Method Article
Nós descrevemos um ensaio transplante moda pad ovário adequado para estudos de epitélios normais e transformadas do trato reprodutivo feminino. A almofada de gordura mouse permite que o transplante de grandes fragmentos de tecido, é facilmente acessível para a cirurgia e de imagem, e fornece o ambiente nativo mais favorável para tecidos de origem de Müller.
Orthotopic transplantation assays in mice are invaluable for studies of cell regeneration and neoplastic transformation. Common approaches for orthotopic transplantation of ovarian surface and tubal epithelia include intraperitoneal and intrabursal administration of cells. The respective limitations of these methods include poorly defined location of injected cells and limited space volume. Furthermore, they are poorly suited for long-term structural preservation of transplanted organs. To address these challenges, we have developed an alternative approach, which is based on the introduction of cells and tissue fragments into the mouse fat pad. The mouse ovarian fat pad is located in the immediate vicinity of the ovary and uterine tube (aka oviduct, fallopian tube), and provides a familiar microenvironment for cells and tissues of these organs. In our approach fluorescence-labeled mouse and human cells, and fragments of the uterine tube are engrafted by using minimally traumatic dorsal incision surgery. Transplanted cells and their outgrowths are easily located in the ovarian fat pad for over 40 days. Long-term transplantation of the entire uterine tube allows correct preservation of all principle tissue components, and does not result in adverse side effects, such as fibrosis and inflammation. Our approach should be uniquely applicable for answering important biological questions such as differentiation, regenerative and neoplastic potential of specific cell populations. Furthermore, it should be suitable for studies of microenvironmental factors in normal development and cancer.
Os ensaios de transplante, as quais envolvem a introdução de células e tecidos em locais específicos do corpo em ratos, representam uma abordagem essencial para os estudos de regeneração de tecidos e a carcinogénese. ortotópico transplantes de células, isto é, a sua colocação num meio nativo, são particularmente importantes para a caracterização de células estaminais adultas. A existência de células estaminais mamários foi sugerida primeiro pela transplantação de fragmentos epiteliais da glândula mamária em almofadas de gordura mamaria glândula-livre de ratos 1. Ensaios de enxerto para rato humanizado gordura pad 2 foram usadas para recapitular o desenvolvimento potencial e normal regenerativo das células epiteliais mamárias humanas primárias. Além disso, transplantes de diluição em série e limitantes de tipos de células fenotipicamente distintas para a almofada de gordura mamária apuradas foram cruciais para testar a capacidade de auto-renovação e diferenciação multilinhagens de células-tronco mamárias 3-5. ensaios de transplante em combination com linhagem genética rastreamento forneceram evidências da célula de origem na carcinogênese mamária 5. Transplantes cápsula renal são comumente usados para testar as propriedades de próstata putativo células-tronco 6. Transplante ortotópico de camundongo normal e neoplásico e Organóides pancreáticas humanas revelou genes e caminhos alterados na progressão do cancro 7. A importância do ambiente nativo também tem sido apoiado pela demonstração de regeneração diversificada após engraftments de glândulas sudoríparas em diferentes locais, como almofadas de mamárias de gordura, ombro bolsas de gordura e pele para trás 8.
A cavidade peritoneal e da bursa ovariana são geralmente usados como locais para transplante ortotópico de células epiteliais do trato reprodutivo feminino 9-12. Ambos estes métodos apresentam um número de limitações. A injecção intraperitoneal de células leva a suas implantações em diferentes áreas da cavidade peritoneal, assim, complicating acompanhamento do crescimento celular. Além disso, as variações no microambiente, tais como a extensão da vascularização, inervação e representação de células imunitárias, pode ser muito significativa em diferentes áreas da cavidade peritoneal. A bolsa do ovário tem um volume muito limitada, permitindo que a injecção de não mais de 10 ul de líquido. Isto limita significativamente a quantidade de células que pode ser administrada. Além disso, injecções na bolsa do ovário pode ser bastante tecnicamente desafiante e o processo requer uma quantidade significativa de tempo.
Para resolver estas limitações, temos aproveitado as propriedades almofada de gordura ovarianos. O mouse ovário almofada de gordura tem um tamanho grande, fica ao lado do ovário e da tuba uterina, e é facilmente acessível por cirurgia. Tem sido relatado que o trofoblasto equina podem ser transplantadas para a almofada de gordura do ovário do rato 13. No entanto, os detalhes deste método não foram descritos. Ele também não foi informado se este meTHOD pode ser aplicada a células adultas e tecidos. Aqui, nós descrevemos um método de confiança para o transplante de células humanas do tracto reprodutor feminino e rato e mostram que este método é também aplicável para a transplantação de órgãos a longo prazo.
Todo o trabalho in vivo descrito é aprovado pelo Comitê Animal Care Institucional e Use da Universidade Cornell.
1. Preparações de exemplo para o ovário Fat Pad Ensaios
2. ovário Fat Pad Transplantation
Nota: Desinfetar instrumentos entre cada cirurgia animal. Preparar e organizar todos os equipamentos com antecedência. transplantes dorsal para a almofada de gordura ovário direito são preferenciais, pois isso evita o baço. No entanto, os destinatários podem ter transplantes em ambas as bolsas de gordura ovarianos.
3. Histologia e Aquisição de Imagem
As células experimentais e tecidos podem ser transplantadas com precisão na almofada de gordura do ovário sob um microscópio de dissecção (Figura 1). Os exemplos incluem o mouse células primárias de epitélio tubário derivadas de ratinhos que expressam EGFP ubiquamente (Figura 2A) ou DsRed (Figura 2B) e as células humanas imortalizadas superfície do epitélio do ovário HIO118 16,17 células marcadas com mCherry EGFP e lentivírus (Figura 2C - F). A abordagem é também aplicável para a transplantação de longo prazo de órgãos, tais como o tubo uterino do rato (Figura 3). De acordo com a coloração imuno-histoquímica, tanto ciliadas (Foxj1 positiva 14) e células secretoras (PAX8 positiva 15) são preservados no epitélio das trompas de tecidos transplantados (Figura 3D e E).
Figura 1:. Do ovário do rato gordo Transplantation (A) área exposta do transplante (seta). (B) Uma incisão é feita por uma agulha G 28 (seta). (C) UT / cave matriz da membrana enxerto mistura pela ponta da pipeta (seta). (D) UT enxertada (seta, vermelho brilhante, UT de ratos-DsRed β-actina). FP, almofada de gordura; Ov, ovário; UT, tuba uterina. Barra de escala = 2 mm. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 2: Detecção de Transplantado. Mouse células primárias de epitélio e Tubal humanas imortalizadas superfície do ovário Epitélio células (A, B) para fora tumores de rato primária células epitélio tubário (setas) de ratinhos β-actina-EGFP (A, verde) e de p-actina-DsRed (B, vermelho) 8 dias após o transplante num ratinho singeneico. (C, D) Engraftments de células mistas HIO118 (setas) marcada ou com Lenti-EGFP (verde) ou Lenti-mCherry (vermelho) 10 dias após o transplante em ratos NSG. (D) Área ampliada a partir de (C, seta). (E, F) de enxerto desenvolvida 43 dias após a transplantação de células os mesmos como em C, D de ratinho SCID (setas). AD, F, fluorescência; E, campo claro, FP, almofada de gordura; Ov, ovário; UT, tuba uterina. (A, B, DF) Barra de escala = 500 mm; (C) Scale bar = 1.600 mm. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
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Figura 3: Caracterização de Transplante uterina Tube. (A) tuba uterina completa (seta) de β-actina-DsRed rato 6 dias após o transplante na almofada de gordura do ovário (seta, vermelho brilhante). (B) secção congelada fluorescente da almofada de gordura com transplante mostrado em (A). Vermelho, DsRed; Azul, 4 ', 6-diamidino-2-fenilindole (DAPI) contracoloração nuclear. (C) tuba uterina enxerto (seta) 40 dias após o transplante em NSG rato destinatário (seta). seção de parafina. Nota preservação correta de todos os componentes tubário princípio, ea falta de fibrose associada ao transplante e inflamação. Hematoxilina e eosina. (D, E) A detecção de genes marcadores epitélio tubário-box Emparelhado 8 (PAX8) e caixa de forkhead J1 (Foxj1; cor nuclear marrom, pontas de seta) em células do enxerto (setas) mostrados na ( C). sistema de imunoperoxidase. Contracoloração com verde de metilo. FP, almofada de gordura; Ov, ovário; UT, tuba uterina. (A) Barra de escala = 1,000 m; (B) Barra de escala = 200 mm; (CE) Scale bar = 100 mm. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Componente | 1x DMEM F12 médio (de Ham) |
L-Glutamina | 2 mM |
pruvate de sódio | 1 mM |
factor de crescimento epidérmico | 10 ng mL -1 |
Básico factor-2 de crescimento de fibroblastos | 10 ng mL -1 |
hidrocortisona | 500 ng mL -1 |
Insulina | 5 ug mL1 |
Transferrin | 5 ug mL1 |
selenito de sódio | 5 ng ml -1 |
albumina bovina | 0,10% |
Penicilina / Estreptomicina | 100 unidades mL -1 / 100 ug mL1 |
Meio de Eagle (MEM) ácidos essenciais mínimos aminoácidos não essenciais | 0,1 mM |
O beta-mercaptoetanol | 10 -4 M |
Tabela 1:. Rato Tubal Epithelim Meio de Crescimento (M-Te-GM) componentes listados na coluna da esquerda são dissolvidos em meio F12 de DMEM 1x (de Ham) nas concentrações indicadas, coluna da direita. A composição do meio final é livre de soro.
Nós estabelecemos um ensaio de transplante de almofada de gordura dos ovários, que permite a entrega precisa e detecção de células epiteliais e tecidos. O procedimento de transplante de ensaio almofada de gordura de ovário é tecnicamente menos exigente do que a injeção intrabursal 10-12 e permite mais uniforme e localização precisa das células transplantadas em relação à injeção intraperitoneal 9. Também é bem adequado para o transplante a longo prazo de um órgão inteiro, tal como o tubo uterino.
Importante, a almofada de gordura dos ovários proporciona um micro-ambiente familiar para os epitélios do sistema reprodutivo feminino. Deve ser particularmente adequada para estudos das propriedades moleculares e celulares do ovário de humano e de ratinho e células do epitélio das trompas durante a regeneração e transformação maligna. Em contraste com outros órgãos, poucos estudos têm-se centrado na identificação e caracterização de células-tronco no epitélio da r femininatrato eproductive 18,19. Tais estudos são de particular importância porque muitos cancros são acreditados para se originam de células-tronco adultas 20. Ainda origens celulares de cancro do ovário epiteliais permanecem altamente discutível 18. Cancros do ovário epiteliais são responsáveis pela maioria dos casos de câncer de ovário e está em quinto lugar entre todas as mortes relacionadas ao câncer de mulheres em os EUA 21. Assim, o desenvolvimento de um ensaio com ortotópico várias vantagens sobre as técnicas de transplante existentes 9-12 deve facilitar grandemente os estudos nesta área.
Dada a localização superficial da camada de gordura ovário, sistemas de imagens de pequenos animais podem ser usados para acompanhar engraftments marcadas com fluorescente forte ou repórteres bioluminescentes. Também deve ser possível estabelecer ensaios de imagiologia minimamente invasivos alta resolução vivos, tais como a microscopia não-linear 22. A almofada de gordura dos ovários, também podem ser mantidos em culturas de órgãos, desse modo, permitiring cultura tri-dimensional de epitélio normal e neoplásico sob condições recapitulando estreitamente a organização das células e a matriz extracelular. Estudos futuros devem abordar estas possibilidades promissoras.
Vários passos críticos tem que ser considerada. Proporcionando uma almofada de aquecimento e manter roedores quente durante a cirurgia melhora a taxa de sobrevivência. Esterilidade de instrumentos de manipulação a almofada de gordura garante que os sistemas enxertados são mantidos estéril. Em nossa experiência, significativos resultados de sangramento em retardo do crescimento de transplantes. É importante ressaltar que a almofada de incisão de gordura deve ser feita precisamente porque rasgar a almofada de gordura ou perfurando-o através de causas de sangramento. Coagulantes deve ser usado para parar a hemorragia, como necessário. Se engraftments não se desenvolvem, uma concentração mais elevada de células injectadas deve ser considerada. As primeiras protuberâncias bem sucedidos podem ser observadas tão cedo quanto uma semana após o transplante e mais engraftments deve ser uma visívelmeses após o procedimento. Para o transplante, agulhas com diâmetro maior (23-25 L) pode ser utilizada para prevenir cisalhamento de células grandes (mais de 10 um de diâmetro). No entanto, essas agulhas pode ser mais traumático para a almofada de gordura e seu uso deve ser testada antecipadamente. Para nossas experiências que usaram ratinhos dadores e receptores de idade de 6 a 8 semanas. Em ambas as finalidades ratos mais jovens ou mais velhas pode ser usado. No entanto, o número de células injectadas podem precisar de ser ajustadas. Quanto menor o tamanho de bolsas de gordura ovarianos em doadores mais jovens também precisam ser considerados.
Tal como acontece com qualquer método, existem algumas limitações do ensaio de transplante de almofada de gordura ovário mouse. Embora os ratos imuno-competentes singeneicas podem ser utilizados para murino primários células / tecidos, a técnica requer GFN ou ratinhos SCID para o transplante de material humano. É provável possível para humanizar a almofada de gordura para suportar o crescimento de células epiteliais humanas. No entanto, nós não testei essa abordagem ainda. Uso de Fe mais jovemos machos podem levar a custos mais baixos de reprodução; No entanto, os ratos fêmeas virgens maduras (com idade de 8 a 10 semanas) tem uma almofada de gordura maiores, permitindo assim que o transplante de amostras maiores. Finalmente, o pessoal do laboratório deve ser treinado em cirurgia animal para assegurar a execução oportuna e bem-sucedida do procedimento.
The authors have nothing to disclose.
Nós gostaríamos de agradecer ao Dr. Andrew K. Godwin, University of Kansas Medical Center, para fornecer as células humanas HIO118. Estes estudos foram apoiados pelos subsídios do Programa de Stem Cell New York (NYSTEM; T028095) e os Institutos Nacionais de Saúde / Instituto Nacional de Saúde Infantil e Desenvolvimento Humano (P50HD076210) para AFN, e pelas doações de NYSTEM (C028125, C024174 e T028095), National Institutes of / Instituto de Saúde Nacional do Câncer (CA182413) e Fundo Ovarian Cancer Research (327516) para AYN.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
25 gauge needle | BD Becton Dickinson | 305122 | |
28 gauge needle (hypodermic syringe with attached needle) | Kendall | 30339 | Part Number: 8881500014 |
basic fibroblast growth factor-2 | Sigma-Aldrich | F9786 | |
basement membrane matrix (Geltrex) | Invitrogen | A1413202 | |
β-actin-DsRed mice | The Jackson Laboratory | 6051 | B6.Cg-Tg(CAG-DsRed*MST)1Nagy/J |
β-actin-EGFP mice | The Jackson Laboratory | 3291 | C57BL/6-Tg(CAG-eGFP)1Osb/J |
β-mercaptoethanol | Sigma-Aldrich | M7522 | |
bovine albumin | Sigma-Aldrich | A3311 | |
chloroform | VWR | EM-CX1058-1 | |
collagenase/hyaluronidase | Stem Cell Technologies | 7912 | |
cryogenic vials | Thermo Scientific Nunc | 377267 | |
dispase II | Worthington | NPRO2 | |
DMEM F12 (HAM's) | Corning | 10-092-CV | |
DNaseI (Deoxyribonuclease I) | Stem Cell Technologies | 7900 | |
embedding medium for frozen tissue specimens (O. C. T.) | Sakura Finetek | 4583 | |
epidermal growth factor | Sigma-Aldrich | E4127 | |
ethanol 200 proof | Koptec | V1001 | to prepare 70% |
fetal bovine serum | Sigma | F4135 | |
filter tip 0.1-10/20 µl XL | USA Scientific | 1120-3810 | |
FOXJ1 antibody | eBioscience | E10109-1632 | used at concentration 1:1,000 (no unmasking) |
hydrocortisone | Sigma | H0135 | |
Ketoprofen | Zoetis | 4396H | |
laboratory film (Parafilm M) | American National Can | PM-999 | |
L-Glutamine | Corning | 25-005-Cl | |
insulin-transferin-sodium selenite | Sigma-Aldrich | I884 | |
isoflurane, 250 ml | Santa Cruz Animal Health | sc-363629Rx | |
low attachment plate 24-well | Costar | 3473 | |
MEM non-essential amino acids | Corning | 25-025-Cl | |
metal histology molds | Electron Microscopy Sciences | 62527-22 | |
microscope, inverted | Nikon | Eclipse TS 100 | |
microscope, stereo | Nikon | SMZ800 | |
Nod/SCID/gamma (NSG) mice | The Jackson Laboratory | 05557 | NOD.Cg-PrkdcscidIl2rgtm1Wjl/SzJ |
paraformaldehyde 16% solution | Electron Microscopy Sciences | 15710 | |
paraffin (Paraplast, X-TRA) | Fisher Thermo Scientific | 23-021-401 | |
PAX8 antibody | Proteintech | 10336-1-AP | used at concentration 1:1,000 (no unmasking) |
PBS (Phosphate-Buffered Saline) | Corning | 21-030-CV | |
penicillin streptomycin | Corning | 30-002-Cl | |
severe combined immunodeficiency (SCID/NCr) mice, BALB/C background) | NCI-Frederick Animal Production Program | 01S11 | |
sodium pyruvate | Corning | 25-000-Cl | |
specimen processing gel (HISTOGEL) | Richard-Allan Scientific | HG-4000-012 | |
sucrose | Sigma-Aldrich | S0389 | |
Trypsin-EDTA, 25% | Corning | 25-053-Cl |
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