Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
* Bu yazarlar eşit katkıda bulunmuştur
Bu protokol, tümör ilerlemesinin farklı aşamalarını temsil eden özofagus organoid modellerinin oluşturulmasını ve histolojik analizini açıklamaktadır. Bu yöntem, araştırmacıların normalden kanserli dokulara geçiş sırasında hücresel morfoloji, mekansal organizasyon ve moleküler belirteç ekspresyon modellerindeki değişiklikleri incelemelerini sağlar.
Organoidler, tümör oluşumu ve kanser tedavisinin anlaşılmasını ilerletmek için çok önemli bir araç olarak ortaya çıkmıştır. Farklı tümör evrelerini temsil eden insan organoid modelleri üreterek ve histolojik analizler yaparak, tümör ilerledikçe hücresel morfoloji, mekansal mimari ve temel moleküler belirteçlerin ekspresyonundaki değişiklikler hakkında daha derin bir anlayış elde etmek mümkündür. Bu çalışma, özofagus skuamöz hücre organoidlerinin oluşturulması ve kültürü için kapsamlı bir protokol sunmaktadır. Ek olarak, protokol, fiksasyon, gömme ve boyama gibi teknikleri kullanarak, organoidler içindeki kritik moleküllerin ekspresyon modellerini ve uzamsal organizasyonunu değerlendirmek için yöntemleri ana hatlarıyla belirtir. Bu protokol sayesinde, özofagus skuamöz epitel hücrelerinin mekansal yapısında ve tümör oluşumu sırasında çeşitli tümör biyobelirteçlerinin ekspresyonunda önemli değişiklikler tespit edilmiştir. Protokol, organoidlerin yapımını ve histolojik analizini kolaylaştırarak, araştırmacıların tümör oluşumu ve terapötik müdahalenin farklı aşamalarında epitel hücrelerinin mekansal mimarisini ve moleküler değişikliklerini araştırmalarını sağlar.
Tümör oluşumu, hücrelerde ilerleyici moleküler ve morfolojik değişiklikler ile karakterize karmaşık, çok aşamalı bir süreçtir 1,2. Kötü prognoz 3,4 ile yaygın bir malignite olan özofagus skuamöz hücreli karsinom (ESCC), bu aşamalı ilerlemeyi dört farklı aşamada örneklemektedir: normal mukoza, düşük dereceli intraepitelyal neoplazi (LGIN), yüksek dereceli intraepitelyal neoplazi (HGIN) ve invaziv karsinom5. Bu aşamalar boyunca, epitel hücreleri, normal bir durumdan malign bir duruma ilerlerken doku morfolojisinde sistematik değişikliklerin eşlik ettiği moleküler ekspresyon modellerinde ve uzamsal organizasyonda dinamik değişiklikler sergiler 6,7. ESCC patogenezinin anlaşılmasındaki ilerlemelere rağmen, tümör evriminin mekansal ve zamansal yönlerini sadık bir şekilde özetleyen deneysel modellerin eksikliği - sistematik histolojik ve moleküler analizlere olanak sağlarken - hastalığın ilerlemesi ve terapötik gelişimin daha derin mekanik anlayışını engellemiştir.
2D ölümsüzleştirilmiş kanser hücre hatları, onkogenezin anlaşılmasına önemli katkılarda bulunmuş olsa da, doğal tümörlerin biyolojik karmaşıklığını ve patolojik özelliklerini çoğaltmada doğal olarak sınırlıdır8. Hayvan modelleri, in vivo bağlam sağlasa da, türe özgü farklılıklar nedeniyle insan tepkilerini genellikle zayıf bir şekilde tahmin eder9. Buna karşılık, organoidler, insan dokularının hücresel heterojenliğini, mimarisini ve işlevselliğini sadık bir şekilde koruyan dönüştürücü bir klinik öncesi platform olarak ortaya çıkmıştır 10,11,12,13. Klinik öncesi modeller olarak, organoidler primer tümörlerin özelliklerini daha iyi yakalar ve tümör ilerlemesi sırasında önemli moleküler olayların ve hücresel değişikliklerin ayrıntılı olarak araştırılmasını sağlar14. Örneğin, Chen ve ark. epitelyal-fibroblast etkileşimlerini aydınlatmak için ESCC'nin farklı aşamalarından hasta kaynaklı özofagus organoidlerini kullandı ve sonuçta ANXA1-FPR2 sinyal eksenini ESCC patogenezi6'nın kritik bir itici gücü olarak doğruladı. Benzer şekilde, Ko ve ark. ESCC başlangıcını ve immün kaçışı yönlendiren temel genetik belirleyicileri tanımlamak için genetik olarak tasarlanmış özofagus organoidleri kullandılar ve organoid modellerin hastalık özelliklerini nasıl etkili bir şekilde özetleyebileceğini ve yeni terapötik hedefleri nasıl ortaya çıkarabileceğini gösterdi15.
Mevcut metodoloji, normal epitelden invaziv karsinomlara kadar histolojik ilerlemeyi yansıtan çok aşamalı ESCC organoidleri oluşturmak için tekrarlanabilir bir protokol oluşturarak özofagus kanseri modellemesindeki önemli sorunları çözmektedir. Bu sistem, histolojik işleme ve multipleks immünofloresan (mIF) analizi için standartlaştırılmış protokollerle birlikte epitel sapını korumak için L-WRN koşullandırılmış bir ortam kullanarak optimize edilmiş kültür koşullarını entegre eder ve tümör oluşumu sırasında uzamsal ve moleküler değişiklikleri uzunlamasına analiz etmek için ideal bir platform sağlar. 2D kültürler gibi alternatif tekniklerle karşılaştırıldığında, bu organoid platform, doku mimarisini benzersiz bir şekilde koruyarak, T hücresi yanıtlarını inhibe ederek tümör bağışıklık kaçışına aracılık eden bağışıklık kontrol noktası proteini PD-L1 (CD274) dahil olmak üzere uzamsal olarak organize edilmiş moleküler belirteçlerin görselleştirilmesini sağlar 16,17,18ve çoğalma belirteci Ki-67. Protokol, normal özofagus ve prekanseröz doku geçişinden organoidleri mümkün kılarak, araştırmacıların normal dokudan tümör19'a kadar sürekli bir organoid model oluşturmasına yardımcı olur. Bu protokol, tümör oluşumu sırasındaki mekansal ve moleküler değişikliklerin ayrıntılı analizini sağlayarak, araştırmacılara kanser gelişimi ve ilerlemesinin altında yatan mekanizmaları anlamak için güçlü bir araç sunar ve potansiyel olarak gelişmiş terapötik stratejilere yol açar.
Bu metodoloji özellikle ESCC ve ilgili skuamöz malignitelerde epitelyal karsinogenez, tümör mikroçevre etkileşimleri veya terapötik yanıtları araştıran araştırmacılar için uygundur. Modüler tasarımı, uygun doğrulama adımlarının dahil edilmesi koşuluyla, diğer moleküler belirteçleri veya sinyal yollarını incelemek için adaptasyona izin verir. Bu protokol, standartlaştırılmış ancak esnek bir platform sunarak, tümör biyolojisinde klinik öncesi araştırmaları ilerletmeyi ve mekanik içgörülerin hedefe yönelik tedavilere dönüştürülmesini hızlandırmayı amaçlamaktadır.
Bu çalışma, Çin Tıp Bilimleri Akademisi Kanser Hastanesi Kurumsal İnceleme Kurulu tarafından onaylanmıştır (Onay No. 20/069–2265, 22/221-3423 ve 23/305-4047). Özofagus doku örnekleri, insan özofagus organoidlerinin oluşturulması amacıyla 2021 ve 2024 yılları arasında Çin Tıp Bilimleri Akademisi Kanser Hastanesinde özofagus skuamöz hücreli karsinomu (ESCC) için ameliyat veya erken tarama yapılan hastalardan elde edildi. Bu çalışmaya dahil edilen hastaların hiçbiri örnek toplanmadan önce kemoterapi veya radyoterapi almamıştı. Tüm katılımcılardan bilgilendirilmiş onam alındı ve ilgili klinik bilgiler tıbbi kayıtlardan alındı. Bu çalışmada kullanılan reaktiflerin ve ekipmanların tam listesi Malzeme Tablosunda verilmiştir.
1. Özofagus epitelyal organoidlerinin hazırlanması
2. İnsan özofagus organoidinin kurulması
3. Organoidlerin pasajı
4. Organoid dondurma ve geri kazanım
5. Organoidin histolojik analizi
Bu protokol, ESCC tümör oluşumunun farklı aşamalarında organoid örneklemesi ve histolojik analizi tanımlar (Şekil 1). ESCC hastalarından normal özofagus mukozası, düşük dereceli intraepitelyal neoplazi (LGIN), yüksek dereceli intraepitelyal neoplazi (HGIN) ve tümör dokularından numune alınarak, tümör oluşumunun farklı aşamalarını temsil eden organoidler oluşturulabilir. Ayrıca, bu organoidlerin parafin gömülmesi ve kesitlendiri...
Organoidlerin kurulması ve histolojik analizi, tümör ilerlemesinin modellenmesinde önemli bir ilerlemeyi temsil etmektedir. Protokol, tümöroluşumu 20'yi incelemek için mevcut yöntemlere göre önemli avantajlar sunmaktadır. Geleneksel 2D hücre kültürü sistemlerinden farklı olarak, organoidler, in vivo koşulları daha iyi yansıtan karmaşık üç boyutlu mimariyi ve hücresel heterojenliği korur. Hayvan modelleriyle karşılaştırıldı?...
Yazarlar, rekabet eden herhangi bir finansal veya çıkar çatışması olmadığını beyan ederler.
Yazarlar, Kanser Hastanesi, Çin Tıp Bilimleri Akademisi (CAMS) ve Pekin Birliği Tıp Koleji'ndeki (PUMC) araştırmaya katılan tüm hastalara ve doktorlara teşekkür eder. Bu çalışma, Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı (82203156'den Z.Z.'ye), Çin Ulusal Anahtar Araştırma ve Geliştirme Programı (2023YFC3503200'den Z.Z.'ye) ve Çin Tıp Bilimleri Akademisi Tıp Bilimleri İnovasyon Fonu (2023-I2M-QJ-002'den S.Z.'ye) tarafından finanse edilmektedir. Şekil 1 BioRender.com ile oluşturulmuştur.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
0.22 μm filter | Merck | Cat#SLGPR33RB | |
24-well plate | Corning | Cat#3524 | |
4% Paraformaldehyde | Beyotime | Cat# P0099 | |
70 μm sterile strainer | Falcon | Cat#352350 | |
A83-01 | Tocris Bioscience | Cat# 2939 | |
Advanced DMEM/F12 | Gibco | Cat# 12634028 | |
Agar | Solarbio | Cat# A8190 | |
Anti-Anti (Antibiotic-Antimycotic) | Gibco | Cat# 15240062 | |
B-27 supplement | Gibco | Cat# 17504044 | |
CO2 incubator | Thermo | Cat#371GPCN | |
Collagenase IV | Gibco | Cat# 17104019 | |
Cryostor | STEMCELL | Cat# 07930 | |
DMEM | Corning | Cat# 10-013-CV | |
EGF | Gibco | Cat# PHG0313 | |
Fetal bovine serum | Cell Technologies | Cat# 30070 | |
G-418 | Sigma | Cat# A1720 | |
Gelatin | Solarbio | Cat# G8061 | |
GlutaMAX | Gibco | Cat# 35050061 | |
Growth factor-reduced Matrigel | Corning | Cat# 354230 | |
HE staining kit | Beijing Yili Fine Chemicals Co., Ltd | NA | |
HEPES | Gibco | Cat# 15630080 | |
Histological pen | Zsbio | Cat#ZLI-9305 | |
Hygromycin B | Sigma | Cat# 400050 | |
Immunohistochemical staining kit | ZSGB-BIO | PV-8000 | |
L-WRN | ATCC | CRL-3276; RRID:CVCL_DA06 | |
N-2 supplement | Gibco | Cat# 17502048 | |
Neutral gum | Zsbio | Cat#ZLI-9555 | |
Opal 5-Color Manual IHC Kit | PANOVUE | Cat# 10144100100 | |
PBS | MeilunBio | Cat#MA0015 | |
Rabbit Monoclone anti-PD-L1 | CST | Cat# 13684; RRID:AB_2687655 | |
Rabbit Polyclonal anti-Ki67 | Abcam | Cat# ab16667; RRID:AB_302459 | |
Rabbit Polyclonal anti-KRT6A | Proteintech | Cat# 10590-1-AP; RRID: AB_2134306 | |
Sheep serum | Zsbio | Cat#ZLI-9056 | |
TrypLE Express | Gibco | Cat# 12604021 | |
TrypLE-EDTA | Gibco | Cat#15400-054 | |
Whole slide image scanner | Hamamatsu | Cat#C13210 | |
Y-27632 | Selleck Chemicals | Cat# S1049 |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır