Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.

Bu Makalede

  • Özet
  • Özet
  • Giriş
  • Protokol
  • Sonuçlar
  • Tartışmalar
  • Açıklamalar
  • Teşekkürler
  • Malzemeler
  • Referanslar
  • Yeniden Basımlar ve İzinler

Özet

Bu protokol, insan pluripotent kök hücrelerini kullanarak vasküler organoidler oluşturmak için bir yöntem sunar.

Özet

İnsan kaynaklı pluripotent kök hücrelerden (hiPSC'ler) türetilen vasküler organoidler, insan vasküler ağlarının hücre tipi çeşitliliğini ve karmaşık mimarisini özetler. Bu üç boyutlu (3D) model, vasküler patoloji modellemesi ve in vitro ilaç taraması için önemli bir potansiyele sahiptir. Son zamanlardaki gelişmelere rağmen, aşağı akış tahlilleri ve uygulamaları için çok önemli olan, tutarlı kaliteye sahip organoidlerin tekrarlanabilir şekilde üretilmesinde önemli bir teknik zorluk devam etmektedir. Burada, vasküler organoid oluşumunun hem homojenliğini hem de tekrarlanabilirliğini artıran modifiye edilmiş bir protokol sunulmaktadır. Modifiye edilmiş protokol, embriyoid vücut oluşumunu ve hücre sağkalımını iyileştirmek için mikro kuyuların ve CEPT kokteylinin (kroman 1, emricasan, poliaminler ve entegre stres yanıt inhibitörü, trans-ISRIB) kullanımını içerir. Bu protokol kullanılarak oluşturulan farklılaşmış, olgun vasküler organoidler, morfolojilerini ve karmaşık vaskülatürlerini analiz etmek için tam montajlı 3D immünofloresan mikroskobu ile karakterize edilir. Bu protokol, yüksek kaliteli vasküler organoidlerin ölçeklenebilir bir şekilde üretilmesini sağlayarak, potansiyel olarak hastalık modellemesi ve ilaç tarama uygulamalarında kullanımlarını kolaylaştırır.

Giriş

Organoid ve çip üzerinde doku sistemleri de dahil olmak üzere in vitro mikrofizyolojik modeller son on yılda ortaya çıkmıştır 1,2,3. Bu üç boyutlu (3D), insan hücresinden türetilmiş sistemler, geleneksel iki boyutlu (2D) hücre kültürü ve hayvan modellerindeki, sırasıyla fizyolojik mikro çevrede birçok bileşenin eksikliği ve türler arasındaki genetik farklılıklar gibi sınırlamaları ele alır. Daha fazla fizyolojik içgörü sağlarlar ve geleneksel modellere göre hastalık modellemesi ve ilaç taraması için daha uygundurlar. Mikrofizyolojik modeller arasında, insan kaynaklı pluripotent kök hücrelerden (hiPSC'ler) türetilen organoidlerin, doğal insan dokularının mimari özelliklerini etkili bir şekilde özetlediği kanıtlanmıştır ve beyin 4,5, böbrek6, karaciğer 7,8 ve retina9 dahil olmak üzere farklı insan organlarını taklit etmek üzere geliştirilmiştir. Burada, özellikle hiPSC'lerden vasküler organoidlerin üretilmesine odaklanıyoruz ve farklı organoid numuneleri ve partileri arasındaki varyasyonları en aza indirmeyi ve böylece genel tekrarlanabilirliği iyileştirmeyi amaçlayan kolaylaştırılmış bir protokolün ana hatlarını çiziyoruz.

Vaskülatür, tüm insan organlarında fizyolojik homeostazın korunmasında çok önemli bir rol oynar. Vaskülatür oluşumu, endotel ve mural (örneğin, perisitler ve vasküler düz kas hücreleri) hücreler arasındaki etkileşimler yoluyla düzenlenen ve çeşitli uyaranlardan etkilenen vaskülogenez ve anjiyogenez süreçlerini içerir10. Penninger, Wimmer ve meslektaşları, bu iki süreci taklit eden ilk vasküler organoid üretim yöntemini11,12 geliştirdiler. Bu yöntemden üretilen organoidlerle, onların grubu12 ve biz13,14, hastalıklardaki vasküler arızaları modellemek için vasküler organoidlerin potansiyelini göstermiştir. Örneğin, son çalışmalarımızda13,14, hastalığı taklit eden vasküler organoidler ile bunların vahşi tip muadilleri arasında damar filizlenmesi ve duvar hücre bileşimi varyasyonları gibi farklı fenotipler gözlenmiştir. Bu örnekler, vasküler organoid modelin, hastalığa bağlı vasküler arızaları taklit ederek ilaç taraması için bir platform görevi görebileceğini vurgulamaktadır.

İlk vasküler organoid üretim çalışmaları11,12 üzerine inşa edilen, aynı organoid üretim partisinde sıklıkla görülen varyasyonları en aza indirmede kritik bir faktör olan homojen embriyoid cisim (EB) oluşumunu kolaylaştırmak için mikrokuyu kullanımını içeren revize edilmiş bir protokol sunulmuştur. Ek olarak, kroman 1, emricasan, poliaminler ve entegre stres yanıt inhibitörü (trans-ISRIB)15'in bir kombinasyonu olan CEPT kokteyli, EB oluşum süreci sırasında hiPSC'lerin ve farklılaşmış hücrelerin canlılığını iyileştirmek için kullanılır. Bu modifikasyon esas olarak farklı organoid numuneleri ve partileri arasındaki varyasyonları azaltmak içindir. Üniform vasküler organoidler, 1. günde endotelin ilkel tübüler ağlara dönüşmesine yardımcı olmak için vaskülogenezin indüklendiği ve ardından organoidlerde karmaşık vasküler ağlar geliştirmek için 5. günde anjiyogenez indüksiyonunun yapıldığı bu kabaca iki haftalık protokolle üretilebilir. 12-15. günlerde, üretilen organoidler hem endotel hem de duvar hücrelerinden oluşan olgun vasküler ağlar göstermelidir.

Protokol

Şekil 1 , bu protokolde yer alan adımlara genel bir bakış sunmaktadır. Bu protokolde kullanılan reaktifler ve malzemeler ile ilgili detaylı bilgi Malzeme Tablosunda verilmiştir. Aksi belirtilmedikçe, tüm ortamların kullanımdan önce 37 °C'de önceden ısıtılması önerilir. Tüm hücre kültürü materyalleri ve malzemeleri ya otoklavlanmalı ya da steril olmalı ve hücre kullanımı bir biyogüvenlik kabininde yapılmalıdır. Ek olarak, olası katılaşma sorunlarını önlemek için kollajen I karışımının pH değeri dikkatlice pH 7.3'e ayarlanmalıdır.

1. İnsan iPSC bakımı

  1. Bazal membran matris ekstraktını buz üzerinde çözdürün, çözeltiyi karıştırmak için şişeyi hafifçe sallayın ve bir P1000 pipeti ve önceden soğutulmuş uçlar kullanarak 1,5 mL mikrosantrifüj tüplerinde 0,5 mL alikotlar yapın. Alikotları -20 °C'de 1 yıla kadar saklayın.
  2. Buz üzerinde bir matris özütü (0.5 mL) çözdürün. 50 mL'lik bir tüpte 49,5 mL önceden soğutulmuş DMEM / F12 ortamı ile karıştırın. Karışımı her bir oyuğa (1,5 mL / oyuk) 6 oyuklu plakalarda dağıtın ve ardından sıvı çözeltinin tüm kuyuyu kapladığından emin olmak için plakayı hafifçe sallayın. Plakaları parafin film ile kapatın ve 4 °C'de 1 haftaya kadar saklayın.
  3. hiPSC genleşme ortamını Tablo 1'de açıklandığı gibi hazırlayın. Tam ortamın (40 mL / tüp) alikotlarını yapın ve -20 ° C'de 1 yıla kadar saklayın.
  4. HiPSC kültüründen önce 37 ° C'lik inkübatöre 1 saat boyunca önceden kaplanmış bir plaka koyun.
  5. hiPSC genleşme ortamını (40 mL) 37 °C'de önceden ısıtın ve hiPSC tohumlama ortamını Tablo 2'de açıklandığı gibi hazırlayın.
  6. Kaplanmış plakayı 37 °C'lik inkübatörden biyogüvenlik kabinine aktarın. Kaplanmış plakadaki ortamı hiPSC tohumlama ortamı (1 mL/kuyucuk) ile değiştirin.
  7. Kriyotanktan dondurularak saklanmış bir hiPSC şişesini 37 ° C'lik bir su banyosunda 1 dakika boyunca çözdürün.
  8. Hücreleri 15 mL'lik bir tüpe aktarın ve ardından 5 mL DMEM / F12 ortamı ekleyin, ardından hücreleri toplamak için oda sıcaklığında 3 dakika boyunca 100 x g'da santrifüjleyin.
  9. Süpernatanı aspire edin ve hücreleri 1.5 mL hiPSC tohumlama ortamı ile yeniden süspanse edin. 15 mL'lik tüpteki hücreleri yavaşça yeniden süspanse edin.
  10. 10 μL hücre süspansiyonunu çıkarın ve 10 μL tripan mavisi çözeltisi ile karıştırın. 10 μL'lik karışımı hemasitometre lamına aktarın ve üzerini bir lamel ile örtün.
  11. Sürgüyü tutucuya monte edin ve otomatik hücre sayacına yerleştirin. Enstrümanın odağı bulmasını bekleyin veya ekrandaki odak +/- düğmesine basarak odağı manuel olarak ayarlayın. Ardından, varsayılan ayarı kullanın ve Ele geçirmek düğmesine basın. Adım 1.9'dan itibaren hazırlanan hiPSC süspansiyonunun konsantrasyonu olarak CANLI hücre yoğunluğu okumasını kullanın.
  12. Her oyuğa 2 ×10 5 hücre tohumlayın ve hücrelerin kuyuya eşit olarak dağıldığından emin olun.
  13. Hücreleri 37 ° C'de% 5 CO2 ile kültürleyin ve ortamı 24 saat sonra hiPSC genleşme ortamı (1.5 mL / kuyu) ile değiştirin.
  14. Hücreler% 80'lik bir birleşmeye ulaşana kadar ortamı günlük olarak değiştirin. Spontan farklılaşma olmadığından emin olmak için hücre morfolojisini ve koloni boyutunu rutin olarak kontrol edin. Kültürü atın ve geniş (%>5) spontan farklılaşma gözlenirse yeni bir hiPSC partisi ile yeniden başlatın.

2. EB oluşumu (Gün 0)

  1. 0. Günde, DMEM/F12 ortamı, hiPSC tohumlama ortamı ve hücre ayırma çözeltisini 37 °C'de 20-30 dakika hazırlayın ve önceden ısıtın.
  2. Kültür ortamını 6 oyuklu plakadan çıkarın ve önceden ısıtılmış hücre ayırma çözeltisi (1.5 mL / oyuk) ekleyin. Plakayı 37 °C'de 5-7 dakika inkübe edin.
  3. Plakayı biyogüvenlik kabinine aktarın, hiPSC kolonilerini ayırmak için plakaya hafifçe vurun ve agregaları parçalayın.
  4. Hücre süspansiyonunu 15 mL'lik bir tüpe aktarın. 4.5 mL DMEM / F12 ortamı ekleyin. Hücreleri tek hücreli bir süspansiyona ayırmak için 10 mL'lik bir serolojik pipet kullanarak karışımı beş kez nazikçe yukarı ve aşağı pipetleyin. Baloncuk oluşturmaktan kaçının.
  5. Hücreleri toplamak için oda sıcaklığında 3 dakika boyunca 100 x g'da santrifüjleyin.
  6. Süpernatanı aspire edin ve bir P1000 pipeti kullanarak hücreleri 1 mL hiPSC tohumlama ortamı ile nazikçe yeniden süspanse edin.
  7. Hücre sayımı için 10 μL hücre süspansiyonunu 10 μL tripan mavisi çözeltisi ile karıştırın. Karışımın 10 μL'sini hemasitometre lamına aktarın ve bir lamel ile örtün. Sürgüyü tutucuya monte edin ve otomatik hücre sayacına yerleştirin. Cihaz odağı bulduktan sonra, Yakala düğmesine basın ve hiPSC süspansiyonunun konsantrasyonunu belirlemek için CANLI hücre yoğunluğu okumasını kullanın.
  8. EB başına 500-1.000 hücre elde etmek için hücreleri 2.7 ×10 5 hücre / kuyu yoğunluğuna sahip ultra düşük bağlantılı yuvarlak tabanlı mikro kuyu plakasına tohumlayın.
  9. Her oyuğa 2 mL hiPSC tohumlama ortamı ekleyin ve hücreleri eşit şekilde dağıtmak için çözeltiyi hafifçe karıştırın.
  10. Hücreleri 37 ° C'de 24 saat boyunca% 5 CO2 ile kültürleyin.

3. Vasküler farklılaşma (Gün 1 - 5)

  1. 1. Günde, mezoderm indüksiyon ortamını (MIM) Tablo 3 ve Tablo 4'te açıklandığı gibi hazırlayın ve 37 ° C'de 20 dakika önceden ısıtın. MIM besiyeri taze olarak yapılmalıdır.
  2. Alttaki EB'leri rahatsız etmeden ortamı mikro kuyu plakasından dikkatlice aspire etmek için bir P200 pipeti kullanın.
  3. Bir P200 pipeti kullanarak yavaşça 2,5 mL MIM ekleyin. MIM'deki EB'leri 2 gün boyunca% 5 CO2 ile 37 ° C'de kültürleyin.
  4. 3. Günde, mikrokuyunun dibindeki EB'leri rahatsız etmeden ortamı önceden ısıtılmış, taze yapılmış 2,5 mL vasküler farklılaşma ortamı 1 (VDM1, Tablo 5) ile nazikçe değiştirin. Hücreleri 37 ° C'de% 5 CO2 ile 2 gün daha kültürleyin.

4. Hidrojel gömme (5. Gün)

  1. Kollajen I karışımını Tablo 6'da anlatıldığı gibi hazırlayın. Buzun üzerine 50 mL'lik bir tüp yerleştirin ve ardından kollajen I solüsyonu, H2O, 10× DMEM / F12 ortamı, sodyum bikarbonat ve HEPES ekleyin. Tüpü hafifçe sallayarak iyice karıştırın. pH değerini 7.3'e ayarlamak için karıştırılan çözeltiyi çalkalarken damla damla 1 M NaOH çözeltisi ekleyin ve karışımın pH değerini bir pH metre ile kontrol edin.
    NOT: Tüm çözeltiler kullanılmadan önce buz üzerinde önceden soğutulmalıdır. Prosedürü her zaman biyogüvenlik kabinindeki buz üzerinde gerçekleştirin. NaOH çözeltisinin eklenmesi kritiktir ve kollajen I'in lokal kürlenmesini önlemek için homojen bir çözelti elde etmek için hızlı dispersiyon gereklidir. NaOH hacmi, kullanılan kollajen I çözeltisinin lot sayısına bağlı olarak değişebilir. Karıştırma için kuvvetlice pipetlemeyin, çünkü kesme gerilimi istenmeyen ön kürlemeye neden olabilir.
  2. Kollajen I-bazal membran matris karışımını Tablo 7'de tarif edildiği gibi hazırlayın. Adım 4.1'den hazırlanan 5 mL kollajen I karışımına 1.25 mL bazal membran matrisi ekleyin. Tüpü sallayarak çözeltiyi hafifçe karıştırın.
  3. 12 oyuklu bir plakayı 2 dakika boyunca buzun üzerine yerleştirin.
  4. Geniş delikli uçları kullanarak kollajen I-bazal membran matris karışımını 12 oyuklu plakaya (1,5 mL/kuyu) yavaşça ekleyin. Karışımın eşit şekilde dağıldığından emin olun.
  5. İlk hidrojel katmanını katılaştırmak için plakayı 37 ° C'lik inkübatöre 2 saat koyun.
  6. Kalan kollajen I-bazal membran matris karışımını daha sonra kullanmak üzere buz üzerinde tutun.
  7. ~ 60 hücre agregasını 1.5 mL'lik bir mikrosantrifüj tüpüne aktarın ve tüpü 5 dakika buz üzerinde soğutun. Ortamı bir P200 pipet ucuyla dikkatlice çıkarın.
    NOT: Bu adımı, Adım 4.5'ten 1.5 saat sonra başlatın.
  8. Damla damla, agregalara 1,5 mL kollajen I-bazal membran karışımı ekleyin ve bunları geniş delikli P200 pipet uçları kullanarak nazikçe karıştırın.
  9. İlk hidrojel tabakasının bulunduğu plakayı inkübatörden (adım 4.5) biyogüvenlik kabinine aktarın.
  10. Kürlenmiş tabaka üzerine 1.5 mL agrega süspansiyonu ekleyin. Agregaları eşit şekilde dağıtmak için plakayı hafifçe sallayın. Herhangi bir baloncuk oluşturmaktan kaçının.
  11. Plakayı 37 ° C'de% 5 CO2 ile 2 saat daha inkübe edin.
  12. Vasküler farklılaşma ortamını 2 (VDM2; Tablo 8) ve kullanmadan önce ortamı 37 °C'lik bir su banyosunda 20 dakika önceden ısıtın.
  13. Her oyuğa 2 mL VDM2 ekleyin ve hücreleri 37 ° C'de% 5 CO2 ile kültürleyin.
  14. Ortamı önceden ısıtılmış, taze yapılmış VDM2 ile her 3 günde bir değiştirin.
    NOT: (İsteğe bağlı) Vasküler organoidler, jelin bir şırınga iğnesi ile çıkarılmasıyla jel karışımından salınabilir. Jeden alınan vasküler organoidler, VDM2 (200 μL / oyuk) ile 96 oyuklu bir plakada ayrı ayrı muhafaza edilebilir. Ortamı 2-3 günde bir değiştirin.

5. 3D İmmünofloresan testi

  1. Vasküler organoidler kabaca 13. günde olgunlaşmalıdır. Hidrojel içine gömülü organoidler için, ortamı dikkatlice aspire edin ve üç kez (her seferinde 10 dakika) 2 mL PBS ile yıkayın. Jelden alınan organoidler için (Adım 4.14'ten sonra), 2 mL'lik bir mikrosantrifüj tüpünde 6-10 organoid toplayın, ortamı aspire edin ve 2 mL PBS ile üç kez (her biri 10 dakika) yıkayın.
  2. Numuneye 2 mL %4 paraformaldehit (PFA) ekleyin ve parafin film sızdırmazlığı ile gece boyunca 4 °C'de inkübe edin.
  3. PFA solüsyonunu çıkarın ve numuneyi 2 mL PBS ile dört kez (her seferinde 15 dakika) yıkayın.
  4. 2 mL bloke edici tampon ekleyin (Tablo 9) ve oda sıcaklığında 2 saat inkübe edin.
  5. Bloke edici tamponu çıkarın ve 1.5 mL primer antikor ekleyin (antikor bilgisi için Malzeme Tablosuna bakınız; antikorlar bloke edici tamponda seyreltilmelidir). Numuneyi birincil antikorlarla 4 ° C'de 2 gün boyunca hafifçe çalkalayarak inkübe edin.
    NOT: Birincil antikorun (CD31, PDGFRβ ve ERG1) bloke edici tamponda 1:400 oranında seyreltilmesi önerilir (daha fazla bilgi için Malzeme Tablosuna bakınız).
  6. Birincil antikor çözeltisini çıkarın ve 2 mL PBST ile 1 saat altı kez yıkayın.
  7. Numuneye 2 mL ikincil antikor ekleyin (antikor bilgisi için Malzeme Tablosuna bakınız; antikorlar PBST'de seyreltilmelidir). Plakayı alüminyum folyo ile sarın ve hafifçe çalkalayarak 2 gün boyunca 4 °C'de inkübe edin.
    NOT: İkincil antikorun PBST'de 1:1000 oranında seyreltilmesi önerilir (daha fazla bilgi için Malzeme Tablosuna bakınız). İnkübasyon sırasında plakayı ışıktan uzak tutun ve daha sonra bu adımdan itibaren yıkayın.
  8. İkincil antikor çözeltisini çıkarın ve altı kez (her seferinde 1 saat) 2 mL TBST ile yıkayın. Çekirdek boyama gerekiyorsa, son yıkama adımı için kullanılan yıkama tamponuna DAPI (1 μg/mL) ekleyin.
  9. Bu jel gömülü organoidler için jeli 4 parçaya bölün ve bir spatula ile dikkatlice 2 mL mikrosantrifüj tüplerine aktarın. Alınan organoidler için yıkama tamponunu çıkarın.
  10. Jele veya organoidlere dokunmadan kalan çözeltiyi emmek için mendil kullanın.
  11. Her tüpe 2 mL suda çözünür doku temizleme reaktifi (Kırılma İndeksi = 1.49) ekleyin. Numuneleri, organoidler berraklaşana kadar (genellikle gece boyunca) karanlıkta oda sıcaklığında temizleme reaktifi ile inkübe edin. Numuneleri sallamayın.
  12. Organoidleri temizleme reaktifi ile bir spatula kullanarak dikkatlice cam tabanlı tabağın ortasına aktarın.
  13. Organoidleri veya jel parçasını 24 mm × 24 mm lamel ile örtün.
  14. Lameli düz bir şekilde uzanana kadar yavaşça aşağı doğru itin ve numuneleri cam tabanla sandviçleyin.
  15. Tabaktaki gereksiz temizleme reaktifini çıkarın ve lameli oje ile kapatın.
  16. 3D görüntüleme için 10 × objektifli konfokal bir mikroskop kullanın. Organoidlerin tam montajlı görüntülerini elde etmek için döşeme taraması ve Z-yığını taraması kullanın.

Sonuçlar

Şekil 1A, her aşamada kullanılan temel bileşenler de dahil olmak üzere bu protokolün şemasını sunar. Farklılaşma EB oluşumu ile başladı, ardından mezoderm indüksiyonu ve vasküler soy spesifikasyonu izledi (Şekil 1B-D). Agregalar zamanla büyüdü ve daha az küresel hale geldi. Organoidler 5. günde pürüzlü kenarlar göstermeye başladı. Kollajen I-bazal membran matris kar?...

Tartışmalar

Açıklanan protokol, yüksek kaliteli vasküler organoidlerin homojen ve tekrarlanabilir üretimi için iki temel modifikasyon içerir. İlk modifikasyon, EB homojenliğinin daha iyi kontrol edilmesini sağlamak için bir mikro kuyu plakasının kullanılmasıdır. Vasküler farklılaşmanın başlangıç noktası olarak, EB'lerin boyutu, kök hücre kaderini ve farklı soylara doğru farklılaşma etkinliğini düzenlediği için kritik öneme sahiptir. EB boyutundaki değişiklikler g...

Açıklamalar

Yazarlar rekabet eden hiçbir mali çıkar beyan etmemektedir.

Teşekkürler

Columbia Üniversitesi'ndeki Herbert Irving Kapsamlı Kanser Merkezi'nin Konfokal ve Özel Mikroskopi Ortak Kaynağı'ndan gelen ve kısmen NIH Center Grant (P30CA013696) aracılığıyla finanse edilen teknik desteğe teşekkür etmek isteriz. Bu çalışma NIH (R21NS133635, Y.-H.L.; UH3TR002151, K. W. L.). Şekil 1A, BioRender kullanılarak oluşturulmuştur.

Malzemeler

NameCompanyCatalog NumberComments
2-Mercaptoethanol (1000x)Gibco21985023
AccutaseSigma-AldrichA6964
Alexa Fluor 488 AffiniPure F(ab')2 Fragment Donkey Anti-Rabbit IgG (H+L)Jackson Immuno Research Labs711-546-152reconstitute with 0.25 mL 50% glycerol,  store at -20 °C for up to 1 year, dilution ratio for use: 1:1000
Alexa Fluor 647 AffiniPure F(ab')2 Fragment Donkey Anti-Goat IgG (H+L) Jackson Immuno Research Labs705-606-147reconstitute with 0.25 mL 50% glycerol,  store at -20°C for up to 1 year, dilution ratio for use: 1:1000
B27 supplement minus vitamin A (50x)Gibco12587010thaw at 4 °C, aliquot and store at -20 °C, avoid freeze-thaw cycle
BMP4ProSpecCYT-081reconstitute with sterile ddH2O at a concentration of 100 ng/µL, aliquot and store at -20 °C
CD31 antibody abcamab28364dilution ratio: 1:400
CentrifugeEppendorf022626001
CHIR99021Tocris Bioscience4423/10make the stock solution at 12 mM with DMSO, and store at -20 °C for up to 1 year.
Chroman 1Tocris7163/10make the stock solution at 100 µM with DMSO, and store at -20 °C for up to 1 year.
Collagen I Corning40236
Confocal MicroscopeNikonAXRMP/Ti2
Corning Elplasia PlatesCorning4441
Countess II FL automated cell counterThermo FisherAMQAF1000
DMEM/F-12, GlutaMAX supplementGibco10565018
DMEM/F-12, powderGibco12500062make 10x stock solution with biograde ddH2O and sterilize it with a 0.2 µm filter. Store at 4 °C.
Edi042ACedars Sinai
EmricasanMedchemexpress LLCHY1039610MGmake the stock solution at 1 mM with DMSO, and store at -20 °C for up to 1 year.
ERG antibodyCell Singali Technology97249dilution ratio: 1:400
Fetal Bovine Serum - PremiumAtlanta BiologicalsS11150thaw at 4 °C  and aliquot, store at  -20 °C for up to five years, or store at 4 °C for up to a month
FGF2ProSpecCYT557reconstitute with sterile ddH2O at a concentration of 100 ng/µL, aliquot and store at -20 °C
Fluorodish Cell Culture DishWorld Precision InstrumentsFD35-100
ForskolinTocris Bioscience1099reconstitute with DMSO at a concentration of 12 mM, aliquot and store at -20 °C
Gentamicin (50 mg/mL)Gibco15710064
GlutaMAX supplement (100x)Gibco35050061
Heparin, 100 kUMilliporeSigma375095100KUreconstitute with sterile ddH2O at a concentration of 4 kU/mL
HEPES (1 M)Gibco15630080
IncubatorThermo Scientific13998123
Knockout Serum ReplacementGibco10828028thaw at 4 °C, aliquot and store at -20°C, avoid freeze-thaw cycle
Matrigel, GFR Basement Membrane MatrixCorning356230thaw at 4 °C, aliquot and store at -80°C, avoid freeze-thaw cycle
MEM Non-Essential Amino Acids Solution (NEAA, 100x)Gibco11140050
Molecular Biology Grade WaterCorning46000CV
mTeSR plus kitSTEMCELL Technologies1001130thaw at 4 °C, aliquot and store at -20°C, avoid freeze-thaw cycle
N2 supplement (100x)Gibco17502048thaw at 4 °C, aliquot and store at -20°C, avoid freeze-thaw cycle
NaOH solution (1 M)Cytiva HyCloneSH31088.01
NeuroBasal mediumGibco21103049
NIS-Elements, ver 5.42Nikon
Normal Donkey SerumJackson Immuno Research Labs17000121reconstitute with 10 mL sterile ddH2O, store at 4 °C for up to two weeks
paraformaldehyde, 20%Electron Microscopy Sciences15713Sdilute with PBS
PBST, 20xThermofisher28352
PDGFRβ antibodyR&DAF385dilution ratio: 1:400
polyamine supplement (1000x)Sigma-AldrichP8483
Rapiclear clearing reagent, 1.49SUNJIN LABRC149001
Sodium Bicarbonate (7.5%)Gibco25080094
Sodium deoxycholate monohydrateThermofisherJ6228822dissolve with ddH2O for 1% (wt/v) stock solution
TBST, 20xThermofisher28360
trans-ISRIBTocris Bioscience5284/10make the stock solution at 1 mM with DMSO, and store at -20°C for up to 1 year.
Tritin X-100Sigma-AldrichT8787-50ML
Trypan Blue Stain (0.4%)Thermo Fisher15250061
Tween 20Sigma-AldrichP7949-100ML
VEGF-AProSpecCYT-116reconstitute with sterile ddH2O at a concentration of 100 ng/µL, aliquot and store at -20°C

Referanslar

  1. Park, S. E., Georgescu, A., Huh, D. Organoids-on-a-chip. Science. 364 (6444), 960-965 (2019).
  2. Takebe, T., Wells, J. M. Organoids by design. Science. 364 (6444), 956-959 (2019).
  3. Griffith, L. G., Swartz, M. A. Capturing complex 3d tissue physiology in vitro. Nat Rev Mol Cell Bio. 7 (3), 211-224 (2006).
  4. Lancaster, M. A., et al. Cerebral organoids model human brain development and microcephaly. Nature. 501 (7467), 373-379 (2013).
  5. Pasca, A. M., et al. Functional cortical neurons and astrocytes from human pluripotent stem cells in 3d culture. Nat Methods. 12 (7), 671-678 (2015).
  6. Takasato, M., et al. Kidney organoids from human iPS cells contain multiple lineages and model human nephrogenesis. Nature. 526 (7574), 564-568 (2015).
  7. Koike, H., et al. Modelling human hepato-biliary-pancreatic organogenesis from the foregut-midgut boundary. Nature. 574 (7776), 112-116 (2019).
  8. Takebe, T., et al. Vascularized and functional human liver from an iPSC-derived organ bud transplant. Nature. 499 (7459), 481-484 (2013).
  9. Osakada, F., et al. Toward the generation of rod and cone photoreceptors from mouse, monkey and human embryonic stem cells. Nat Biotechnol. 26 (2), 215-224 (2008).
  10. Potente, M., Gerhardt, H., Carmeliet, P. Basic and therapeutic aspects of angiogenesis. Cell. 146 (6), 873-887 (2011).
  11. Wimmer, R. A., Leopoldi, A., Aichinger, M., Kerjaschki, D., Penninger, J. M. Generation of blood vessel organoids from human pluripotent stem cells. Nat Protoc. 14 (11), 3082-3100 (2019).
  12. Wimmer, R. A., et al. Human blood vessel organoids as a model of diabetic vasculopathy. Nature. 565 (7740), 505-510 (2019).
  13. He, S., et al. Mapping morphological malformation to genetic dysfunction in blood vessel organoids with 22q11.2 deletion syndrome. Biorxiv. , (2021).
  14. He, S., et al. Human vascular organoids with a mosaic akt1 mutation recapitulate proteus syndrome. Biorxiv. , (2024).
  15. Chen, Y., et al. A versatile polypharmacology platform promotes cytoprotection and viability of human pluripotent and differentiated cells. Nat Methods. 18 (5), 528-541 (2021).
  16. Ungrin, M. D., Joshi, C., Nica, A., Bauwens, C., Zandstra, P. W. Reproducible, ultra high-throughput formation of multicellular organization from single cell suspension-derived human embryonic stem cell aggregates. PLoS ONE. 3 (2), e1565 (2008).
  17. Hwang, Y. -. S., et al. Microwell-mediated control of embryoid body size regulates embryonic stem cell fate via differential expression of wnt5a and wnt11. Proc Natl Acad Sci. 106 (40), 16978-16983 (2009).
  18. Antonchuk, J. Formation of embryoid bodies from human pluripotent stem cells using aggrewell plates. Methods Mol Biol. 946, 523-533 (2013).
  19. Lippmann, E. S., et al. Derivation of blood-brain barrier endothelial cells from human pluripotent stem cells. Nat Biotechnol. 30 (8), 783-791 (2012).
  20. Nishihara, H., et al. Differentiation of human pluripotent stem cells to brain microvascular endothelial cell-like cells suitable to study immune cell interactions. Star Protoc. 2 (2), 100563 (2021).
  21. Qian, T., et al. Directed differentiation of human pluripotent stem cells to blood-brain barrier endothelial cells. Sci Adv. 3 (11), e1701679 (2017).
  22. Stebbins, M. J., et al. Human pluripotent stem cell-derived brain pericyte-like cells induce blood-brain barrier properties. Sci Adv. 5 (3), eaau7375 (2019).
  23. Campisi, M., et al. 3D self-organized microvascular model of the human blood-brain barrier with endothelial cells, pericytes and astrocytes. Biomaterials. 180, 117-129 (2018).
  24. Osaki, T., Sivathanu, V., Kamm, R. D. Engineered 3D vascular and neuronal networks in a microfluidic platform. Sci Rep. 8 (1), 5168 (2018).
  25. Osaki, T., Uzel, S. G. M., Kamm, R. D. Microphysiological 3D model of amyotrophic lateral sclerosis (ALS) from human iPS-derived muscle cells and optogenetic motor neurons. Sci Adv. 4 (10), eaat5847 (2018).
  26. Sakurai, Y., et al. A microengineered vascularized bleeding model that integrates the principal components of hemostasis. Nat Commun. 9 (1), 509 (2018).
  27. Kim, J., et al. Engineering of a biomimetic pericyte-covered 3d microvascular network. PLoS ONE. 10 (7), e0133880 (2015).
  28. Kosyakova, N., et al. Differential functional roles of fibroblasts and pericytes in the formation of tissue-engineered microvascular networks in vitro. Biorxiv. , (2019).
  29. Whisler, J. A., Chen, M. B., Kamm, R. D. Control of perfusable microvascular network morphology using a multiculture microfluidic system. Tissue Eng Part C Methods. 20 (7), 543-552 (2013).
  30. Haase, K., Kamm, R. D. Advances in on-chip vascularization. Regen Med. 12 (3), 285-302 (2017).
  31. Wong, K. H. K., Chan, J. M., Kamm, R. D., Tien, J. Microfluidic models of vascular functions. Annu Rev Biomed Eng. 14 (1), 205-230 (2012).
  32. Boerckel, J. D., Uhrig, B. A., Willett, N. J., Huebsch, N., Guldberg, R. E. Mechanical regulation of vascular growth and tissue regeneration in vivo. Proc Natl Acad Sci. 108 (37), E674-E680 (2011).
  33. Homan, K. A., et al. Flow-enhanced vascularization and maturation of kidney organoids in vitro. Nat Methods. 16 (3), 255 (2019).
  34. Mansour, A. A., et al. An in vivo model of functional and vascularized human brain organoids. Nat Biotechnol. 36 (5), 432-441 (2018).

Yeniden Basımlar ve İzinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi

Izin talebi

Daha Fazla Makale Keşfet

Biyom hendislikSay 214

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Gizlilik

Kullanım Şartları

İlkeler

Araştırma

Eğitim

JoVE Hakkında

Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır