A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
* These authors contributed equally
שרירי השלד מורכבים ממספר סוגי תאים, כולל תאי גזע תושבים, שלכל אחד מהם תרומה מיוחדת להומאוסטזיס והתחדשות שרירים. כאן מתוארת התרבית הדו-ממדית של תאי גזע שריריים ונישת תאי השריר בסביבה ex vivo המשמרת רבים מהמאפיינים הפיזיולוגיים, in vivo וסביבתיים.
שרירי השלד הם הרקמה הגדולה ביותר בגוף ומבצעים תפקודים רבים, החל מתנועה ועד בקרת טמפרטורת הגוף. תפקודו והחלמתו מפציעות תלויים במספר רב של סוגי תאים ובאותות מולקולריים בין תאי שריר הליבה (מיופייבר, תאי גזע שריריים) לבין הנישה שלהם. רוב סביבות הניסוי אינן משמרות את המיקרו-סביבה הפיזיולוגית המורכבת הזו, והן גם אינן מאפשרות מחקר אקס ויו של תאי גזע שריריים במצב תא, מצב תאי חיוני עבורם. כאן, פרוטוקול מתואר עבור תרבית ex vivo של תאי גזע שריר עם רכיבים תאיים של הנישה שלהם. באמצעות פירוק מכני ואנזימטי של השרירים, מתקבלת תערובת של סוגי תאים, אשר מוכנס לתרבות דו-ממדית. Immunostaining מראה כי בתוך שבוע אחד, תאי נישה מרובים נמצאים בתרבית לצד myofibers, וחשוב מכך, תאים חיוביים Pax7 המציגים את המאפיינים של תאי גזע שריר שקט. תכונות ייחודיות אלה הופכות פרוטוקול זה לכלי רב עוצמה להגברת תאים וליצירת תאי גזע דמויי שקט שניתן להשתמש בהם כדי לענות על שאלות בסיסיות ותרגומיות.
תנועה, נשימה, חילוף חומרים, תנוחת הגוף ושמירה על טמפרטורת הגוף תלויים כולם בשרירי השלד, ותקלות בשרירי השלד יכולות, לפיכך, לגרום לפתולוגיות מתישות (כלומר, מיופתיות, ניוון שרירים וכו '). 1. לאור תפקודיו החיוניים ושפעו, שרירי השלד משכו את תשומת ליבן של מעבדות מחקר ברחבי העולם השואפות להבין את ההיבטים המרכזיים התומכים בתפקוד תקין של השרירים ויכולים לשמש כמטרות טיפוליות. בנוסף, שרירי השלד הם מודל בשימוש נרחב לחקר התחדשות ותפקוד תאי גזע, שכן שריר בריא יכול לתקן את עצמו באופן מלא לאחר פציעה וניוון מוחלטים, בעיקר בשל תאי הגזע השוכנים בו2; אלה נקראים גם תאי לוויין והם ממוקמים מתחת ללמינה הבסיסית בפריפריה של סיבי השריר3.
תאי הליבה של שרירי השלד הבוגרים הם המיופייבר (תאים רב-גרעיניים סינסיטיאליים ארוכים) ותאי הלוויין (תאי גזע בעלי פוטנציאל מיוגני, שקטים עד שפציעה מפעילה אותם). התאים האחרונים הם התאים המרכזיים של התחדשות השריר, ותהליך זה אינו יכול להתרחש בהיעדרם 4,5,6,7. במיקרו-סביבה הקרובה שלהם, ישנם מספר סוגי תאים וגורמים מולקולריים שמאותתים להם. נישה זו מתבססת בהדרגה לאורך ההתפתחות ועד לבגרות8. שריר בוגר מכיל סוגי תאים מרובים (תאי אנדותל, פריציטים, מקרופאגים, אבות פיברו-אדיפוגניים-FAPs, תאי T רגולטוריים וכו ') 9,10 ורכיבי מטריצה חוץ-תאיים (למינינים, קולגן, פיברונקטין , פיברילינים, פריוסטין וכו') 11 המקיימים אינטראקציה זה עם זה ועם תאי הלוויין בהקשר של בריאות, מחלות והתחדשות.
שימור נישה מורכבת זו במסגרות ניסיוניות הוא בסיסי אך מאתגר. קשה לא פחות הוא לשמור או לחזור למצב שקט, מצב תאי שהוא קריטי עבור תאי לוויין9. הוכנסו מספר שיטות להתמודדות חלקית עם אתגרים אלה, כל אחת על יתרונותיה וחסרונותיה (המפורטת בחלק הדיון). כאן מוצגת שיטה שיכולה להתגבר חלקית על שני המחסומים הללו. השרירים נקצרים בתחילה ולאחר מכן מפורקים באופן מכני ואנזימטי לפני הכנסת תערובת התאים ההטרוגניים לתרבית. במהלך התרבית מתגלים סוגי תאים רבים של הגומחה ונצפים תאי לוויין שחזרו לשקט. כשלב אחרון של הפרוטוקול, מוצגים השלבים האימונופלואורסנטיים המאפשרים זיהוי של כל סוג תא באמצעות שימוש בסמנים מקובלים אוניברסליים.
כל הניסויים עמדו בתקנות בעלי החיים של צרפת והאיחוד האירופי במכון Mondor de Recherche Biomédicale (INSERM U955), ובמיוחד ההנחיה 2010/63/UE. בעלי החיים הוחזקו בסביבה מבוקרת ומועשרת במתקני בעלי החיים עם מספרי הסמכה A94 028 379 ו-D94-028-028; הם טופלו רק על ידי חוקרים מוסמכים ומטפלים בבעלי חיים, והם נבדקו חזותית על ידי אנשי דיור לבעלי חיים לסימנים של אי נוחות במהלך חייהם. הם הומתו על ידי פריקת צוואר הרחם לפני הנתיחה. לא בוצעו הליכים התערבותיים במהלך חיי בעלי החיים; לפיכך, לא היה צורך בקבלת אישור להליך מוועדת אתיקה וממשרד ההשכלה הגבוהה, המחקר והחדשנות הצרפתי. אכן, לא נדרש אישור אתי להמתת חסד ולנתיחה לאחר המוות על פי ההנחיה 2010/63/UE. התוצאות המוצגות בכתב יד זה הן מקו C57BL/6NRj מסוג פרא (ראה טבלת חומרים) ומהקו המהונדס Tg:Pax7-nGFP 12 (שגודל על ידי הצוות שלנו). הפרוטוקול יושם על עכברים זכרים ונקבות בגילאי 8-12 שבועות.
1. מגיב וציוד הכנת מראש העיכול
2. ריאגנטים והכנת ציוד לאחר העיכול
3. דיסקציה
איור 1: הכנת שרירים לפני תרבית. (A) העור מוסר כדי לחשוף את שרירי הגפיים האחוריות, כמתואר בשלב 3.1. (ב,ג) כל שרירי הגפיים האחוריות נקצרים (B) סביב ו-(C) בין העצמות, כמתואר בשלב 3.2. (D) השרירים שנקטפו מונחים בצלחת פטרי בקוטר 10 ס"מ על קרח עם טיפות DMEM כדי לשמור עליהם לחים, כמתואר בשלב 3.3. (E) השרירים קצוצים דק במספריים עד לקבלת עיסה חלקה עם העקביות המתוארת בתמונה זו. (ו) תמונה של הגלולה לאחר הצנטריפוגה הסופית; החץ הכחול מדגיש את הכדור, שנמצא כנגד הצינור, מתחת לקו הכחול המקווקו. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.
4. עיכול
הערה: בסוף העיכול, צנטריפוגה ב 4 ° C, דלי קרח, שלוש מסננות תאים (100 אום, 70 אום, 40 אום), ושלושה צינורות 50 מ"ל (לכל חיה) נדרשים עבור סעיף 5.
5. סינון
6. הקפאה (אופציונלית)
הערה: סעיף 6 הוא אופציונלי. ניתן להשהות את הפרוטוקול לאחר הסינון, אך זה יכול להפחית את הישרדות התא ואת הצלחת התרבית.
7. טיפוח
הערה: מתלי תאים קפואים או טריים צפויים למלא 24-32 בארות של שלוש עד ארבע צלחות 8 בארות.
8. קיבעון
הערה: מקטעים 8-10 צריכים להתבצע בטמפרטורת החדר, אלא אם צוין אחרת.
9. חדירה וחסימה
10. צביעה
פרוטוקול זה מאפשר תרבית תאי שריר תוך שימור תאי הלוויין ורוב התאים מהנישה האנדוגנית שלהם. איור 2 מסכם את השלבים העיקריים של הפרוטוקול, בעוד שחלקים חיוניים של הדיסקציה והעיכול מוצגים באיור 1. מומלץ לבצע דיסקציה של שרירי הגפה האחורית (איור 1A-C...
תפקוד שרירי השלד הבוגרים מבוסס על מערכת מתוזמרת היטב של אינטראקציות תאיות ואותות מולקולריים. כאן, מוצגת שיטה המאפשרת ללמוד פרמטרים אלה בסביבה ex vivo הדומה מאוד microenvironment פיזיולוגי.
מספר קבוצות דיווחו על שיטות במבחנה לתרבית תאים מיוגניים. שיטות אלה נועדו לבודד תאי לו...
המחברים מצהירים כי אין ניגודי עניינים.
עבור איור 2 נעשה שימוש בתבניות מ-Servier Medical Art (https://smart.servier.com/). מעבדת FR נתמכת על ידי האגודה הצרפתית contre les Myopathies - AFM באמצעות TRANSLAMUSCLE (מענקים 19507 ו- 22946), Fondation pour la Recherche Médicale - FRM (EQU202003010217, ENV202004011730, ECO201806006793), Agence Nationale pour la Recherche - ANR (ANR-21-CE13-0006-02, ANR-19-CE13-0010, ANR-10-LABX-73), ו- La Ligue Contre le Cancer (IP/SC-17130). למממנים הנ"ל לא היה כל תפקיד בעיצוב, באיסוף, בניתוח, בפרשנות או בדיווח של מחקר זה או בכתיבת כתב יד זה.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
anti-CD31 | BD | 550274 | dilution 1:100 |
anti-FOSB | Santa Cruz | sc-7203 | dilution 1:200 |
anti-GFP | Abcam | ab13970 | dilution 1:1000 |
anti-Ki67 | Abcam | ab16667 | dilution 1:1000 |
anti-MyHC | DSHB | MF20-c | dilution 1:400 |
anti-MYOD | Active Motif | 39991 | dilution 1:200 |
anti-MYOG | Santa Cruz | sc-576 | dilution 1:150 |
anti-Pax7 | Santa Cruz | sc-81648 | dilution 1:100 |
anti-PDGFRα | Invitrogen | PA5-16571 | dilution 1:50 |
b-FGF | Peprotech | 450-33 | concentration 4 ng/mL |
bovine serum albumin (BSA) – used for digestion | Sigma Aldrich | A7906-1006 | concentration 0.2% |
BSA IgG-free, protease-free – used for staining | Jackson ImmunoResearch | 001-000-162 | concentration 5% |
cell strainer 40 um | Dominique Dutscher | 352340 | |
cell strainer 70 um | Dominique Dutscher | 352350 | |
cell strainer 100 um | Dominique Dutscher | 352360 | |
Collagenase | Roche | 10103586001 | concentration 0.5 U/mL |
Dimethyl sulfoxide (DMSO) | Euromedex | UD8050-05-A | |
Dispase | Roche | 4942078001 | concentration 3 U/mL |
Dissection forceps size 5 | Fine Science Tools | 91150-20 | |
Dissection forceps size 55 | Fine Science Tools | 11295-51 | |
Dissection scissors (big, straight) | Fine Science Tools | 9146-11 | ideal for chopping |
Dissection scissors (small, curved) | Fine Science Tools | 15017-10 | |
Dissection scissors (small, straight) | Fine Science Tools | 14084-08 | |
Dulbecco's Modified Eagle's Medium (DMEM) | ThermoFisher | 41966-029 | |
EdU Click-iT kit | ThermoFisher | C10340 | |
Fetal bovine serum – option 1 | Eurobio | CVF00-01 | |
Fetal bovine serum – option 2 | Gibco | 10270-106 | |
Matrigel | Corning Life Sciences | 354234 | coating solution |
Parafilm | Dominique Dutscher | 090261 | flexible film |
Penicillin streptomycin | Gibco | 15140-122 | |
Paraformaldehyde – option 1 | PanReac AppliChem ITW Reagents | 211511.1209 | concentration 4% |
Paraformaldeyde – option 2 | ThermoFisher | 28908 | concentration 4% |
Shaking water bath | ThermoFisher | TSSWB27 | |
TritonX100 | Sigma Aldrich | T8532-500 ML | concentration 0.5% |
Wild-type mice | Janvier | C57BL/6NRj |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved