Uma plataforma de alto rendimento para cultura e imagem 3D de organoides

Resumo

Este trabalho apresenta um protocolo de fabricação para um novo tipo de substrato de cultura com centenas de microrecipientes por mm², no qual organoides podem ser cultivados e observados por microscopia de alta resolução. Os protocolos de semeadura celular e imunocoloração também são detalhados.

Resumo

A caracterização de um grande número de culturas organotípicas tridimensionais (3D) (organoides) em diferentes escalas de resolução é atualmente limitada por abordagens de imagem padrão. Este protocolo descreve uma maneira de preparar chips de cultura de organoides microfabricados, que permitem imagens ao vivo 3D em multiescala em um instrumento fácil de usar que requer manipulações mínimas e capaz de obter até 300 organoides / h de rendimento de imagem. Esses chips de cultura são compatíveis com os objetivos de ar e imersão (ar, água, óleo e silicone) e uma ampla gama de microscópios comuns (por exemplo, disco giratório, scanner de ponto confocal, campo amplo e campo brilhante). Além disso, eles podem ser usados com modalidades de folha de luz, como a tecnologia de microscopia de iluminação de plano único e objetivo único (SPIM) (soSPIM).

O protocolo aqui descrito fornece etapas detalhadas para a preparação dos cavacos de cultura microfabricados e a cultura e coloração de organoides. Apenas um curto período de tempo é necessário para se familiarizar, e consumíveis e equipamentos podem ser facilmente encontrados em biolaboratórios normais. Aqui, os recursos de imagem 3D serão demonstrados apenas com microscópios padrão comerciais (por exemplo, disco giratório para reconstrução 3D e microscopia de campo amplo para monitoramento de rotina).

Introdução

Em culturas organotípicas de células 3D, doravante referidas como organoides, as células-tronco se diferenciam e se auto-organizam em estruturas espaciais que compartilham fortes semelhanças morfológicas e funcionais com órgãos reais. Os organoides oferecem modelos valiosos para estudar a biologia e o desenvolvimento humano fora do corpo ^1,2,3. Um número crescente de modelos está sendo desenvolvido que imitam o fígado, cérebro, rim, pulmão e muitos outros órgãos ^2,4,5. A diferenciaçã....

Protocolo

NOTA: A primeira parte deste protocolo detalha a microfabricação do dispositivo de cultura de células. Um molde primário original com cavidades piramidais pode ser produzido internamente - se as instalações de microfabricação estiverem disponíveis - ou terceirizado para empresas externas. O molde primário utilizado neste trabalho é produzido internamente, com etapas do processo de fabricação descritas em outros^{lugares 11,13}. Um protocolo básico para a microfabricação do molde está disponível no Arquivo Suplementar 1. CRÍTICA: As operações nas etapas 1 a 6 precisam ser conduzidas em um ambiente....

Resultados

A Figura 8F mostra o aspecto típico de uma cobertura de cultura de células após a fabricação bem-sucedida. A camada adesiva curável por UV parece plana e adere bem à tampa. A transferência da camada adesiva na folha de cobertura pode falhar se a camada na folha de cobertura estiver sobrecurada, ou se a remoção do substrato PDMS plano for feita incorretamente (como mostrado na Figura 8G,H). Em ambos os casos, a falha é evidente, pois n.......

Discussão

O procedimento para a fabricação do prato de cultura de micropoços, que permite o cultivo e diferenciação de organoides de alta densidade, foi descrito neste trabalho. Devido à geometria e disposição das microcavidades, milhares de esferoides podem ser cultivados e corados em uma única placa por longos períodos de tempo (várias semanas ou mais) com quase nenhuma perda de material. Como comparação, uma área de 4 mm x 2 mm na placa de cultura celular pode conter tantos esferoides quanto uma única placa de 38.......

Materiais

Name	Company	Catalog Number	Comments
2-Propanol	Thermofisher scientific	AA19397K7
Acetone	Thermofisher scientific	AA19392K7
BC43 Benchtop Confocal Microscope	Andor Technology		spinning disk confocal microscope
bovine serum albumin	Thermofisher scientific	37525
Buffered oxide etching solution	Merck	901621-1L
CEE Spin Coater	Brewer Science	200X
DAPI	Thermofisher scientific	62248
Developer AZ400K	Merck	18441223164
DI Milliq water	Millipore
Fetal Bovine Serum (FBS)	Invitrogen	10082147
Glass coverslips	Marienfled	117650	1.5H, round 25 mm diameter
Hepes	Invitrogen	15630080
Imaris software	BitPlane		image analysis software
Inverted Transmission optical microscope	Nikon	TSF100-F
Labsonic M	Sartorius Stedium Biotech		Ultrasonic homogenizer
Lipidure	NOF America	CM5206	bio-mimetic copolymer
NOA73	Norland Products	17-345	UV curable adhesive
Penicillin-Streptomycin	Invitrogen	15070063
Phalloidin	Thermofisher scientific	A12379	Alexa Fluor
Phosphate Buffer Solution	Thermofisher scientific	10010023
Photo Resist AZ5214E	Merck	14744719710
Pico Plasma tool	Diener Electronic GmbH + Co. KG	Pico Plasma	For O2 plasma treatment
RapiClear 1.52	Sunjin lab	RC 152001	water-soluble clearing agent
RCT Hot Plate/Stirrer	IKA (MY)
Reactive Ion Etching tool	Samco Inc. (JPN)	RIE-10NR
RPMI 1640	Invitrogen	11875093	culture medium for HCT116 cells
Sylgard 184 Silicone Elastomer Kit	Dow Corning	4019862	Polydimethylsiloxane or in short, PDMS
Trichloro(1H,1H,2H,2H-perfluorooctyl)silane	Sigma Aldrich	448931-10G
Triton X-100	Sigma Aldrich	T9284	surfactant
Trypsin EDTA	Thermofisher scientific	15400054
Ultrasonic Cleaner	Bransonic	CPX2800
UV-KUB 2	KLOE		UV-LED light source, 365 nm wavelength, 35 mW/cm2 power density
UV mask aligner	SUSS Microtec Semiconductor (DE)	MJB4