舌の細胞外マトリックスと舌扁平上皮癌生体外の再構成の作製

要約

効率的な decellularization による舌の細胞外マトリックス (TEM) の準備のためのメソッドを示しています。TEM は、静的または撹拌培養条件下で舌扁平上皮癌 (TSCC) モデルの復興のため、機能的な足場として使用できます。

要約

舌扁平上皮細胞癌 (TSCC)の in vitroの効果的かつ現実的なモデルを構築するためにメソッドの作成された食材脱舌細胞外マトリックス (TEM) TSCC 建設のため機能的な足場を提供します。TEM は、細胞の増殖・分化・細胞の生体外でニッチを提供します。ネイティブの細胞外マトリックス (ECM) と decellularized のマトリックスで保持される生化学的組成の微細構造は、セルを固定の組織固有のニッチを提供します。TEM の作製は、深刻な有機または無機の前処理を伴うデオキシリボヌクレアーゼ (DNase) 消化によって実現できます。このプロトコルは操作が簡単ででき、decellularization の高効率。TEM は、TSCC モデルの構築を可能にする静的または撹拌培養条件下で TSCC 細胞の良好な細胞を示した。自作バイオリアクターは細胞培養のための永続的な撹拌条件にも使われました。TEM を使用して再建された TSCC を示した特性と TSCC 病理臨床に似たプロパティ TSCC 研究の可能性を示唆しています。

概要

舌は嚥下、構音、味など、様々 な重要な機能です。したがって、舌機能障害では、患者の生活の質の¹が大きな影響を与える。口腔内の最も一般的な悪性腫瘍は舌扁平上皮癌 (TSCC) アルコールを飲酒や喫煙タバコ²人で通常発生します。

近年では、ほとんど進展は、TSCC に関する基礎的研究で達成されています。効率的な体外研究の欠如は、遺跡の最大の問題の 1 つをモデル化します。したがって、細胞外マトリックス (ECM) は、潜在的な解決策になることが判明します。ECM は、高度に組織化されたマトリックス成分から成る複雑なネットワーク フレームは、ECM のような構造と組成を持つ足場材料なので癌研究主務。脱 ECM は、同じ起源の in vitro、ECM の最も重要な利点であることが判明したから細胞の完全にニッチを提供できます。

ECM は、洗剤や酵素を使用して decellularization を組織から削除されている細胞成分を保持ことができます。脱マトリックスのコラーゲン、フィブロネクチン、ラミニンを含む各種の ECM コンポーネントは、生存、増殖、および³細胞の分化を促進、培養細胞のネイティブの組織のような微小環境を提供します。また、移植の免疫原性は、ECM の細胞成分の有無と最低限のレベルに削減できます。

これまでのところ、脱 ECM の作製方法は、さまざまな組織、器官、心臓^4,5,6、7、肝^{8,9,10 などで試されています。 ,11}、肺^{12,13,14,15,16,17}、および腎臓^18,19,20します。 ただし、関連研究が見つかりません我々 の知識を最大限に舌で同様の作業をします。

本研究では脱舌の細胞外マトリックス (TEM) は一連の物理・化学・酵素治療により効率的にそして安くを作製しました。TEM は、TSCC 動作と開発のための適切なシミュレーションを示す TSCC体外、要約に使用されました。TEM では、TEM TSCC 研究³で大きな可能性があることを示す組織固有のニッチにセルをガイドする機能のほか、良い生体適合性。ここに示すプロトコルは、病因または TSCC の臨床治療研究の選択肢を提供します。

プロトコル

すべての動物の仕事は、動物福祉法、制度のガイドラインに従って実施されますされ、機関動物ケアおよび使用委員会、孫逸仙大学によって承認されました。

1. TEM の準備

1. 頚部転位によってマウスを実行し、滅菌手術用はさみとピンセットを使用して舌を削除します。
2. 3 分、75% エタノールで舌に没頭し、それぞれ舌を入れて 1.5 mL エッペン (EP) 10 mM 滅菌リン酸 1 mL 管バッファー ソリューション (PBS)。
   注: すべての次の手順で PBS の濃度はこの手順で濃度と同じです。
3. 凍結融解によるセル換散:-80 ° c 1 時間、EP チューブで舌を凍結し、3 回 45 分間室温で舌を解凍します。
4. 手術針を使用して外科的縫合部分にそれぞれの舌を読み込み、滅菌アルミ箔の小片で縫合糸の端をラップします。無菌状態で 75% のエタノールを含む 3.5 cm や 6 cm の培養皿で操作を実行します。
   注: 個々 の手術用縫合糸の適切な長さは約 20 cm、アルミ箔の各部分の適切な大きさは 0.3 cm² (1 × 0.3 cm)。舌は、アルミ箔に近い読み込む必要があります。
5. 30 s. 実行無菌状態でこの操作のため 3.5 cm や 6 cm の培養皿で 3 ml の滅菌 PBS の各舌をすすいでください。
6. 超純水水で舌を洗う: 90 μ g/mL の最終的な集中に滅菌超純水の 250 ml 広口瓶の中にアンピシリンを追加。攪拌棒の入ったボトルに舌を入れてください。残りのボトル外縫合部とボトル キャップを締めます。無菌状態でこの操作を実行します。
   注: 縫合の巻きつきを考慮した同じ瓶にで 5 舌までを置くことができます。アルミ箔は、舌をオフに滑りを防ぐためにボトルでは縫合糸の端。舌は、ボトルの内側に残り縫合糸の長さを調整することによって、ボトルの底から 2 センチ配置必要があります。このメモはまた 1.8、1.10、1.12、1.16 の手順です。
7. マグネチックスターラー 12 h のためにボトルを置きます。
8. 塩化ナトリウムと舌を洗う: 滅菌 1 の 250 ml 広口瓶の中にアンピシリンを追加 M 塩化ナトリウム 90 μ g/mL の最終的な集中。舌と攪拌棒をボトルに移動します。残りのボトル外縫合部とボトル キャップを締めます。無菌状態でこの操作を実行します。
9. マグネチックスターラー 24 h のためにボトルを置きます。
10. セル換散によってトリトン X-100: 滅菌の 2% の 250 ml 広口瓶の中に 90 μ g/mL の最終的な集中にアンピシリンを追加 PBS でトリトン X-100。舌と攪拌棒をボトルに移動します。残りのボトル外縫合部とボトル キャップを締めます。無菌状態でこの操作を実行します。
11. マグネチックスターラー 48 h のためにボトルを置きます。
12. CaCl₂/MgCl₂舌を洗う: 90 μ g/mL の最終的な集中に滅菌 5 mM CaCl₂/MgCl₂の 250 ml 広口瓶の中にアンピシリンを追加。舌と攪拌棒をボトルに移動します。残りのボトル外縫合部とボトル キャップを締めます。無菌状態でこの操作を実行します。
13. マグネチックスターラー 24 h のためにボトルを置きます。
14. DNase によって消化: ハンクの 1 mL 平衡塩類溶液 (HBSS) 各 EP 管を追加。300 の最終的な集中にそれぞれ HBSS に DNase を追加 μ m 各 EP 管、管の外側の縫合部にそれぞれの舌を移動します。無菌状態でこの操作を実行します。
    注: は前の手順でボトル内に残る縫合部がこのステップで EP チューブ内も残ることを確認し、前の手順でボトルの外に残る縫合部がこの手順で EP 管の外側もままかどうかを確認します。
15. 24 h の 37 ° C で EP チューブで舌を孵化させなさい。
16. PBS で舌を洗う: 90 μ g/mL の最終的な集中に滅菌 PBS の 250 ml 広口瓶の中にアンピシリンを追加。舌と攪拌棒をボトルに移動します。残りのボトル外縫合部とボトル キャップを締めます。無菌状態でこの操作を実行します。
17. マグネチックスターラー 24 h のためにボトルを置きます。
18. 使用するまで 4 ° C で滅菌 PBS に準備された TEM を格納します。

2 TSCC の次元 (3 D) 再構成

1. 静的 TSCC モデルの構築
   1. 種子 1.0 x 10⁶ TSCC 単細胞 (Cal27) 3.5 cm 培養皿に。ダルベッコの 3 mL は、イーグルの中/F12 (DF12) 含む 10% 牛胎児血清 (FBS)、90 μ g/mL アンピシリン 90 μ g/mL カナマイシンを変更を追加します。
   2. 2 〜 3 日の 37 ° C で Cal27 細胞を培養します。セルが少なくとも 60% をカバーすることを確認してください、皿の底のエリア。
   3. Cal27 単層培養皿の上に TEM をロードします。
   4. 28 日の 37 ° C で CO₂インキュベーターに皿を置きます。
   5. 毎日、細胞培養プロセスの中に培養液を更新します。インキュベーターの CO₂濃度は 5% です。
2. 攪拌 TSCC モデルの構築
   1. 自作攪拌 minibioreactor の作製
      1. 10 mL シリンジのプランジャーを取り出してください。
      2. ロッドのより低いターミナルのそば (直径 1 cm) 穴を掘り、穴に攪拌棒を読み込みます。
      3. 広口ペットボトルのボトル キャップの中心に穴 (直径 0.5 cm) を掘るし、キャップを介してピストン棒を置きます。
      4. 50 mL の遠心管の半分にカット、ボトル キャップの外側に溶接します。
      5. 釣糸、釣針を結びつけたとロッドをラップすることによって、釣針をロッドに接続します。
         注: をロッドで 4 釣針までを接続できます。
      6. オートクレーブ使用前に、自作の複合体。
         注: は、プラスチック製の広口ボトル オートクレーブ滅菌を行います。細胞を培養しながら新しい滅菌プラスチック製の広口ボトルを使用します。
3. 動的な細胞培養
   1. 種子 1.0 x 10⁶ Cal27 単細胞自作 minibioreactor で。10 %fbs、90 μ g/mL アンピシリンと 90 μ g/mL カナマイシンを含む DF12 媒体の 150 mL を追加します。
   2. TEM をロッドに接続されている釣針を使用して minibioreactor に乗せます。
   3. ボトル キャップを締めるし、磁性攪拌器に minibioreactor を置きます。7 〜 14 日 37 ° C で CO₂インキュベーターで 200 rpm で minibioreactor をアクティブにします。
      注: CO₂インキュベーターで CO₂の濃度は 5% です。

結果

TEM の準備のためこのプロトコルは効率的かつ適切なをことが判明します。TEM は、母国語の組織と比較して完璧な decellularization を示した。ヘマトキシリン ・ エオジン (HE) 染色 (図 1A B) によって decellularization の有効性を確認した.染色の結果彼は、TEM (図 1B) の染色性が核の完全な消失を明らかにし?...

ディスカッション

脱 ECM 作製の十分に確立されたプロトコル組織で細胞成分を除去しながらネイティブの ECM 成分を保つべきほぼ完全に²¹。現在報告されている decellularization プロトコル対流輸送によって細胞を除去する血管を介して血流を必要とする、にもかかわらず機械的攪拌ここで採用した、²²の伝統的なシンプルで安価な方法として知られています。^,

資料

Name	Company	Catalog Number	Comments
C57-BL/6J mice	Sun Yat-sen University Laboratory Animal Center
Ethanol	Guangzhou Chemical Reagent Factory	HB15-GR-2.5L
Sodium chloride	Sangon Biotech	A501218
Potassium chloride	Sangon Biotech	A100395
Dibasic Sodium Phosphate	Guangzhou Chemical Reagent Factory	BE14-GR-500G
Potassium Phosphate Monobasic	Sangon Biotech	A501211
1.5 mL EP tube	Axygen	MCT-150-A
Ultra-low temperature freezer	Thermo Fisher Scientific
3.5 cm cell culture dish	Thermo Fisher Scientific	153066
6 cm cell culture dish	Greiner	628160
Triton X-100	Sigma-Aldrich	V900502
Calcium chloride	Sigma-Aldrich	746495
Magnesium chloride	Sigma-Aldrich	449164
DNase	Sigma-Aldrich	D5025
Magnesium sulphate	Sangon Biotech	A601988
Glucose	Sigma-Aldrich	158968
Sodium bicarbonate	Sigma-Aldrich	S5761
Ampicillin	Sigma-Aldrich	A9393
Kanamycin	Sigma-Aldrich	PHR1487
Surgical suture	Shanghai Jinhuan
250 mL wide-mouth bottle	SHUNIU	1407
Magnetic stirrer	AS ONE	1-4602-32
CO2 incubator	SHEL LAB	SCO5A
10 mL syringe	Hunan Pingan
50 mL centrifuge tube	Greiner	227270
Cal27 cell	Chinese Academy of Science, Shanghai Cell Bank		Tongue squamous cell carcinoma cell line
U2OS cell	Chinese Academy of Science, Shanghai Cell Bank		Human osteosarcoma cell line
DMEM/F12	Sigma-Aldrich	D0547
Sodium pyruvate	Sigma-Aldrich	P5280
Hepes free acid	BBI	A600264
FBS	Hyclone	SH30084.03
4 °C fridge	Haier
Water purifier	ELGA
Hemocytometer	BLAU	717805