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Method Article
このプロトコルは、成体マウスの後味乳頭から単離された味覚幹細胞に由来する言語オルガノイドを培養および処理するための方法を提示する。
味覚は舌の味覚芽によって媒介され、急速に更新される味覚受容体細胞(TRC)で構成されています。この継続的な売上高は、局所的な前駆細胞によって動力を与えられ、多数の医療によって混乱を招きやすい味覚機能を提供し、生活の質に深刻な影響を与えます。したがって、薬物治療の文脈でこのプロセスを研究することは、味前駆物質機能とTRC産生が影響を受けるかどうか、そしてどのように影響を受けるかを理解するために不可欠です。倫理的な懸念と人間の味の組織の限られた可用性を考えると、マウスモデルは、人間と同様の味覚システムを持つ、一般的に使用されています。時間がかかり、高価で、高スループットの研究に適していない in vivo 方法と比較して、マウスリングアルガノイドは、多くの複製と少ないマウスで実験を迅速に実行することができます。ここで、以前に公開されたプロトコルが適応され、成体マウスの周回乳頭(CVP)から分離された味覚前駆細胞からオルガノイドの味覚を生成するための標準化された方法が提示されている。CVP発現LGR5中の前駆細胞を味わい、Lgr5EGFP-IRES-CreERT2 アレルを運ぶマウスからEGFP蛍光活性化細胞選別(FACS)を介して単離することができる。並べ替えられた細胞は、マトリックスゲルベースの3D培養システムにメッキされ、12日間培養されます。オルガノイドは、増殖を介して培養期間の最初の6日間増殖し、その間に非味上皮細胞と共に3つの味細胞タイプすべてを生成する分化段階に入る。オルガノイドは、12日目の成熟時、またはRNA発現および免疫組織化学分析のための成長過程でいつでも収穫することができる。成体幹細胞から言語性オルガノイドを生産するための培養方法を標準化することは、味覚機能障害を経験している患者を助けるために戦いの強力な薬物スクリーニングツールとして再現性を向上させ、言語オルガノイドを進めます。
げっ歯類では、舌の後臭中線で舌の舌の前に分布する乳頭の真菌、両側葉乳頭、ならびに単一の周回乳頭(CVP)に舌の味覚芽が収容される。各味覚芽は、50〜100の短命で急速に更新される味覚受容体細胞(TRC)で構成され、I型グリア様支持細胞、甘味、苦い、旨味を検出するII型細胞、酸味2、3、4を検出するIII型細胞が含まれる。マウスCVPにおいて、基底層に沿ったLGR5+幹細胞は、非味の上皮細胞と同様に、すべてのTRCタイプを産生する5。味覚系統を更新する場合、LGR5娘細胞は、味覚芽に入り、3つのTRCタイプ6のいずれかに分化することができる、まず、味覚後前駆細胞(IV型細胞)として指定される。TRCの急速な回転は、放射線および特定の薬物療法を含む治療によって中断されやすい味覚システムをレンダリングします7,8,9,10 ,11,12,13.したがって、味覚機能の制御とTRC分化のコンテキストで味覚システムを研究することは、味覚機能障害を軽減または予防する方法を理解するために不可欠である。
マウスは、ヒト14、15、16と同様に組織された味覚システムを有するため、味覚科学におけるインビボ研究の伝統的なモデルである。しかし、マウスは維持コストが高く、作業に時間がかかるため、高スループット研究には適していません。これを克服するために、インビトロオルガノイド培養方法が近年開発されている。味オルガノイドは、天然のCVP組織から生成することができ、単離マウスCVP上皮培養ex vivo17からオルガノイドが芽を出すプロセスである。これらのオルガノイドは、インビボ味覚システムと一致する多層上皮を示す。ex vivo CVP培養を必要としないオルガノイドを生成するより効率的な方法は、2014年18年にRenらによって開発されました。腸オルガノイドを成長させるために最初に開発された方法および培養培地を適応させ、マウスCVPから単一のLgr5-GFP+前駆細胞を単離し、マトリックスゲル19にめっきした。培養の最初の6日間に増殖するこれらの単一細胞は、8日目頃に分化し始め、培養期間の終わりまでに非味覚上皮細胞および3種類のTRCタイプ18、20すべてを含む。現在までに、言語オルガノイドモデルシステムを利用した複数の研究が17、18、20、21、22に掲載されています。しかしながら、これらのオルガノイドを生成するために使用される方法と培養条件は、出版物によって異なる(補足表1)。したがって、これらの方法は、ここで調整され、成人マウスCVPのLGR5+前駆体に由来する言語オルガノイドの培養のための詳細な標準化されたプロトコルを提示するように最適化されている。
言語オルガノイドは、味細胞の発達と再生を駆動する細胞生物学的プロセスを研究するためのユニークなモデルを提供します。イン ビトロ オルガノイドモデルの活用に向けて、言語オルガノイドの応用が拡大し、ラボが増える中、再現性を高めるために標準化されたプロトコルの開発と採用に取り組む分野が重要です。味覚科学の中で標準的なツールとして言語オルガノイドを確立することは、単一の幹細胞が成体味システムの分化された細胞を生成する方法を引き離す高スループット研究を可能にする。さらに、舌間オルガノイドは、味の恒常性に影響を与える可能性のある薬物を迅速にスクリーニングするために使用することができ、動物モデルでより徹底的に調査することができます。このアプローチは、最終的には、将来の薬物レシピエントの生活の質を向上させる治療法を考案するための努力を強化します。
すべての動物の手順は、実験動物のケアと使用ガイド、動物福祉法、公衆衛生サービスポリシーに従ってAAALAC認定施設で行われ、コロラド大学アンシュッツ医療キャンパスの施設動物ケアと使用委員会(IACUC)によって承認されました。このプロトコルで使用されるLgr5EGFP-IRES-CreERT2 マウスは、ジャクソン研究所、ストック第008875からである。
注:プロトコルのスムーズかつタイムリーな進行を確実にするために、次の手順を開始する前に完了する必要があります:37 °Cに水浴を設定し、 遠心分離機を4°Cに設定し、10mg/mLディスパス、コラゲナーゼ、エラスターゼストック溶液( 材料表を参照)から注入と解離酵素溶液を作り、-20°C冷凍庫(48ウェルプレートに必要な約750 μL)からマトリックスゲルを取り除き、氷にバイアルを浸して解凍します。少なくとも3〜4時間、希釈されていないFBSのプレコートマイクロ遠心チューブを、少なくとも30分間室温で穏やかに揺動させることで(組織採取用の2つの2つの2mLチューブ、解離された細胞用の2つの1.5mLチューブ、および細胞ソーターからの単一細胞の収集のための1つの1.5 mLチューブ;使用前に余分なFBSを除去する)。
1. CVP上皮の単離
注:フル48ウェルプレートに十分なLGR5+セルを得るために、同じチューブに3つのLgr5-EGFP CMPを収集し、同時に処理します。重要なのは、少なくとも1つの野生型のリッターのCVPを別のチューブで並行して収穫して処理し、FACSパラメータを設定するためのゲート制御としてそれを利用する(代表的な結果を参照)。
2. CVP上皮の解離
注: CVP 上皮とめっきの解離は 図 2にグラフィカルに表されています。
3. Lgr5-EGFP細胞のめっき
4. オルガノイドメンテナンス
注:オルガノイドは、組換えEGFおよびWnt3a、ノギン、およびR-spondin23を含む50%のコンディショニング培地を含む従来のオルガノイド培地(WENR)で増殖される。A8301およびSB202190は、培養期間の最初の6日間に対して、成長を最適化するために添加される(WENRAS培地)(図5)、次いで分化を促進するために除去される(WENR培地)20。Y27632は、生存を促進するために培養の最初の2日間に添加される。カルチャのタイムラインに関連するメディア条件を 図 4に示します。
5. RNA処理
6. 免疫染色化学
マウスは、舌の後に位置する1つのCVPを有し、そこからLGR5+ 幹細胞を単離することができる(図1A、ブラックボックス)。CVPの下および周辺の酵素溶液の注入(図1B)は、上皮のわずかな腫脹および結合組織の消化をもたらす。十分な消化は、33分のインキュベーションに続いて達成され、これは基底組織からCVP上皮を容易に分離する?...
ここで報告されているのは、成人マウス味覚幹細胞に由来する言語オルガノイドを培養、維持、処理するための効率的かつ容易に再現可能な方法である。8〜20週齢のLgr5-EGFPマウスの3つのCvPsを使用すると、実験用に約10,000 GFP+細胞を得るのに十分であり、その結果、48ウェルプレートのウェルあたり200細胞の密度で50のウェルがメッキされることがわかりました。CVPトレンチ上皮...
著者らは開示するものは何もない。
著者らは、WNR条件付きメディアと貴重な議論を提供してくれたピーター・デンプシー博士とモニカ・ブラウン(コロラド大学アンシュッツ医療キャンパスオルガノイドと組織モデリング共有リソース)に感謝したいと考えています。また、コロラド大学がんセンターの細胞技術とフローサイトメトリー共有リソース、特にドミトリー・バトゥリンの細胞選別の専門知識に感謝します。この作品は、次の資金を提供しました: NIH/NIDCD R01 DC012383, DC012383-S1、DC012383-S2、NIH/NCI R21 CA236480からLABへ、R21DC016131およびR21DC016131-02S1からDG、およびF32 DC015958からEJGへ。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Antibodies | |||
Alexa Fluor 546 Donkey anti Goat IgG | Molecular Probes | A11056, RRID: AB_142628 | 1:2000 |
Alexa Fluor 546 Goat anti Rabbit IgG | Molecular Probes | A11010, RRID:AB_2534077 | 1:2000 |
Alexa Fluor 568 Goat anti Guinea pig IgG | Invitrogen | A11075, RRID:AB_2534119 | 1:2000 |
Alexa Fluor 647 Donkey anti Rabbit IgG | Molecular Probes | A31573, RRID:AB_2536183 | 1:2000 |
Alexa Fluor 647 Goat anti Rat IgG | Molecular Probes | A21247, RRID:AB_141778 | 1:2000 |
DAPI (for FACS) | Thermo Fischer | 62247 | |
DAPI (for immunohistochemistry) | Invitrogen | D3571, RRID:AB_2307445 | 1:10000 |
Goat anti-CAR4 | R&D Systems | AF2414, RRID:AB_2070332 | 1:50 |
Guinea pig anti-KRT13 | Acris Antibodies | BP5076, RRID:AB_979608 | 1:250 |
Rabbit anti-GUSTDUCIN | Santa Cruz Biotechnology Inc. | sc-395, RRID:AB_673678 | 1:250 |
Rabbit anti-NTPDASE2 | CHUQ | mN2-36LI6, RRID:AB_2800455 | 1:300 |
Rat anti-KRT8 | DSHB | TROMA-IS, RRID: AB_531826 | 1:100 |
Equipment | |||
2D rocker | Benchmark Scientific Inc. | BR2000 | |
3D Rotator | Lab-Line Instruments | 4630 | |
Big-Digit Timer/Stopwatch | Fisher Scientific | S407992 | |
Centrifuge | Eppendorf | 5415D | |
CO2 tank | Airgas | CD USP50 | |
FormaTM Series 3 Water Jackeed CO2 Incubator | Thermo Scientific | 4110 | 184 L, Polished Stainless Steel |
Incucyte | Sartorius | Model: S3 | Cancer Center Cell Technologies Shared Resource, University of Colorado Anschutz Medical Campus |
MoFlo XDP100 | Cytomation Inc | Model: S13211997 | Gates Center Flow Cytometry Core, University of Colorado Anschutz Medical Campus |
Orbital Shaker | New Brunswick Scientific | Excella E1 | |
Real-Time PCR System | Applied Biosystems | 4376600 | |
Refrigerated Centrifuge | Eppendorf | 5417R | |
Spectrophotometer | Thermo Scientific | ND-1000 | |
Stereomicroscope | Zeiss | Stemi SV6 | |
Thermal Cycler | Bio-Rad | 580BR | |
Vortex | Fisher Scientific | 12-812 | |
Water bath | Precision | 51220073 | |
Media | |||
A83 01 | Sigma | SML0788-5MG | Stock concentration 10 mM, final concentration 500 nM |
Advanced DMEM/F12 | Gibco | 12634-010 | |
B27 Supplement | Gibco | 17504044 | Stock concentration 50X, final concentration 1X |
Gentamicin | Gibco | 15750-060 | Stock concentration 1000X, final concentration 1X |
Glutamax | Gibco | 35050061 | Stock concentration 100X, final concentration 1X |
HEPES | Gibco | 15630080 | Stock concentration 100X, final concentration 1X |
Murine EGF | Peprotech | 315-09-1MG | Stock concentration 500 µg/mL, final concentration 50 ng/mL |
Murine Noggin | Peprotech | 250-38 | Stock concentration 50 µg/mL, final concentration 25 ng/mL |
N-acetyl-L-cysteine | Sigma | A9165 | Stock concentration 0.5 M, final concentration 1 mM |
Nicotinamide | Sigma | N0636-100g | Stock concentration 1 M, final concentration 1 mM |
Pen/Strep | Gibco | 15140-122 | Stock concentration 100X, final concentration 1X |
Primocin | InvivoGen | ant-pm-1 | Stock concentration 500X, final concentration 1X |
SB202190 | R&D Systems | 1264 | Stock concentration 10 mM, final concentration 0.4 µM |
WRN Conditioned media | Received from Dempsey Lab (AMC Organoid and Tissue Modeling Share Resource). Derived from L-WRN (ATCC® CRL-3276™) cells | ||
Y27632 dihydochloride 10ug | APExBIO | A3008-10 | Stock concentration 10 mM, final concentration 10 µM |
Other | |||
1 ml TB Syringe | BD Syringe | 309659 | |
2-Mercaptoethanol, min. 98% | Sigma | M3148-25ML | β-mercaptoethanol |
2.0 mL Microcentrifuge Tubes | USA Scientific | 1420-2700 | |
48-well plates | Thermo Scientific | 150687 | |
5 3/4 inch Pasteur Pipets | Fisherbrand | 12-678-8A | |
Albumin from bovine serum (BSA) | Sigma Life Science | A9647-100G | |
Buffer RLT Lysis buffer | QIAGEN | 1015750 | |
Cell Recovery Solution | Corning | 354253 | |
Cohan-Vannas Spring Scissors | Fine Science Tools | 15000-02 | |
Collagenase from Clostridium histolyticum, type I | Sigma Life Science | C0130-1G | |
Cultrex RGF BME, Type 2, Pathclear | R&D Systems | 3533-005-02 | Matrigel |
Dispase II (neutral protease, grade II) | Sigma-Aldrich (Roche) | 4942078001 | |
Disposable Filters | Sysmex | 04-0042-2316 | |
Dulbecco’s Phosphate Buffered Saline pH 7.4 (1X) (Ca2+ & Mg2+ free) | Gibco | 10010-023 | |
Dulbecco’s Phosphate Buffered Saline with Ca2+ & Mg2+ | Sigma Life Sciences | D8662-500ML | |
Dumont #5 Forceps | Fine Science Tools | 11252-30 | |
EDTA, 0.5M (pH 8.0) | Promega | V4231 | |
Elastase Lyophilized | Worthington Biochemical | LS002292 | |
Extra Fine Bonn Scissors | Fine Science Tools | 14084-08 | |
Fetal Bovine Serum (FBS) | Gibco | 26140-079 | |
Fluoromount G | SouthernBiotech | 0100-01 | |
HEPES Solution | Sigma Life Science | H3537-100ML | |
HyClone Tryspin 0.25% + EDTA | Thermo Scientific | 25200-056 | |
iScript cDNA Synthesis Kit | Bio-Rad | 1706691 | |
Modeling Clay, Gray | Sargent Art | 22-4084 | |
Needle | BD Syringe | 305106 | |
Normal Donkey Serum | Jackson ImmunoResearch | 017-000-121 | |
Normal Goat Serum | Jackson ImmunoResearch | 005-000-121 | |
Paraformaldehyde | Sigma-Aldrich | 158127 | |
PowerSYBR Green PCR Master Mix | Applied Biosystems | 4367659 | |
RNeasy Micro Kit | QIAGEN | 74004 | |
Safe-Lock Tubes 1.5 mL | Eppendorf | 022363204 | |
Sodium Chloride | Fisher Chemical | 7647-14-5 | |
Sodium Phosphate dibasic anhydrous | Fisher Chemical | 7558-79-4 | |
Sodium Phosphate monobasic anhydrous | Fisher Bioreagents | 7558-80-7 | |
SuperFrost Plus Microscope Slides | Fisher Scientific | 12-550-15 | |
Surgical Scissors - Sharp | Fine Science Tools | 14002-14 | |
Triton X-100 | Sigma Life Science | T8787-100ML | |
VWR micro cover glass | VWR | 48366067 | 22x22mm |
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