Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.
Method Article
В протоколе представлен метод культивирования и обработки лингвальных органоидов, полученных из вкусовых стволовых клеток, выделенных из заднего вкусового сосочка взрослых мышей.
Чувство вкуса опосредовано вкусовыми рецепторами на языке, которые состоят из быстро обновляющихся вкусовых рецепторных клеток (TTC). Этот непрерывный оборот питается местными клетками-прародителем и делает вкусовую функцию склонной к нарушению множеством медицинских процедур, что, в свою очередь, серьезно влияет на качество жизни. Таким образом, изучение этого процесса в контексте медикаментозного лечения имеет жизненно важное значение для понимания того, влияют ли и как влияют функции прародителя вкуса и производство КИП. Учитывая этические проблемы и ограниченную доступность человеческой вкусовой ткани, обычно используются мышиные модели, которые имеют вкусовую систему, похожую на человеческую. По сравнению с методами in vivo, которые являются трудоемкими, дорогостоящими и не поддаются исследованиям с высокой пропускной способностью, мышиные лингвальные органоиды могут позволить быстро проводить эксперименты со многими репликами и меньшим количеством мышей. Здесь были адаптированы ранее опубликованные протоколы и представлен стандартизированный метод генерации вкусовых органоидов из клеток-прародителя вкуса, выделенных из циркумваллятного сосочки (CVP) взрослых мышей. Вкусовые клетки-прародителя в CVP экспрессируют LGR5 и могут быть выделены с помощью флуоресцентно-активированной клеточной сортировки EGFP (FACS) у мышей, несущих аллель Lgr5EGFP-IRES-CreERT2. Отсортированные клетки накладываются на систему 3D-культур на основе матричного геля и культивируются в течение 12 дней. Органоиды расширяются в течение первых 6 дней периода культивирования путем пролиферации, а затем вступают в фазу дифференцировки, в течение которой они генерируют все три типа вкусовых клеток вместе с невкусными эпителиальными клетками. Органоиды могут быть извлечены после созревания на 12-й день или в любое время в процессе роста для экспрессии РНК и иммуногистохимического анализа. Стандартизация методов культивирования для производства лингвальных органоидов из взрослых стволовых клеток улучшит воспроизводимость и продвинет лингвальные органоиды в качестве мощного инструмента скрининга лекарств в борьбе, чтобы помочь пациентам, испытывающим вкусовую дисфункцию.
У грызунов лингвальные вкусовые рецепторы размещены в грибовидных сосочках, распределенных спереди, двусторонних листовых сосочков спереди, а также в один циркумваллятный сосочек (CVP) на заднеродоральной средней линии языка1. Каждая вкусовая рецепторная клетка состоит из 50-100 короткоживущих, быстро обновляющихся вкусовых рецепторных клеток (TTC), которые включают глиально-подобные поддерживающие клетки типа I, клетки типа II, которые обнаруживают сладкие, горькие и умами, и клетки типа III, которые обнаруживают кислые2,3,4. В CVP мышиныестволовые клетки LGR5 + вдоль базальной пластинки продуцируют все типы TRC, а также невкусные эпителиальные клетки5. При обновлении вкусовой линии дочерние клетки LGR5 сначала указываются как постмитотические вкусовые клетки-предшественники (клетки IV типа), которые входят в вкусовую рецептор и способны дифференцироваться в любой из трех типов TRC6. Быстрый оборот TLC делает вкусовую систему восприимчивой к нарушениям в результате медицинских процедур, включая лучевую и некоторые лекарственныепрепараты 7,8,9,10,11,12,13. Таким образом, изучение вкусовой системы в контексте регуляции вкусовых стволовых клеток и дифференцировки TRC имеет жизненно важное значение для понимания того, как смягчить или предотвратить вкусовую дисфункцию.
Мыши являются традиционной моделью для исследований in vivo в науке о вкусе, поскольку у них есть вкусовая система, организованная аналогично людям14,15,16. Тем не менее, мыши не идеальны для исследований с высокой пропускной способностью, так как они дороги в обслуживании и отнимают много времени для работы. Чтобы преодолеть это, в последние годы были разработаны методы культурирования органоидов in vitro. Вкусовые органоиды могут быть получены из нативной ткани CVP, процесса, в котором органоиды отталкиваются от изолированного эпителия CVP мыши, культивируемого ex vivo17. Эти органоиды демонстрируют многослойный эпителий, соответствующий вкусовой системе in vivo. Более эффективный способ генерации органоидов, не требующий культуры ex vivo CVP, был разработан Ren etal. в 2014 году18. Адаптируя методы и культуральные среды, впервые разработанные для выращивания кишечных органоидов, они выделили одиночные lgr5-GFP+ клетки-прародителя из cvP мыши и покрыли их матричнымгелем 19. Эти одиночные клетки генерируют лингвальные органоиды, которые размножаются в течение первых 6 дней культуры, начинают дифференцироваться примерно на 8-й день, а к концу периода культивации содержат невкусные эпителиальные клетки и все три типа TRC18,20. На сегодняшний день опубликовано несколько исследований с использованием лингвальной органоидной модельной системы17,18,20,21,22; однако методы и условия культивирования, используемые для получения этих органоидов, варьируются в зависимости от публикации(Дополнительная таблица 1). Таким образом, эти методы были скорректированы и оптимизированы здесь, чтобы представить подробный стандартизированный протокол для культуры лингвальных органоидов, полученных из LGR5+ прародителей CVP взрослой мыши.
Лингвальные органоиды обеспечивают уникальную модель для изучения клеточных биологических процессов, стимулирующих развитие и обновление вкусовых клеток. Поскольку применение лингвальных органоидов расширяется, и все больше лабораторий движутся к использованию моделей органоидов in vitro, важно, чтобы область стремилась разработать и принять стандартизированные протоколы для улучшения воспроизводимости. Создание лингвальных органоидов в качестве стандартного инструмента в науке о вкусе позволит проводить исследования с высокой пропускной способностью, которые разбирают, как отдельные стволовые клетки генерируют дифференцированные клетки взрослой вкусовой системы. Кроме того, лингвальные органоиды могут быть использованы для быстрого скрининга лекарств на потенциальное воздействие на вкусовой гомеостаз, который затем может быть более тщательно исследован на животных моделях. Этот подход в конечном итоге активирует усилия по разработке методов лечения, которые улучшают качество жизни будущих получателей лекарств.
Все процедуры для животных были выполнены в аккредитованном AAALAC учреждении в соответствии с Руководством по уходу и использованию лабораторных животных, Законом о благополучии животных и Политикой службы общественного здравоохранения и были одобрены Институциональным комитетом по уходу за животными и их использованию (IACUC) в Медицинском кампусе Университета Колорадо Аншутц. Мыши Lgr5EGFP-IRES-CreERT2, используемые в этом протоколе, из Лаборатории Джексона, сток No 008875.
ПРИМЕЧАНИЕ: Перед началом работы следует выполнить следующие шаги, чтобы обеспечить плавное и своевременное продвижение протокола: установить водяную баню на 37 °C, установить центрифугу на 4 °C, сделать инъекции и диссоциационные ферментные растворы из 10 мг / мл растворов диспазы, коллагеназы и эластазы (см. Таблицу материалов),удалить матричный гель из морозильной камеры -20 ° C (~ 750 мкл, необходимых для 48-луночного листа) и оттаять, погружая флакон в лед для at не менее 3-4 ч, предварительно покрывая микроцентрифугные трубки в неразбавленном FBS путем мягкого раскачивания при комнатной температуре в течение не менее 30 мин (две трубки 2 мл для сбора тканей, две трубки 1,5 мл для диссоциированных клеток и одна трубка 1,5 мл для сбора одиночных клеток из клеточного сортировщика; удалите избыток FBS перед использованием).
1. Выделение эпителия CVP
ПРИМЕЧАНИЕ: Чтобы получить достаточное количество ячеек LGR5+ для полной 48-скважинной пластины, соберите три LGR5-EGFP CVP в одну трубу и обрабатывайте одновременно. Важно отметить, что заготавливайте и обрабатывайте CVP по меньшей мере одного дикого типа littermate параллельно в отдельной трубе и используйте его в качестве элемента управления решеткой для установки параметров FACS (см. Репрезентативные результаты).
2. Диссоциация эпителия CVP
ПРИМЕЧАНИЕ: Диссоциация эпителия CVP и покрытие графически представлены на рисунке 2.
3. Покрытие ячеек Lgr5-EGFP
4. Органоидное поддержание
ПРИМЕЧАНИЕ: Органоиды выращивают в обычных органоидных средах (WENR), содержащих рекомбинантные EGF и 50% кондиционированные среды, содержащие Wnt3a, Noggin и R-спондин23. Препараты A8301 и SB202190 добавляют в течение первых 6 дней периода культивации для оптимизации роста (среда WENRAS)(рисунок 5),затем удаляют для содействия дифференциации (weNR media)20. Y27632 добавляется в течение первых 2 дней культуры, чтобы способствовать выживанию. Условия среды относительно временной шкалы культуры представлены на рисунке 4.
5. Обработка РНК
6. Иммуногистохимия
Мыши имеют один CVP, расположенный с задней стороны на языке, из которого можно выделить LGR5+ стволовые клетки(Рисунок 1А,черный ящик). Инъекция раствора фермента под и вокруг CVP(Рисунок 1B)приводит к незначительному отеку эпителия и переварива...
Здесь представлен эффективный и легко воспроизводимый метод культивирования, поддержания и обработки лингвальных органоидов, полученных из стволовых клеток вкуса взрослых мышей. Было установлено, что использование трех CSP от 8 до 20-недельных мышей Lgr5-EGFP достаточно для получения ~1...
Авторам нечего раскрывать.
Авторы хотели бы поблагодарить д-ра Питера Демпси и Монику Браун (University of Colorado Anschutz Medical Campus Organoid and Tissue Modeling Shared Resource) за предоставление WNR условных медиа и ценных дискуссий. Мы также благодарим Центр клеточных технологий и Проточной цитометрии Университета Колорадо, особенно Дмитрия Батурина, за опыт сортировки клеток. Эта работа финансировалась: NIH/NIDCD R01 DC012383, DC012383-S1, DC012383-S2 и NIH/NCI R21 CA236480 для LAB, и R21DC016131 и R21DC016131-02S1 для DG, и F32 DC015958 для EJG.
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 |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены