapure water)
hTNFα	R&D Systems	210-TA	Stock Concentration (10 ng/µL); Final Concentration (40 ng/mL); Solvent (ultrapure water)
Hydrogen Peroxide	Sigma	H1009	Stock Concentration (30%); Final Concentration (0.003%); Solvent (Mouse wash media)
Hygromycin B Gold	InvivoGen	ant-hg-1	Final Concentration (400 µg/µL)
L-WRN Cell Line	ATCC	CRL-3276
mEGF	Novus	NBP2-35176	Stock Concentration (0.5 µg/µL); Final Concentration (50 ng/mL); Solvent (D-PBS + 1% BSA)
N-2 supplement	Invitrogen	17502-048	Stock Concentration (100x); Final Concentration (1x)
N-Acetyl-L-cysteine	Sigma	A9165-5G	Stock Concentration (500 mM); Final Concentration (1 mM); Solvent (ultrapure water)
Noggin	Peprotech	250-38	Stock Concentration (0.1 ng/µL); Final Concentration (100 ng/mL); Solvent (UltraPure water + 0.1% BSA)
Penicillin-Streptomycin (10,000 U/mL)	Thermo Fisher	15140-122	Stock Concentration (100x); Final Concentration (1x)
Petri dishes (sterilized; 100 mm x 15 mm) Polystrene disposable	VWR	25384-342
Polystyrene Microplates, 24 well tissue culture treated, sterile	Greiner Bio-one	5666-2160
R-Spondin	R&D Systems	3474-RS-050	Stock Concentration (0.25 µg/µL); Final Concentration (500 ng/mL); Solvent (D-PBS + 1% BSA)
Tryp LE Express	Thermo Fisher	12604-013	Stock Concentration (10x); Final Concentration (1x); Solvent (1 mM EDTA)
UltraPure Water	Invitrogen	10977-023	Stock Concentration (1x); Final Concentration (1x)
Y-27632 dihyddrochloride	Abcam	ab120129	Stock Concentration (10 mM); Final Concentration (10 µM); Solvent (UltraPure Water)