This work has been supported by the German Cancer Research Center (DKFZ), the EU-consortium &#8220;Tolerage&#8221;, the Deutsche Forschungsgemeinschaft (SFB 938) and the Landesstiftung Baden-W&#252;rttemberg.

Este estudo foi aprovado pelo comitê de ética do Regierungspräsidium Karlsruhe. Todos os animais foram alojados em condições específicas isentos de agentes patogénicos no centro de pesquisa alemão do cancro (DKFZ). Para todas as experiências de cultura de filhotes de rato que variam de 1 a 7 dias de idade foram usados. 1. Isolamento de células mTEC de Thymus NOTA: As etapas seguintes de digestão foram realizadas conforme descrito anteriormente 1 sob condições estéreis, com algumas modificações como se segue. <ol><li> Decapitar os filhotes de rato e remover o timo. Coloque a timos em gelo em uma placa de Petri contendo meio RPMI 1640 (contendo FCS a 5%). </li><li> Corte o thymi em finos, pequenos pedaços e coloque em um tubo de fundo redondo com ~ 5-30 ml de meio RPMI e misture delicadamente usando um ímã para 10 min a RT. </li><li> Depois disso, decantar o sobrenadante contendo principalmente timócitos e digerir o tecido restante sequencialmente com uma rodada de collagenaSE tipo IV (0,2 mg / ml e 57 U / ml de concentartion final) durante 15 minutos cada, a 37 ° C, seguido de colagenase / dispase (0,2 mg / ml e a concentração final de 1,2 U / ml) durante 25 min cada a 37 ° C em um banho de água com agitação magnética até a timos são completamente digerido. Use 1 ml de enzima por 2-3 thymi. </li><li> Agita-se o tecido uma vez a cada 7-10 min com uma pipeta de Pasteur. Reunir as fracções de colagenase / dispase e filtrar através de uma gaze 70 mm. </li><li> Enriqueça as células mTEC por célula magnética triagem (MACS). Realizar a purificação de células mTEC por célula magnética triagem como descrito anteriormente 11, e mostrado na Figura 1. NOTA: Para triagem magnética de células mTEC foram utilizados os seguintes anticorpos: anti-CD80-PE (16-10A1, use a diluição 1: 100) e anti-EpCAM-bio (G8.8, uso a diluição 1: 100) 12. Células mTEC imaturos e maduros usando MACS foram definidos como: CD45 - EpCAM + CD80 - e CD45 - CD80 + respectivEly. </li><li> Após purificação MACS (pureza de células mTEC imaturos = 83,1 ± 6,3% e células mTEC maduros = 79,23 ± 3,42%), semear as células mTEC para as culturas organotípicas conforme descrito abaixo (Seção 2.3). </li><li> Alternativamente, células mTEC ordenar por FACS (utilizando 100 bocal mm) após a depleção de CD45 MACS utilizando os seguintes anticorpos: anti-CD45-PerCP (30-F11, em utilização diluição 1: 100), anti-FITC-Ly51 (6C3, usar a 1 : 100 de diluição), anti-EpCAM-Alexa647 (G8.8, a utilização de 1: 500 de diluição) e utilização de anti-CD80-PE (16-10A1, a diluição 1: 100). Excluir células mortas, utilizando iodeto de propídio (1: 5000) (Dia 4). Células mTEC imaturos e maduros usando FACS foram definidos como: PI - CD45 - Ly51 - EpCAM + CD80 - e PI - CD45 - Ly51 - EpCAM + CD80 +, respectivamente. </li></ol> 2. organotï¿½icas 3D Co-culturas (OTCs) NOTA: As construções em 3D-dérmica para o cultivo de organotípico keratinocytes foram preparados como descrito anteriormente 9,13. Em todos os passos células foram incubadas a 37 ° C e 5% de CO 2. Os OTC utilizando células mTEC foram preparadas com pequenas modificações como se segue. <ol><li> Preparação de fibroblastos humanos NOTA: Os fibroblastos dérmicos humanos foram obtidos a partir de culturas de explantes de derme epidermised-de 9, como descrito anteriormente. <ol><li> Em breve, cortar tiras de pele humana (aproximadamente 5 cm de comprimento) e trata-se com termolisina (0,5 mg / ml em solução salina com 10 mM de Hepes pH 7,4) O / N a 4 ° C. </li><li> Em seguida, separar a epiderme da derme utilizando pinças. </li><li> Finamente cortada a derme em pedaços pequenos, coloque em uma placa de 10 centímetros de Petri e deixar secar durante 1-2 horas sob um fluxo de ar estéril. Suplemento os explantes regularmente com DMEM contendo 20% de FBS. </li><li> Divida os fibroblastos em crescimento fora quando confluentes (geralmente em torno de 3 semanas), utilizando 0,1% de tripsina certificando-se que os explantes continuar a aderir à placa para obter mais conrounds consecutivos de crescimento. </li><li> Expandir os fibroblastos a partir de explantes para os mesmos até 3 vezes em DMEM com FBS a 10% e crio-conservação 14. Utilizar o mesmo lote de fibroblastos para cada série experimental. NOTA: Os fibroblastos não foram irradiadas para o set-up dos equivalentes dérmicos. </li></ol></li><li> Preparação do andaime <ol><li> Corte as 0,4-0,6 mm de espessura de viscose, material fibroso não tecido (detalhes do produto no apoio folha de excel) em círculos bem demarcadas usando uma afiada 11 mm de diâmetro de metal perfurador para caber exatamente em 12 inserções bem-filtro. Em seguida, coloque-o na 12- elemento filtrante bem (poliéster poros da membrana capilar, 3 mm de tamanho de poro) como um andaime. Coloque a configuração completa em um filtro estéril de 12 poços. </li><li> Prepara-se o gel de fibrina utilizando uma cola de fibrina kit para a cirurgia que consiste de uma combinação de f ibrinogénio e trombina. Pré-diluir a fibrinogen-, bem como o componente de trombina do kit para 8 mg / ml e 10unidades / ml, respectivamente. Para um único poço de uma placa de 12 poços proceder da seguinte forma. <ol><li> Dilui-se 100 ul de fibrinogénio (8 mg / ml) com 100 ul de solução salina tamponada de fosfato (PBS) sem Ca 2+ e Mg 2+, pH 7,0. Dilui-se 100 ul de trombina (10 unidades / ml) com 100 ul de FCS contendo 270.000 fibroblastos. </li><li> Dispensar 200 ul de trombina a fibroblastos de células contendo-o para misturar andaime, a qual Adicionar 200 ul de fibrinogénio (mistura 1: 1), resultando numa concentração final de fibrinogénio de 2 mg / ml de trombina e de 2,5 unidades / ml. Misturar bem e distribua uniformemente sobre toda a área do andaime por pipetagem suave (Dia 1). NOTA: Depois de 30 min a 37 ° C de um coágulo que encerra os fibroblastos se ter formado, enchendo completamente os espaços internos do andaime e formar uma superfície superior lisa. </li></ol></li></ol></li><li> Co-cultura com células mTEC <ol><li> Para pré-cultura, mergulhe as culturas de órgãos emDMEM com FBS a 10%, 50 ug / ml de ácido L-ascórbico e de 1 ng / ml de TGF-β1 com uma mudança de meio todos os outros dias durante 4-5 dias. </li><li> No dia da sementeira MTEC, substituir o meio por meio RFAD (1: 1 DMEM + DMEM / F12) com 10% de FBS, 10 -10 M a toxina da cólera, 0,4 mg / ml de hidrocortisona, 50 ng / ml de ácido L-ascórbico, ligando RANK (0,1 ug / ml) e 500 unidades / ml de aprotinina, evitando assim a fibrinólise precoce por serina-proteases secretadas pelos fibroblastos. </li><li> 7-8 horas mais tarde, as set-up co-culturas, semeando 250.000 células mTEC (quer células mTEC completos, ou CD80 lo e subconjuntos CD80 hi), num volume de 100 ul por poço em cima do andaime de fibroblastos. Contar as células usando uma câmara de Neubauer (dia 4). NOTA: Em todas as vezes as culturas organotípicas 3D timo estão submersos em meio ao contrário OTCs pele que são levantadas ao ar. </li><li> Após 24 horas de incubação, fornecer as culturas com meio (câmbio médio total) como mencionado acima (passo 2.3.2) agora containing reduziram quantidades de aprotinina, 250 unidades / ml (dia 5). </li><li> A fim de avaliar a actividade proliferativa de células mTEC, adicionar EdU (6,7 uM / ml, ou seja, 10 pM / poço) para OTC durante 4 horas antes da terminação das culturas. Realizar a coloração de OTC crio-secções, como descrito no kit de EdU de imagem conjugados com co-coloração de queratina 14. Determinar os índices proliferativas de células mTEC, tanto por contagem de células K14 + edu + de duas secções de cada espécime de cultura ou por fluxo citometria (EdU citometria de fluxo, Secção 1.7, mas em vez de utilizar Ly51-FITC CDR1 PB-15 a uma diluição de 1: 100 e 2.3.6.4). </li><li> Na sequência de 4-7 dias de co-cultura, encerrar os OTCs e processo para isolamento do RNA, crio-seccionamento ou análise FACS (dia 11/08). <ol><li> Terminar as culturas usando uma pinça, que separa o andaime / equivalente dérmico do filtro do poço de inserção. </li><li> Para crio-seccionamento, incorporar toda a OTC em composto outubro e congelar na livapor de nitrogênio quid antes de crio-seccionamento. Prepare 5-7 uM secções espessas OTC utilizando um criostato e armazenar a -20 ° C até à sua utilização. Para imuno-histoquímica de OTC crio-seccionado usar anti-queratina 14 (AF64, a utilização de 1: 1000 de diluição), e anti-vimentina (gp53, utilização em diluição 1: 100) de anticorpos. Realizar a coloração imuno-histoquímica indireta usando anticorpos secundários respectivos. </li><li> Para o isolamento do RNA, adicionar 1 ml de solução (contendo fenol e tiocianato de guanidina) em uma tampa de rosca de um 2 ml RNase livre tubo de desnaturação. Cortar toda a OTC em pedaços com um bisturi e adicionar para dentro do tubo contendo solução de desnaturação. Mecanicamente triturar os OTC com instrumento FastPrep duas vezes durante 30 segundos a uma velocidade de 6,0, em colocar entre em gelo durante 2 minutos (a amostra pode ser armazenada a -80 ° C após este ponto). Se congeladas a -80 ° C, descongelar em gelo. Centrifugar os tubos a 11,500-13,000 rpm durante 10 min a 4 ° C. Transferir o sobrenadante para um tubo fresco, incubar durante 5 min à temperatura ambiente e fprotocolos de isolamento de ARN Realize as utilizando ácido extracção tiocianato de guanidina-fenol-clorofórmio, tal como descrito pelo fabricante. </li><li> Para a análise FACS, remover o andaime e separar a membrana da fibrina / fibroblastos / gel MTEC. Finamente cortada do gel com um bisturi e digeri-la num tubo de FACS durante ~ 20 min, ou até estarem completamente digeridas com 2 ml de colagenase / dispase a 37 ° C num banho de água com agitação magnética. Agita-se a solução de enzima com uma pipeta de Pasteur, uma vez a cada 5 minutos. Após a digestão completa, filtra-se a suspensão de células através de um filtro de 70 um; manchar a suspensão de célula única usando os anticorpos, tal como descrito em 1.7 e análise por citometria de fluxo. </li></ol></li></ol></li></ol>

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Os autores declaram que não há conflito financeiro ou comercial de interesse.

Ao lado RTOCs, o OTCs 3D têm sido, de longe, superior em termos de diferenciação do TCE e PGE manutenção / indução (Tabela 1) em comparação com outros (i) &#39;culturas 3D simplificadas&#39; usando - fibroblastos sozinho, sem o cadafalso; (Ii) sistemas 2D utilizando - células fibroblastos / alimentador de co-cultivadas com TEC 10, (iii) células 3T3-J2 em que os clones TEC desenvolver, mas é perdida PGE, (iv) Matrigel ou (v) de componentes da matriz extracelular (dados não publica...

Timócitos desenvolvimento perfazem cerca de 98% do timo, enquanto que os restantes 2% é composto por uma variedade de células que compõem colectivamente o estroma tímico (isto é, células epiteliais, células dendríticas, macrófagos, células B, f ibroblastos, células endoteliais). As células epiteliais cortical exterior (CTECs) adquirir imigração de células pro-T a partir de medula óssea, t indução linhagem celular em células pré-T multipotentes e selecção positivo de auto-MHC restrita timócitos imaturos. As células interiores medulares do timo epiteliais (células mTEC) estão envolvidas na indução de tolerância desses timócitos com um TCR de elevada afinidade para complexos de auto-péptido / CPH por indução ou selecção negativa ou seu desvio para a linhagem de células T reguladora. No contexto da indução de tolerância central, células mTEC são únicos na medida em que expressam uma ampla gama de auto-antigénios restrita a um tecido (TRAs) espelhamento assim a auto periférica. Este fenômeno é chamado de expressão gênica promíscua (PGE)1,2. A maioria dos estudos actuais sobre este tipo de célula fascinante dependem ex vivo células isoladas, como vários sistemas de cultura de curto prazo 2D invariavelmente resultou na perda de moléculas de PGE e como regulador chave do MHC de classe II, e Foxn1 Aire dentro dos primeiros 2 dias 06/03 . Ele permaneceu no entanto claro, que determinados componentes e características da malha 3D intacta do timo estavam faltando em modelos 2D. A cultura de órgão tímico re-agregação (RTOC) tem sido até agora o único sistema 3D, que permite o estudo do desenvolvimento de células T, por um lado, e da biologia celular de estroma, por outro lado, em um micro-ambiente do timo 7 intacto. No entanto, RTOCs tem certas limitações, isto é, que já contêm uma mistura complexa de células, requerem a utilização de células estromais fetais e suportar um período de cultura máxima de 5 a 10 dias. A falta de redutora em sistemas de cultura in vitro tem dificultado o estudo dovários aspectos do desenvolvimento de células T do timo e organogênese não menos importante a regulação molecular da PGE e sua relação com a biologia do desenvolvimento de células mTEC. Devido à estreita-relação da organização estruturada das células epiteliais da pele e do timo, optamos por um sistema 3D cultura organotípicas (OTC), que tinha sido desenvolvido originalmente para emular a diferenciação de queratinócitos in vitro e, assim, criar um equivalente dérmico. O sistema OTC consiste em uma matriz de andaime inerte coberto com fibroblastos dérmicos que estão presos em um gel de fibrina, na qual os queratinócitos são semeados 8,9. Aqui, nós substituímos queratinócitos com células mTEC purificados. Mantendo as características básicas deste modelo, nós otimizamos determinados parâmetros. No modelo adotado OTC células mTEC proliferaram, foram submetidos a diferenciação terminal e mantido identidade MTEC e PGE, assim estreitamente imitando in vivo células mTEC desenvolvimento <sup&gt; 10. Esta nota técnica proporciona um protocolo detalhado permitindo que o passo a passo set-up de OTCs timo.

<table><tbody><tr><td>Pregnant C57BL/6 mice&amp;nbsp;</td><td>Charles River WIGA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>LS columns</td><td>Miltenyi Biotec</td><td>130-042-401</td><td></td></tr><tr><td>MS columns</td><td>Miltenyi Biotec</td><td>130-042-201</td><td></td></tr><tr><td>CD45 Microbeads, mouse</td><td>Miltenyi Biotec</td><td>130-052-301</td><td></td></tr><tr><td>Anti-PE Microbeads</td><td>Miltenyi Biotec</td><td>130-048-801</td><td></td></tr><tr><td>Streptavidin Microbeads</td><td>Miltenyi Biotec</td><td>130-048-101</td><td></td></tr><tr><td>EpCAM (G8.8 -Alexa 647 and -biotin)</td><td>Ref. 12</td><td></td><td></td></tr><tr><td>CD80-PE antibody</td><td>BD Pharmingen</td><td>553769</td><td></td></tr><tr><td>CD45-PerCP antibody</td><td>BD Pharmingen</td><td>557235</td><td></td></tr><tr><td>Ly51-FITC antibody</td><td>BD Pharmingen</td><td>553160</td><td></td></tr><tr><td>CDR1-Pacific Blue</td><td>Ref. 15</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Keratin 14 antibody</td><td>Covance</td><td>PRB-155P</td><td></td></tr><tr><td>Vimentin antibody</td><td>Progen</td><td>GP58</td><td></td></tr><tr><td>Cy3-conjugated AffiniPure Goat anti-Rabbit IgG (H+L)</td><td>Jackson ImmunoResearch&amp;nbsp;</td><td>111-165-003</td><td></td></tr><tr><td>Alexa 488-conjugated AffiniPure F(ab&#039;)2 Fragment Goat anti-Guinea Pig IgG (H+L)</td><td>Jackson ImmunoResearch&amp;nbsp;</td><td>106-546-003</td><td></td></tr><tr><td>Goat anti-Rabbit IgG (H+L) Secondary Antibody, Alexa Fluor 488 conjugate</td><td>Molecular Probes (Invitrogen GmbH)</td><td>A-11008</td><td></td></tr><tr><td>Click-iT EdU Alexa Fluor 594 Imaging Kit</td><td>Invitrogen</td><td>C10339</td><td></td></tr><tr><td>Click-iT EdU Alexa Fluor 488 Flow Cytometry Assay Kit</td><td>Invitrogen</td><td>C10425</td><td></td></tr><tr><td>12-well filter inserts (thincerts)</td><td>Greiner bio-one</td><td>657631</td><td></td></tr><tr><td>12-well plate</td><td>Greiner</td><td>665180-01</td><td></td></tr><tr><td>Jettex 2005/45</td><td>ORSA, Giorla Minore, Italy</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Fibrinogen TISSUECOL-Kit Immuno</td><td>Baxter</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Thrombin TISSUECOL-Kit Immuno</td><td>Baxter</td><td></td><td></td></tr><tr><td>PBS</td><td>Serva</td><td>47302.03</td><td></td></tr><tr><td>DMEM</td><td>Lonza</td><td>BE12-604F</td><td></td></tr><tr><td>DMEM/F12</td><td>Lonza</td><td>BE12-719F</td><td></td></tr><tr><td>HEPES</td><td>Gibco</td><td>15630-049&amp;nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>FBS Gold</td><td>GE Healthcare</td><td>A11-151</td><td></td></tr><tr><td>Aprotinin (Trasylol)</td><td>Bayer</td><td>4032037</td><td></td></tr><tr><td>Cholera toxin</td><td>Biomol</td><td>G117</td><td></td></tr><tr><td>Hydrocortisone</td><td>Seromed (Biochrom)</td><td>K3520</td><td></td></tr><tr><td>L-ascorbic acid</td><td>Sigma</td><td>A4034</td><td></td></tr><tr><td>TGF-&amp;szlig;1</td><td>Invitrogen</td><td>PHG9214</td><td></td></tr><tr><td>RANKL</td><td>R&amp;amp;D systems</td><td>462-TR-010</td><td></td></tr><tr><td>Thermolysin</td><td>Sigma Aldrich</td><td>&amp;nbsp;T-7902</td><td></td></tr><tr><td>OCT Compound</td><td>TissueTek</td><td>4583</td><td></td></tr><tr><td>Trizol (aka. Denaturing solution - Acid guanidinium thiocyanate-phenol-chloroform extraction)</td><td>Invitrogen</td><td>10296028</td><td></td></tr><tr><td>FastPrep FP120</td><td>Thermo Scientific</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Collagenase Type IV&amp;nbsp;</td><td>CellSystems</td><td>LS004189</td><td>0.2 mg/ml and 57U/ml final conc.</td></tr><tr><td>Neutrale Protease (Dispase)</td><td>CellSystems</td><td>LS002104</td><td>0.2 mg/ml and 1.2U/ml final conc.</td></tr><tr><td>DNase I&amp;nbsp;</td><td>Roche</td><td>11 284 932 001</td><td>25 &amp;micro;g/ml final conc.</td></tr></tbody></table>

3d organotypic co-culture model supporting medullary thymic epithelial cell proliferation, differentiation and promiscuous gene expression

Desenvolvimento de células T intra-timo requer uma malha tridimensional complexa composta por várias células do estroma, ou seja, células não-T. Timócitos atravessar este andaime em uma ordem temporal e espacial altamente coordenada enquanto sequencialmente passar pontos de verificação obrigatórios, ou seja, T compromisso linhagem de células, seguido de geração repertório receptor de células T e seleção antes da sua exportação para a periferia. Os dois tipos de células residentes principais que formam este andaime são células epiteliais do timo corticais (CTECs) e medular (células mTEC). Uma característica chave de células mTEC é o chamado promíscuo expressão de numerosos antigénios restrita a um tecido. Estes antigénios restrita a um tecido são apresentados para os timócitos imaturos, directa ou indirectamente por células mTEC ou células dendríticas do timo, respectivamente, resultando em auto-tolerância. Adequados in vitro modelos emulando as vias de desenvolvimento e as funções de CTECs e células mTEC Atualmente lacrei. Esta falta de modelos experimentais adequados, por exemplo, tem dificultado a análise da expressão do gene promíscuo, que ainda está mal compreendida no nível celular e molecular. Nós adaptamos um modelo de co-cultura 3D organotípico à cultura ex vivo células mTEC isoladas. Este modelo foi inicialmente criado para cultivar queratinócitos, de modo a gerar um equivalente de pele in vitro. O modelo 3D preservou as características funcionais do MTEC biologia: (i) a proliferação e diferenciação terminal de CD80 lo, Aire-negativo em CD80 oi, Aire-positivo células mTEC, (ii) capacidade de resposta a RANKL, e (iii) a expressão sustentada de Foxn1, Aire e genes restrita de tecidos em células mTEC CD80 hi.

Adotamos um modelo 3D organotípico co-cultura (3D OTC) que tinha sido originalmente desenvolvido para o cultivo in vitro de longa duração dos queratinócitos 9. Células mTEC MACS enriquecidos (ver esquema de enriquecimento MACS Figura 1) foram semeadas em um andaime que compreende de um gel de fibrina e fibroblastos aprisionadas. Os fibroblastos proporcionar a matriz extracelular essencial (ECM) que suporta células mTEC in vitro. Células mTEC foram cultivadas ...

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3D Organotypic Co-culture Model Supporting Medullary Thymic Epithelial Cell Proliferation, Differentiation and Promiscuous Gene Expression

Studying medullary thymic epithelial cells in vitro has been largely unsuccessful, as current 2D culture systems do not mimic the in vivo scenario. The 3D culture system described herein - a modified skin organotypic culture model - has proven superior in recapitulating mTEC proliferation, differentiation and maintenance of promiscuous gene expression.

3D Organotípicas Co-cultura Modelo de Apoio medular Thymic Epithelial proliferação, diferenciação e Expression Promiscuous Gene

Intra-thymic T cell development requires an intricate three-dimensional meshwork composed of various stromal cells, i.e., non-T cells. Thymocytes traverse ...

3d-organotypic-co-culture-model-supporting-medullary-thymic

Research

JoVE Journal

Developmental Biology

10.7K visualizações.  German Cancer Research Center (DKFZ). Studying medullary thymic epithelial cells in vitro has been largely unsuccessful, as current 2D culture systems do not mimic the in vivo scenario. The 3D culture system described herein - a modified skin organotypic culture model - has proven superior in recapitulating mTEC proliferation, differentiation and maintenance of promiscuous gene expression. 

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A Three-dimensional Thymic Culture System to Generate Murine Induced Pluripotent Stem Cell-derived Tumor Antigen-specific Thymic Emigrants

The inheritance of pre-rearranged T cell receptors (TCRs) and their epigenetic rejuvenation make induced pluripotent stem cell (iPSC)-derived T cells a promising source for adoptive T cell therapy (ACT). However, classical in vitro methods for producing regenerated T cells from iPSC result in either innate-like or terminally differentiated T cells, which are phenotypically and functionally distinct from na&#239;ve T cells. Recently, a novel three-dimensional (3D) thymic culture system was developed to generate a homogenous subset of CD8&#945;&#946;+ antigen-specific T cells with a na&#239;ve T cell-like functional phenotype, including the capacity for proliferation, memory formation, and tumor suppression in vivo. This protocol avoids aberrant developmental fates, allowing for the generation of clinically relevant iPSC-derived T cells, designated as iPSC-derived thymic emigrants (iTE), while also providing a potent tool to elucidate the subsequent functions necessary for T cell maturation after thymic selection.

This article describes a novel method to generate tumor antigen-specific induced pluripotent stem cell-derived thymic emigrants (iTE) by a three-dimensional (3D) thymic culture system. iTE are a homogenous subset of T cells closely related to na&#239;ve T cells with the capacity for proliferation, memory formation, and tumor suppression.

Um sistema tridimensional da cultura Thymic para gerar os Emigrants Thymic antígeno-específicos induzidos pilha-derivados do tumor derivado murine

The inheritance of pre-rearranged T cell receptors (TCRs) and their epigenetic rejuvenation make induced pluripotent stem cell (iPSC)-derived T cells a ...

Pesquisa do câncer

Reaggregate Thymus Cultures

Stromal cells within lymphoid tissues are organized into three-dimensional structures that provide a scaffold that is thought to control the migration and development of haemopoeitic cells. Importantly, the maintenance of this three-dimensional organization appears to be critical for normal stromal cell function, with two-dimensional monolayer cultures often being shown to be capable of supporting only individual fragments of lymphoid tissue function. In the thymus, complex networks of cortical and medullary epithelial cells act as a framework that controls the recruitment, proliferation, differentiation and survival of lymphoid progenitors as they undergo the multi-stage process of intrathymic T-cell development. Understanding the functional role of individual stromal compartments in the thymus is essential in determining how the thymus imposes self/non-self discrimination. Here we describe a technique in which we exploit the plasticity of fetal tissues to re-associate into intact three-dimensional structures in vitro, following their enzymatic disaggregation. The dissociation of fetal thymus lobes into heterogeneous cellular mixtures, followed by their separation into individual cellular components, is then combined with the in vitro re-association of these desired cell types into three-dimensional reaggregate structures at defined ratios, thereby providing an opportunity to investigate particular aspects of T-cell development under defined cellular conditions. (This article is based on work first reported Methods in Molecular Biology 2007, Vol. 380 pages 185-196).

In this video the preparation of 2-dGuo-treated reaggregate thymus cultures is demonstrated.

Reaggregate Culturas Thymus

Stromal cells within lymphoid tissues are organized into three-dimensional structures that provide a scaffold that is thought to control the migration and ...

Biologia

Preparation of 2-dGuo-Treated Thymus Organ Cultures

In the thymus, interactions between developing T-cell precursors and stromal cells that include cortical and medullary epithelial cells are known to play a key role in the development of a functionally competent T-cell pool. However, the complexity of T-cell development in the thymus in vivo can limit analysis of individual cellular components and particular stages of development. In vitro culture systems provide a readily accessible means to study multiple complex cellular processes. Thymus organ culture systems represent a widely used approach to study intrathymic development of T-cells under defined conditions in vitro. Here we describe a system in which mouse embryonic thymus lobes can be depleted of endogenous haemopoeitic elements by prior organ culture in 2-deoxyguanosine, a compound that is selectively toxic to haemopoeitic cells. As well as providing a readily accessible source of thymic stromal cells to investigate the role of thymic microenvironments in the development and selection of T-cells, this technique also underpins further experimental approaches that include the reconstitution of alymphoid thymus lobes in vitro with defined haemopoietic elements, the transplantation of alymphoid thymuses into recipient mice, and the formation of reaggregate thymus organ cultures. (This article is based on work first reported Methods in Molecular Biology 2007, Vol. 380 pages 185-196).

This video demonstrates the dissection and removal of the fetal thymus as well the preparation of ex vivo cultures of 2-dGuo-treated thymus.

Preparação de 2-dGuo-Tratada Culturas Organ Thymus

In the thymus, interactions between developing T-cell precursors and stromal cells that include cortical and medullary epithelial cells are known to play ...

Engineering Three-dimensional Epithelial Tissues Embedded within Extracellular Matrix

The architecture of branched organs such as the lungs, kidneys, and mammary glands arises through the developmental process of branching morphogenesis, which is regulated by a variety of soluble and physical signals in the microenvironment. Described here is a method created to study the process of branching morphogenesis by forming engineered three-dimensional (3D) epithelial tissues of defined shape and size that are completely embedded within an extracellular matrix (ECM). This method enables the formation of arrays of identical tissues and enables the control of a variety of environmental factors, including tissue geometry, spacing, and ECM composition. This method can also be combined with widely used techniques such as traction force microscopy (TFM) to gain more information about the interactions between cells and their surrounding ECM. The protocol can be used to investigate a variety of cell and tissue processes beyond branching morphogenesis, including cancer invasion.

This manuscript describes a soft lithography-based technique to engineer uniform arrays of three-dimensional (3D) epithelial tissues of defined geometry surrounded by extracellular matrix. This method is amenable to a wide variety of cell types and experimental contexts and allows for high-throughput screening of identical replicates.

Engenharia tridimensionais tecidos epiteliais incorporado dentro Matriz Extracelular

The architecture of branched organs such as the lungs, kidneys, and mammary glands arises through the developmental process of branching morphogenesis, ...

Bioengenharia

Extra Cellular Matrix-Based and Extra Cellular Matrix-Free Generation of Murine Testicular Organoids

Testicular organoids provide a tool for studying testicular development, spermatogenesis, and endocrinology in vitro. Several methods have been developed in order to create testicular organoids. Many of these methods rely upon extracellular matrix (ECM) to promote de novo tissue assembly, however, there are differences between methods in terms of biomimetic morphology and function of tissues. Moreover, there are few direct comparisons of published methods. Here, a direct comparison is made by studying differences in organoid generation protocols, with provided outcomes. Four archetypal generation methods: (1) 2D ECM-free, (2) 2D ECM, (3) 3D ECM-free, and (4) 3D ECM culture are described. Three primary benchmarks were used to assess the testicular organoid generation. These are cellular self-assembly, inclusion of major cell types (Sertoli, Leydig, germ, and peritubular cells), and appropriately compartmentalized tissue architecture. Of the four environments tested, 2D ECM and 3D ECM-free cultures generated organoids with internal morphologies most similar to native testes, including the de novo compartmentalization of tubular versus interstitial cell types, the development of tubule-like-structures, and an established long-term endocrine function. All methods studied utilized unsorted, primary murine testicular cell suspensions and used commonly accessible culture resources. These testicular organoid generation techniques provide a highly accessible and reproducible toolkit for research initiatives into testicular organogenesis and physiology in vitro.

Here, four methods for generating testicular organoids from primary neonatal murine testicular cells are described i.e., extracellular matrix (ECM) and ECM-free 2D and 3D culture environments. These techniques have multiple research applications and are especially useful for studying testicular development and physiology in vitro.

Geração extra-baseada em matriz celular e extra-celular livre de organoides testiculares de murina

Testicular organoids provide a tool for studying testicular development, spermatogenesis, and endocrinology in vitro. Several methods have been developed ...

Biologia do Desenvolvimento

Preparation and Applications of Organotypic Thymic Slice Cultures

Thymic selection proceeds in a unique and highly organized thymic microenvironment resulting in the generation of a functional, self-tolerant T cell repertoire. In vitro models to study T lineage commitment and development have provided valuable insights into this process. However, these systems lack the complete three-dimensional thymic milieu necessary for T cell development and, therefore, are incomplete approximations of in vivo thymic selection. Some of the challenges related to modeling T cell development can be overcome by using in situ models that provide an intact thymic microenvironment that fully supports thymic selection of developing T cells. Thymic slice organotypic cultures complement existing in situ techniques. Thymic slices preserve the integrity of the thymic cortical and medullary regions and provide a platform to study development of overlaid thymocytes of a defined developmental stage or of endogenous T cells within a mature thymic microenvironment. Given the ability to generate ~20 slices per mouse, thymic slices present a unique advantage in terms of scalability for high throughput experiments. Further, the relative ease in generating thymic slices and potential to overlay different thymic subsets or other cell populations from diverse genetic backgrounds enhances the versatility of this method. Here we describe a protocol for the preparation of thymic slices, isolation and overlay of thymocytes, and dissociation of thymic slices for flow cytometric analysis. This system can also be adapted to study non-conventional T cell development as well as visualize thymocyte migration, thymocyte-stromal cell interactions, and TCR signals associated with thymic selection by two-photon microscopy.

We describe the preparation of thymic slices that, in combination with flow cytometry, can be used to model positive and negative selection of developing T cells. Thymic slices can also be adapted for the in situ analysis of thymocyte migration, localization, and signaling via immunofluorescence and two-photon microscopy.

Preparação e Aplicações de culturas organotípicas Tímico Fatia

Thymic selection proceeds in a unique and highly organized thymic microenvironment resulting in the generation of a functional, self-tolerant T cell ...

Imunologia e Infecção

Heteromulticellular Stromal Cells in Scaffold-free 3D Cultures of Epithelial Cancer Cells to Drive Invasion

Breast cancer is the second leading cause of cancer-related death among women in the U.S. Organoid models of solid tumors have been shown to faithfully recapitulate aspects of cancer progression such as proliferation and invasion. Although patient-derived organoids and patient-derived xenograft organoids are pathophysiologically relevant, they are costly to propagate, difficult to manipulate, and comprised primarily of the most proliferative cell types within the tumor microenvironment (TME). These limitations prevent their use for elucidating cellular mechanisms of disease progression that depend upon tumor-associated stromal cells which are found within the TME and known to contribute to metastasis and therapy resistance. 
Here, we report on methods for cultivating epithelial-stromal multicellular 3D cultures. The advantages of these methods include a cost-effective system for rapidly generating organoid-like 3D cultures within scaffold-free environments that can be used to track invasion at single-cell resolution within hydrogel scaffolds. Specifically, we demonstrate how to generate these heteromulticellular 3D cultures using BT-474 breast cancer cells in combination with fibroblasts (BJ-5ta), monocyte-like cells (THP-1), and/or endothelial cells (EA.hy926). Additionally, differential fluorescent labeling of cell populations enables time-lapse microscopy to define 3D culture assembly and invasion dynamics. 
Notably, the addition of any two stromal cell combinations to 3D cultures of BT-474 cells significantly reduces circularity of the 3D cultures, consistent with the presence of organoid-like or secondary spheroid structures. In tracker dye experiments, fibroblasts and endothelial cells co-localize in the peripheral organoid-like protrusions and are spatially segregated from the primary BT-474 spheroid. Finally, heteromulticellular 3D cultures of BT-474 cells have increased hydrogel invasion capacity. Since we observed these protrusive structures in heteromulticellular 3D cultures of both non-tumorigenic and tumorigenic breast epithelial cells, this work provides an efficient and reproducible method for generating organoid-like 3D cultures in a scaffold-free environment for subsequent analyses of phenotypes associated with solid tumor progression.

There is a critical need for 3D cancer models that capture heterocellular crosstalk to study cancer metastasis. Our study presents the generation of heteromulticellular stromal-epithelial in a scaffold and scaffold-free environment that can be used to study invasion and cellular spatial distributions.

Células estromais heteromulticelulares em culturas 3D sem andaimes de células epiteliais cancerígenas para impulsionar a invasão

Breast cancer is the second leading cause of cancer-related death among women in the U.S. Organoid models of solid tumors have been shown to faithfully ...

<meta charset="utf8"></head><body>Recriando o microambiente tímico com organoides derivados de iPSC

Formation of Human Thymus Organoids in Three-Dimensional Fibrin Hydrogels

Generation of a functional and self-tolerant T cell repertoire is a complex process dependent on the thymic microenvironment and, primarily, on the properties of its extracellular matrix (ECM). Thymic epithelial cells (TECs) are crucial in thymopoiesis, nurturing and selecting developing T cells by filtering self-reactive clones. TECs have been empirically demonstrated to be particularly sensitive to physical and chemical clues supplied by the ECM and classical monolayer cell culture leads to a quick loss of functionality until their death. Because of this delicate maintenance combined with relative rarity, and despite the high stakes in modeling thymus biology in vitro, models able to faithfully mimic the TEC niche at scale and over time are still lacking. Here, we describe the formation of a multicellular human thymic organoid model, in which the TEC compartment is derived from human induced pluripotent stem cells (iPSC) and reaggregated with primary early thymocyte progenitors in a three-dimensional (3D) fibrin-based hydrogel. This model answers current needs for a scalable culture system that reproduces the thymic microenvironment ex vivo and demonstrates functionality, i.e., the ability to produce T cells and to support thymus organoid growth over several weeks. Thus, we propose a practical in vitro model of thymus functionality through iPSC-derived organoids that would benefit research on TEC biology and T cell generation ex vivo.

<meta charset="utf8"></head><body>Autor em destaque: Avanço das células epiteliais tímicas e pesquisa de células T com organoides tímicos humanos

Here, we describe a protocol for the formation of human iPSC-derived thymus organoids grown in 3D fibrin hydrogels aiming to support thymic epithelial cell (TEC) maturation and prolonged maintenance, as well as thymopoiesis in vitro.

Formação de organoides do timo humano em hidrogéis de fibrina tridimensionais

Generation of a functional and self-tolerant T cell repertoire is a complex process dependent on the thymic microenvironment and, primarily, on the ...

3D Organotípicas Co-cultura Modelo de Apoio medular Thymic Epithelial proliferação, diferenciação e Expression Promiscuous Gene

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Um sistema tridimensional da cultura Thymic para gerar os Emigrants Thymic antígeno-específicos induzidos pilha-derivados do tumor derivado murine

Reaggregate Culturas Thymus

Preparação de 2-dGuo-Tratada Culturas Organ Thymus

Engenharia tridimensionais tecidos epiteliais incorporado dentro Matriz Extracelular

Geração extra-baseada em matriz celular e extra-celular livre de organoides testiculares de murina

Preparação e Aplicações de culturas organotípicas Tímico Fatia

Células estromais heteromulticelulares em culturas 3D sem andaimes de células epiteliais cancerígenas para impulsionar a invasão

Formação de organoides do timo humano em hidrogéis de fibrina tridimensionais

Formação de organoides do timo humano em hidrogéis de fibrina tridimensionais

Formação de organoides do timo humano em hidrogéis de fibrina tridimensionais