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Method Article
Aqui, apresentamos um protocolo para isolar e cultivar células-tronco epiteliais endometriais (reESCs) de ratos, gerando organoides endometriais de ratos. Este método facilita estudos in vitro de doenças endometriais, permitindo a edição de genes e outras manipulações celulares.
Os organoides endometriais oferecem informações valiosas sobre o desenvolvimento e a fisiopatologia das doenças endometriais e servem como plataformas para testes de drogas. Embora organoides endometriais humanos e de camundongos tenham sido desenvolvidos, a pesquisa sobre organoides endometriais de ratos permanece limitada. Dado que os ratos podem simular melhor certas patologias endometriais, como aderências intrauterinas, este estudo teve como objetivo estabelecer organoides endometriais de ratos. Apresentamos um protocolo detalhado para o isolamento e cultura de células-tronco epiteliais endometriais de ratos (reESCs) e a geração de organoides endometriais de ratos. Usando um meio de expansão refinado de reESCs, isolamos com sucesso e expandimos de forma estável as reESCs, demonstrando seu potencial de cultura a longo prazo. Os organoides gerados por reESC exibiram características estruturais e funcionais típicas do endométrio, incluindo responsividade hormonal. Nossos resultados mostraram que os organoides endometriais de ratos podem ser cultivados a longo prazo com proliferação estável, mantendo a estrutura glandular, a polaridade celular e as características funcionais do epitélio endometrial. Este novo modelo de organoide endometrial derivado de rato fornece uma plataforma valiosa para estudar doenças endometriais e testar intervenções terapêuticas, com aplicações potenciais em várias espécies de mamíferos.
O endométrio, um tecido versátil e regenerativo do corpo humano, sofre descamação, regeneração e diferenciação periódicas sob a influência de hormônios ovarianos1. Anormalidades no endométrio estão ligadas a várias doenças do sistema reprodutor feminino, como endometriose, câncer de endométrio e infertilidade2. A falta de modelos de pesquisa confiáveis para o endométrio dificulta estudos aprofundados da patogênese, diagnóstico clínico e tratamento dessas doenças. Embora as linhagens celulares e os modelos animais sejam comumente utilizados para a pesquisa endometrial, desafios como instabilidade fenotípica nas linhagens celulares, diferenças entre espécies em modelos animais e outras limitações dificultam a replicação da complexa estrutura fisiológica e das mudanças funcionais dinâmicas no endométrio humano3.
Organoides são estruturas tridimensionais formadas pela cultura de células-tronco em um ambiente extracelular, possuindo capacidades de auto-renovação e auto-organização. Eles podem mimetizar a estrutura e função de tecidos fisiológicos e patológicos e são reconhecidos como modelos pré-clínicos de doenças humanas4. Em 2017, a construção bem-sucedida de organoides endometriais de camundongos e humanos foi alcançada incorporando tecido endometrial livre fragmentado obtido por digestão enzimática em um andaime de matriz extracelular, seguido pela adição de uma mistura de fatores de crescimento específicos e fatores de sinalização para cultivo5. Os resultados demonstraram que os organoides endometriais ex vivo exibem capacidade proliferativa estável e de longo prazo, mantendo a estrutura glandular, a polaridade celular e as características funcionais do epitélio endometrial, incluindo secreção de muco e resposta hormonal6. No entanto, a cultura ex vivo de células-tronco adultas formando os organoides endometriais requer suporte estrutural semelhante a glândula, levando a desafios como perda de estaminalidade e dificuldades na passagem7.
Atualmente, o cultivo de organoides endometriais depende do método de cultura de digestão em bloco de tecido. Em um estudo anterior, nossa equipe de pesquisa cultivou células-tronco epiteliais endometriais humanas por um longo período in vitro usando um meio de cultura primário composto principalmente de Y27632, que empregamos para construir organoides endometriais8. Com base nesse sucesso, isolamos e cultivamos células-tronco epiteliais endometriais de tecido endometrial de rato usando um meio de cultura composto de molécula pequena, estabelecendo um sistema de cultura in vitro de longo prazo. Além disso, utilizamos células-tronco epiteliais endometriais de ratos (reESCs) para gerar organoides endometriais de ratos. O desenvolvimento deste modelo irá melhorar futuros estudos in vitro e in vivo de doenças relacionadas ao endométrio em conjunto com modelos de ratos.
Seis ratas Sprague-Dawley de 7/8 semanas de idade, pesando 200-250 g, foram utilizadas neste trabalho. Os ratos foram alojados em uma instalação de animais climatizada com acesso ad libitum a comida e água. Todos os procedimentos experimentais envolvendo animais foram conduzidos de acordo com as Diretrizes Institucionais para o Cuidado e Uso de Animais de Laboratório e foram aprovados pelo comitê de revisão institucional para experimentos com animais no Comitê de Ética em Pesquisa do Hospital Popular de Meizhou.
A seção a seguir descreve o processo de isolamento, passagem, congelamento e descongelamento de células-tronco epiteliais endometriais de ratos usando um meio de expansão reESCs refinado (REEM) composto principalmente de Y27632, A8301 e CHIR990217 8,9. A formulação REEM é baseada em DMEM/F12 sem soro enriquecido com concentrações específicas de componentes-chave: 10 μM Y27632, 3 μM CHIR99021 e 0,5 μM A8301. Detalhes abrangentes sobre os componentes podem ser encontrados na Tabela de Materiais. Uma vez que os ratos tenham sido anestesiados com inalação de isoflurano, os procedimentos subsequentes descritos na Figura 1 devem ser implementados.
1. Procedimento cirúrgico
2. Processamento de tecidos
3. Cultura a longo prazo de células-tronco epiteliais endometriais de rato
4. Estabelecimento de organoides endometriais de ratos a partir de reESCs
5. Cultura de longo prazo de organoides endometriais de ratos
6. Opcional: Transição de organoides para cultura aderente
NOTA: O protocolo menciona um método alternativo para a obtenção de reESCs de cultura plana por meio da transição de organoides para cultura aderente, permitindo a reestruturação da morfologia do organoide.
7. Cultura sequencial de organoides com estradiol (E2) e progesterona (P4)
As reESCs e organoides do útero de ratas foram estabelecidos a partir de seis ratas Sprague-Dawley com peso entre 200 g e 250 g, seguindo o protocolo descrito na Figura 1. Com base no sucesso da cultura de longo prazo de células-tronco epiteliais endometriais humanas, a formulação REEM consistiu predominantemente em Y27632, A8301 e CHIR99021. Para estabilizar as reESCs in vitro, inicialmente isolamos células endometriais do endométrio de ratos...
Neste estudo, descrevemos um método simples para isolar e cultivar células-tronco epiteliais endometriais de ratos (reESCs) e refinamos o sistema ex vivo previamente estabelecido para células-tronco epiteliais endometriais humanas8. Nossa abordagem utiliza um meio de cultura de moléculas pequenas contendo Y27632, A8301 e CHIR99021 como componentes principais para permitir uma cultura ex vivo estável e de longo prazo. Além disso, geramos com...
Os autores não têm conflitos de interesse a declarar.
Este trabalho foi apoiado pela Fundação de Pesquisa Básica e Aplicada de GuangDong (2023A1515110760).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Anti-CD15 (SSEA-1) | Abcam | ab135377 | Rabbit, 1:200 (IHC) |
Anti-Estrogen Receptor alpha | Abcam | ab32063 | Rabbit, 1:200 (IHC) |
Anti-pan Cytokeratin | Abcam | ab7753 | Mouse, 1:250 (IHC) |
Anti-Progesterone Receptor | Abcam | ab101688 | Rabbit, 1:200 (IHC) |
Anti-Ki67 | Abcam | ab279653 | Mouse, 1:250 (IHC) |
A8301 | TargetMol | 909910-43-6 | |
β-Estradiol | Merck | E8875 | |
Cell Counting Kit-8 | Beyotime | C0038 | |
CD9 | BioLegend | 109819 | 1:20 (FC), Pacific Blue |
CD24 | BioLegend | 101806 | 1:20 (FC), FITC |
CD31 | BioLegend | 303120 | 1:20 (FC), APC |
CD45 | BioLegend | 301703 | 1:20 (FC), PE |
CHIR99021 | TargetMol | CT99021 | |
Cultrex Organoid Harvesting Solution | R&D Systems | 3700-100-01 | |
Cy3 TSA Fluorescence System Kit | APExBIO | K1051 | |
Cy5 TSA Fluorescence System Kit | APExBIO | K1052 | |
DAPI | Sigma | D9542 | 1 μg/mL |
DMEM/F-12 | Invitrogen | 11330032 | |
EpCAM | BioLegend | 369803 | 1:20 (FC), PerCP |
Fluorescein TSA Fluorescence System Kit | APExBIO | K1050 | |
Goat anti-Rabbit IgG, Alexa Fluor 488 | Invitrogen | A-11008 | 1:500 |
Goat anti-Mouse IgG, Alexa Fluor 555 | Invitrogen | A-21422 | 1:500 |
Goat Anti-rabbit IgG/HRP antibody | APExBIO | bs-0295G-HRP | |
Knockout serum replacement | Invitrogen | 10828028 | |
Matrigel | Corning | 356234 | |
PrimeScript RT Master Mix | Takara | RR063A | |
Progesterone | Merck | 57-83-0 | |
Sprague-Dawley rat | Shanghai JieSiJie Laboratory Animals Co., LTD, China | ||
SSEA-1 | BioLegend | 323047 | 1:20 (FC), APC |
TB Green Fast qPCR Mix | Takara | RR820A | |
TriZOL | Invitrogen | 15596026CN | RNA extraction |
u-Slide 8-well plates | Ibidi | 80827 | |
Y27632 | TargetMol | 146986-50-7 | |
qPCR primers of target genes | |||
Genes | Company | Sequences | |
rat GAPDH F | Sangon biotech | GACATGCCGCCTGGAGAAAC | |
rat GAPDH R | Sangon biotech | AGCCCAGGATGCCCTTTAGT | |
rat Nanog F | Sangon biotech | GACTAGCAACGGCCTGACTCA | |
rat Nanog R | Sangon biotech | CTGCAATGGATGCTGGGATA | |
rat Sox2 F | Sangon biotech | ATTACCCGCAGCAAAATGAC | |
rat Sox2 R | Sangon biotech | ATCGCCCGGAGTCTAGTTCT | |
rat Oct4 F | Sangon biotech | CCCAGCGCCGTGAAGTTGGA | |
rat Oct4 R | Sangon biotech | ACCTTTCCAAAGAGAACGCCCA GG |
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