Name: 3d culturing of organoids from the intestinal villi epithelium undergoing dedifferentiation
Uploaded: 2021-04-01T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about 3D Culturing of Organoids from the Intestinal Villi Epithelium Undergoing Dedifferentiation at JoVE.com

Deze publicatie werd ondersteund door awardnummer K22 CA218462-03 van het NIH National Cancer Institute. De HEK293-T cellen die R-Spondin1 tot expressie brengen was een gulle gift van Dr. Michael P. Verzi.

Alle uitgevoerde muisexperimenten, inclusief het gebruik van Tamoxifen en euthanasie door cervicale dislocatie, hadden de goedkeuring van de Institutional Animal Care and Use Committee van het Stevens Institute of echnology.
1. Muizen
OPMERKING: Het genereren van Smad4f/f; Catnblox (ex3)/+; Villin-CreERT2 muizen zijn eerder beschreven3. Volwassen vrouwelijke muizen tussen de acht en...

<ol>
	<li>Sato, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single+Lgr5+stem+cells+build+crypt-villus+structures+in+vitro+without+a+mesenchymal+niche.">Single Lgr5 stem cells build crypt-villus structures in vitro without a mesenchymal niche.</a> Nature. 459 (7244), 262-265 (2009).</li><li>Schwitalla, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intestinal+tumorigenesis+initiated+by+dedifferentiation+and+acquisition+of+stem-cell-like+properties.">Intestinal tumorigenesis initiated by dedifferentiation and acquisition of stem-cell-like properties.</a> Cell. 152 (1-2), 25-38 (2013).</li><li>Perekatt, A. O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=SMAD4+Suppresses+WNT-Driven+Dedifferentiation+and+Oncogenesis+in+the+Differentiated+Gut+Epithelium.">SMAD4 Suppresses WNT-Driven Dedifferentiation and Oncogenesis in the Differentiated Gut Epithelium.</a> Cancer Research. 78 (17), 4878-4890 (2018).</li><li>Roche, J. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isolation+of+a+purified+epithelial+cell+population+from+human+colon.">Isolation of a purified epithelial cell population from human colon.</a> Methods in Molecular Medicine. 50, 15-20 (2001).</li><li>Aoki, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Foxl1-expressing+mesenchymal+cells+constitute+the+intestinal+stem+cell+niche.">Foxl1-expressing mesenchymal cells constitute the intestinal stem cell niche.</a> Cellular and Molecular Gastroenterology and Hepatology. 2 (2), 175-188 (2016).</li><li>Seiler, K. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tissue+underlying+the+intestinal+epithelium+elicits+proliferation+of+intestinal+stem+cells+following+cytotoxic+damage.">Tissue underlying the intestinal epithelium elicits proliferation of intestinal stem cells following cytotoxic damage.</a> Cell and Tissue Research. 361 (2), 427-438 (2015).</li><li>Stzepourginski, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CD34++mesenchymal+cells+are+a+major+component+of+the+intestinal+stem+cells+niche+at+homeostasis+and+after+injury.">CD34+ mesenchymal cells are a major component of the intestinal stem cells niche at homeostasis and after injury.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 114 (4), 506-513 (2017).</li><li>Roulis, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Paracrine+orchestration+of+intestinal+tumorigenesis+by+a+mesenchymal+niche.">Paracrine orchestration of intestinal tumorigenesis by a mesenchymal niche.</a> Nature. 580 (7804), 524-529 (2020).</li><li>Haramis, A. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=De+novo+crypt+formation+and+juvenile+polyposis+on+BMP+inhibition+in+mouse+intestine.">De novo crypt formation and juvenile polyposis on BMP inhibition in mouse intestine.</a> Science. 303 (5664), 1684-1686 (2004).</li><li>Madison, B. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Epithelial+hedgehog+signals+pattern+the+intestinal+crypt-villus+axis.">Epithelial hedgehog signals pattern the intestinal crypt-villus axis.</a> Development. 132 (2), 279-289 (2005).</li><li>van Es, J. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dll1++secretory+progenitor+cells+revert+to+stem+cells+upon+crypt+damage.">Dll1+ secretory progenitor cells revert to stem cells upon crypt damage.</a> Nature Cell Biology. 14 (10), 1099-1104 (2012).</li><li>Tetteh, P. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Replacement+of+Lost+Lgr5-Positive+Stem+Cells+through+Plasticity+of+Their+Enterocyte-Lineage+Daughters.">Replacement of Lost Lgr5-Positive Stem Cells through Plasticity of Their Enterocyte-Lineage Daughters.</a> Cell Stem Cell. 18 (2), 203-213 (2016).</li><li>Baulies, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Transcription+Co-Repressors+MTG8+and+MTG16+Regulate+Exit+of+Intestinal+Stem+Cells+From+Their+Niche+and+Differentiation+Into+Enterocyte+vs+Secretory+Lineages.">The Transcription Co-Repressors MTG8 and MTG16 Regulate Exit of Intestinal Stem Cells From Their Niche and Differentiation Into Enterocyte vs Secretory Lineages.</a> Gastroenterology. 159 (4), 1328-1341 (2020).</li><li>Zeilstra, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stem+cell+CD44v+isoforms+promote+intestinal+cancer+formation+in+Apc(min)+mice+downstream+of+Wnt+signaling.">Stem cell CD44v isoforms promote intestinal cancer formation in Apc(min) mice downstream of Wnt signaling.</a> Oncogene. 33 (5), 665-670 (2014).</li><li>Gracz, A. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brief+report:+CD24+and+CD44+mark+human+intestinal+epithelial+cell+populations+with+characteristics+of+active+and+facultative+stem+cells.">Brief report: CD24 and CD44 mark human intestinal epithelial cell populations with characteristics of active and facultative stem cells.</a> Stem Cells. 31 (9), 2024-2030 (2013).</li><li>Gao, N., White, P., Kaestner, K. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Establishment+of+intestinal+identity+and+epithelial-mesenchymal+signaling+by+Cdx2.">Establishment of intestinal identity and epithelial-mesenchymal signaling by Cdx2.</a> Developmental Cell. 16 (4), 588-599 (2009).</li><li>Verzi, M. P., Shin, H., Ho, L. L., Liu, X. S., Shivdasani, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Essential+and+redundant+functions+of+caudal+family+proteins+in+activating+adult+intestinal+genes.">Essential and redundant functions of caudal family proteins in activating adult intestinal genes.</a> Molecular and Cellular Biology. 31 (10), 2026-2039 (2011).</li><li>Verzi, M. P., Shin, H., San Roman, A. K., Liu, X. S., Shivdasani, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intestinal+master+transcription+factor+CDX2+controls+chromatin+access+for+partner+transcription+factor+binding.">Intestinal master transcription factor CDX2 controls chromatin access for partner transcription factor binding.</a> Molecular and Cellular Biology. 33 (2), 281-292 (2013).</li><li>Grainger, S., Hryniuk, A., Lohnes, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cdx1+and+Cdx2+exhibit+transcriptional+specificity+in+the+intestine.">Cdx1 and Cdx2 exhibit transcriptional specificity in the intestine.</a> PLoS One. 8 (1), 54757 (2013).</li><li>Stringer, E. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cdx2+determines+the+fate+of+postnatal+intestinal+endoderm.">Cdx2 determines the fate of postnatal intestinal endoderm.</a> Development. 139 (3), 465-474 (2012).</li></ol>

Deze methode kan het zelfvernieuwende vermogen bevestigen van het dedifferentiëren van villi-epitheel dat in vivo stamcelmarkers verwerft. Het normale darmepitheel kan aanleiding geven tot organoïden uit de crypte, maar niet uit het villi-compartiment, wanneer gekweekt in 3D vanwege de aanwezigheid van stamcellen in de crypten1. Organoïdevorming uit het gededifferentieerde villi-epitheel gekweekt in 3D-culturen bevestigt dus stamcelvorming door omkering van het lot van cellen. Rapporte...

De darmcrypten, maar niet villi, vormen organoïden wanneer ze worden gekweekt in Matrigel of BME-R1 matrix. Deze organoïden zijn zelforganiserende structuren, vaak aangeduid als de "mini-darm" vanwege de aanwezigheid van de verschillende gedifferentieerde afstammingslijn, voorloper en stamcellen die in vivo inhet darmepitheel aanwezig zijn . Het potentieel om organoïden uit crypten te vormen, wordt toegeschreven aan de aanwezigheid van stamcellen1. De intestinale villi daarentegen bestaan alleen uit gedifferentieerde cellen en kunnen dus geen organoïden vormen. Mutaties2 of omstandigheden die dedifferentiatie van het villusepitheel mogelijk maken, kunnen echter leiden tot stamcellen in de villi2,3. Deze lotverandering die resulteert in stengelheid in het villi-epitheel kan worden bevestigd door het de differentiërende villusepitheel in 3D-matrix te plateren om hun organoïdevormende potentieel te bepalen als een indicator van de-novo stengelheid in het villusepitheel. Daarom is het kritieke aspect van deze procedure om ervoor te zorgen dat er geen cryptebesmetting is.
De Smad4KO:β-catenineGOF voorwaardelijke mutatie veroorzaakt dedifferentiatie in het darmepitheel gekenmerkt door de expressie van proliferatie en stamcelmarkers in de villi, en uiteindelijk de vorming van crypte-achtige structuren in de villi aangeduid als ectopische crypten De aanwezigheid van stamcellen deze gededifferentieerde villi werd bepaald door de expressie van stamcelmarkers in de ectopische crypten (in vivo) en het vermogen van de mutante villi om organoïden te vormen wh nl plated Matrigel3. De onderstaande procedure werkt de methodologie uit die wordt gebruikt om de stengelheid van het dedifferentierende darmepitheel in de Smad4KO:β-catenineGOF-mutante muizen te bevestigen. Een belangrijk kenmerk van deze methodologie voor het isoleren van villi was het gebruik van schrapen van het darmlumen, in tegenstelling tot de EDTA-chelatiemethode4. In tegenstelling tot de EDTA-chelatiemethode behoudt villi-isolatie door schrapen het grootste deel van het onderliggende mesenchym en maakt het mogelijk de druk van het schrapen aan te passen om villi te produceren zonder vastgebonden crypten. De druk van schrapen is subjectief voor de operator, daarom moet de optimale druk om villi te produceren zonder crypten vastgebonden empirisch door de operator worden bepaald. Het kritieke aspect van deze procedure is om de afwezigheid van cryptebesmetting te waarborgen door microscopisch onderzoek van de villi zowel voor als na plating in de BME-R1-matrix.
Intestinale villi worden met glazen glaasjes van het darmlumen geschraapt en in een filter van 70 μm geplaatst en gewassen met PBS om losse cellen of crypten, indien aanwezig, te verwijderen voordat ze in de BME-R1-matrix worden geplateerd. De methode legt de nadruk op de volgende criteria om cryptebesmetting te voorkomen: a) het beperken van de villi-oogst van de proximale helft van de twaalfvingerige darm waar de villi het langst zijn, b) het minimaliseren van het aantal villi-vruchtbare schaafwonden, c) het wassen van het filter met de villi door een reeks PBS in een schaal met zes putten, en d) het bevestigen van de afwezigheid van cryptebesmetting door microscopisch onderzoek voorafgaand aan en na plating in BME-R1-matrix. Villi-isolatie door schrapen, in plaats van door EDTA-chelatie, voorkomt het volledige verlies van het onderliggende mesenchymdat de nichesignalen5,6,7, 8, indien nodig, kan leveren voor organoïde initiatie van het villus-epitheel.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Advanced DMEM F-12 media</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>12634010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3,3-diaminobenzidine</td>
			<td>Vector Labs</td>
			<td>SK-4105</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>96 well U-bottom plate</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>FB012932</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ABC kit</td>
			<td>Vector Labs</td>
			<td>&#160;PK4001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Angled scissor</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>11-999</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Animal-Free Recombinant Human EGF</td>
			<td>Peprotech</td>
			<td>AF-100-15</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>B-27 Supplement (50X), minus vitamin A</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>12587010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bovine Serum Albumin (BSA) Protease-free Powder</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>BP9703100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CD44 antibody</td>
			<td>BioLegend</td>
			<td>1030001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cdx2 antibody</td>
			<td>Cell Signaling</td>
			<td>12306</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Corn oil</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>C8267-500ML</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Corning 70-micron cell strainer</td>
			<td>Life Sciences</td>
			<td>431751</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cultrex Reduced Growth Factor Basement Membrane Extract, Type R1</td>
			<td>R&#38;D</td>
			<td>3433-005-R1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dissection scissors</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>22-079-747</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Forceps</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>17-456-209</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glutamax (100X)</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>35050-061</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HEK 293-T cells expressing RSPO-1</td>
			<td>Gift from Dr. Michael Verzi</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HEPES (1M)</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>15630-080</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Histogel</td>
			<td>Thermoscientific</td>
			<td>HG-4000-012</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mesh filter</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>07-201-431</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micrscope glass slide</td>
			<td>VWR</td>
			<td>89218-844</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N-2 Supplement (100X)</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>17502048</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N-acetyl cysteine</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>A9165</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>p200 Blunt tips</td>
			<td>VWR</td>
			<td>46620-642</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Penicillin-Streptomycin (10,000 U/mL)</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>15140-122</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Primocin (50mg/mL)</td>
			<td>Invivogen</td>
			<td>ant-pm-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Quality Biological Inc PBS (10X)</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>50-146-770</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Recombinant Murine Noggin</td>
			<td>Peprotech</td>
			<td>250-38</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Signal diluent</td>
			<td>Cell Signaling</td>
			<td>8112L</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tamoxifen</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>T5648-1G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>6-well tissue culture plate</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>50-146-770</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

3d culturing of organoids from the intestinal villi epithelium undergoing dedifferentiation

Clonogeniciteit van organoïden uit het darmepitheel wordt toegeschreven aan de aanwezigheid van stamcellen daarin. Het dunne-darmepitheel van de muis is gecompartimenteerd in crypten en villi: de stam- en prolifererende cellen zijn beperkt tot de crypten, terwijl het villi-epitheel alleen gedifferentieerde cellen bevat. Vandaar dat de normale darmcrypten, maar niet de villi, aanleiding kunnen geven tot organoïden in 3D-culturen. De hier beschreven procedure is alleen van toepassing op villusepitheel dat dedifferentiatie ondergaat die leidt tot stengelvorming. De beschreven methode maakt gebruik van de Smad4-loss-of-function:β-catenine gain-of-function (Smad4KO:β-catenineGOF) voorwaardelijke mutante muis. De mutatie zorgt ervoor dat de intestinale villi dedifferentiëren en stamcellen genereren in de villi. Intestinale villi die dedifferentiatie ondergaan, worden van de darm geschraapt met behulp van glazen dia's, in een zeef van 70 μm geplaatst en meerdere keren gewassen om eventuele losse cellen of crypten eruit te filteren voorafgaand aan plating in BME-R1-matrix om hun organoïde-vormend potentieel te bepalen. Twee belangrijke criteria werden gebruikt om ervoor te zorgen dat de resulterende organoïden werden ontwikkeld uit het dedifferentierende villuscompartiment en niet uit de crypten: 1) microscopisch evalueren van de geïsoleerde villi om de afwezigheid van vastgebonden crypten te garanderen, zowel voor als na plating in de 3D-matrix, en 2) het monitoren van het tijdsverloop van organoïdeontwikkeling van de villi. Organoïde-initiatie van de villi vindt slechts twee tot vijf dagen na plating plaats en lijkt onregelmatig gevormd, terwijl de crypt-afgeleide organoïden uit hetzelfde darmepitheel binnen zestien uur na plating zichtbaar zijn en bolvormig lijken. De beperking van de methode is echter dat het aantal gevormde organoïden en de tijd die nodig is voor organoïde-initiatie van de villi variëren afhankelijk van de mate van dedifferentiatie. Daarom moet, afhankelijk van de specificiteit van de mutatie of de belediging die de dedifferentiatie veroorzaakt, het optimale stadium waarin villi kunnen worden geoogst om hun organoïdevormingspotentieel te testen, empirisch worden bepaald.

De bepalende factor voor het succes van de procedure is het voorkomen van cryptebesmetting. Organoïde ontwikkeling van de villi (en niet van eventuele contaminerende crypten) wordt verzekerd door vier belangrijke criteria te bevestigen: 1) het waarborgen van de zuiverheid van de geoogste villi door microscopisch onderzoek voor en na het platen van de villi in BME-R1, 2) plating beperkt aantal villi per put om visualisatie van alle vergulde villi afzonderlijk mogelijk te maken, 3) op het dagelijks ontwikkelen van organo?...

Watch this Scientific Journal Video about 3D Culturing of Organoids from the Intestinal Villi Epithelium Undergoing Dedifferentiation at JoVE.com

3D Culturing of Organoids from the Intestinal Villi Epithelium Undergoing Dedifferentiation

De procedure beschrijft de isolatie van de villi van het darmepitheel van de muis die dedifferentiatie ondergaat om hun organoïdevormingspotentieel te bepalen.

3D-kweek van organoïden uit het intestinale villi-epitheel dat dedifferentiatie ondergaat

Clonogenicity of organoids from the intestinal epithelium is attributed to the presence of stem cells therein. The mouse small intestinal epithelium is ...

Deze methode kan het organoïdevormende vermogen bevestigen van het de-differentiëren van villi-epitheel dat in vivo stamcelmarkers verwerft. De verzameling van villi wordt uitgevoerd via schrapen in plaats van de EDTA-chelatiemethode die het volledige verlies van het onderliggende mesenchym voorkomt dat de nichesignalen kan leveren indien nodig voor organoïde-initiatie. Deze methode is toepasbaar in epitheelweefsels waar proliferatieve en gedifferentieerde compartimenten fysiek zijn afgebakend en de de-differentiërende cellen in vivo stamcelmarkers tot expressie brengen.Sommige factoren in dit protocol moeten empirisch worden bepaald, waaronder de optimale fase voor het oogsten van de villi en de optimale druk voor het schrapen van de villi, wat tijd en oefening zal kosten. Induceer de Smad4 knock-out en beta-catenine gain of function mutatie in mutante muizen met intraperitoneale injectie van tamoxifen en maïsolie gedurende vier opeenvolgende dagen. Na het euthanaseren van de muis, spuit de buik met 70% ethanol om te voorkomen dat de vacht van de muis in de peritoneale holte komt.Open de buikholte met een dissectieschaar om de darm bloot te leggen en isoleer de darm met behulp van een schaar en een tang. Ontleed de proximale helft van de twaalfvingerige darm en spoel de twaalfvingerige darm vervolgens met vijf milliliter ijskoude PBS in een spuit van 10 milliliter om de luminale inhoud te verwijderen. Open de twaalfvingerige darm in de lengterichting met een schuine schaar en leg de twaalfvingerige darm plat op een petrischaaltje van 15 centimeter op ijs met het lumen van de twaalfvingerige darm naar de operator gericht.Plaats voordat u begint met schrapen een gaaszeef van 70 micrometer in een van de putten van een weefselkweekplaat met zes putten. Vul alle putjes met vier milliliter 1X PBS en leg de plaat op ijs. Schraap de villi met behulp van twee microscopische glazen dia's, een om de twaalfvingerige darm naar beneden te houden en de andere om te schrapen.Schraap de luminale kant van de twaalfvingerige darm twee keer oppervlakkig om het slijm te verwijderen zonder de villi te verwijderen, schraap vervolgens de twaalfvingerige darm nog twee keer om de villi op de dia's te verzamelen zonder de crypten vast te maken. Gebruik een transferpipet van één milliliter met PBS om de villi over te brengen naar een 70 micrometer gaaszeef in de zes-well schotel. Verzamel de villi na elke schaafwond.Om losse crypten te verwijderen, wast u de villi die zijn verzameld met de 70 micrometer zeef door de zeef over te brengen door een reeks putten in de zes-well schotel met vier milliliter ijskoude PBS per put. Breng met behulp van een P1000-pipet de villi-suspensie in ongeveer drie milliliter PBS over van de 70 micrometerzeef naar een nieuwe buis van 15 milliliter op ijs. Gebruik een 0,1% BSA-gecoate P200-pipetpunt met stomp uiteinde om een volume van 50 microliter van de villi-suspensie over te brengen op een glazen dia.Tel het aantal villi in de druppel van 50 microliter onder 4X vergroting om de concentratie villi in de PBS-suspensie te bepalen en de afwezigheid van vastgebonden crypten te bevestigen. Gebruik voor het bord van de villi een 0,1% BSA-gecoate P200 stompe pipetpunt om de villi over te brengen naar een microcentrifugebuis voor een platingsdichtheid van zes villi per put in 12,5 microliter BME-R1 matrix. Draai de villi gedurende twee minuten op 200 keer G bij vier graden Celsius.Verwijder het supernatant en herhaal de centrifugering om eventuele resterende PBS te verwijderen. In een laminaire stromingskap, resuspend de villi pellet voorzichtig in de vereiste hoeveelheid koude BME-R1 ontdooid op ijs. Met behulp van een P20 pipet wordt 12,5 microliter villi in BME-R1 matrix per put van een 96-well U-bottomed plaat voorverwarmd tot 37 graden Celsius.Incubeer de plaat in een weefselkweekincubator bij 37 graden Celsius gedurende 15 minuten om stolling van de BME-R1-matrix mogelijk te maken. Voeg aan elke put 125 microliter voorverwarmde ENR-media toe, aangevuld zoals beschreven in het teksthandschrift. Incubeer de vergulde villi in een weefselkweekincubator bij 37 graden Celsius met 5% koolstofdioxide en verander de media om de andere dag.Gooi alle put waarin organoïden verschijnen vóór twee dagen weg. Er is een verschil in uiterlijk van de organoïden die uit de crypten komen versus het gede-gedifferentieerde villi-epitheel uit dezelfde muizendarm. De van de crypte afgeleide organoïden verschijnen 's nachts als bolvormige structuren met goed gedefinieerde randen.De kinetiek en morfologische verschijning van de organoïden geïnitieerd door villi werd onderzocht, die in eerste instantie onregelmatig gevormd lijken en twee tot vijf dagen duren voordat ze onder een microscoop kunnen worden gezien. Organoïde initiatie van twee verschillende villi wordt getoond. De villi met organoïdevormend potentieel lijkt dicht, mogelijk als gevolg van het behoud van het onderliggende mesenchym.Organoïde-initiatie vanuit de villa's is zichtbaar op dag twee van een van de villi. In de andere villa's verschijnt de organoïde op dag vier. Het is cruciaal om de juiste stappen te nemen om cryptebesmetting te voorkomen bij het oogsten van de villi en het kweken van de resulterende organoïden.Fenotypische verschillen tussen de organoïden die uit de crypten en villi van dezelfde mutant kwamen, werden waargenomen na deze procedure, zodat verdere experimenten konden worden uitgevoerd om te zoeken naar moleculaire verschillen tussen de twee. Dit protocol kan worden gebruikt om de verschillen te bestuderen tussen organoïden die voortkomen uit endogene crypten versus ectopische crypten die voortvloeien uit de-differentiatie, dus implicaties van de-differentiatie kunnen worden aangepakt.

Research

JoVE Journal

Biology

A 3D System for Culturing Human Articular Chondrocytes in Synovial Fluid

Een 3D-systeem voor het kweken van menselijke articulaire chondrocyten in gewrichtsvloeistof

Cartilage destruction is a central pathological feature of osteoarthritis, a leading cause of disability in the US. Cartilage in the adult does not ...

A Protocol for Lentiviral Transduction and Downstream Analysis of Intestinal Organoids

Een protocol voor Lentiviral Transduction en Downstream Analyse van Intestinale Organoids

Intestinal crypt-villus structures termed organoids, can be kept in sustained culture three dimensionally when supplemented with the appropriate growth ...

Primary Cell Cultures from the Mouse Retinal Pigment Epithelium

Primaire celculturen van de muis retinale Pigment epitheel

The retinal pigment epithelium (RPE) is a highly polarized multi-functional epithelium that is located between the neural retina and the choroid of the ...

Analyzing Oxidative Stress in Murine Intestinal Organoids using Reactive Oxygen Species-Sensitive Fluorogenic Probe

Analyse van oxidatieve stress in murine intestinale organoïden met behulp van reactieve zuurstof soortgevoelige fluorogene sonde

Reactive oxygen species (ROS) play essential roles in intestinal homeostasis. ROS are natural by-products of cell metabolism. They are produced in ...

A High-Throughput Platform for Culture and 3D Imaging of Organoids

Een high-throughput platform voor cultuur en 3D-beeldvorming van organoïden

The characterization of a large number of three-dimensional (3D) organotypic cultures (organoids) at different resolution scales is currently limited by ...

Establishing 3D Endometrial Organoids from the Mouse Uterus

Het vaststellen van 3D-endometriumorganoïden uit de baarmoeder van de muis

Endometrial tissue lines the inner cavity of the uterus and is under the cyclical control of estrogen and progesterone. It is a tissue that is composed of ...

Culture of Piglet Intestinal 3D Organoids from Cryopreserved Epithelial Crypts and Establishment of Cell Monolayers

Kweek van biggendarm 3D-organoïden uit gecryopreserveerde epitheliale crypten en oprichting van celmonolagen

Intestinal organoids are increasingly being used to study the gut epithelium for digestive disease modeling, or to investigate interactions with drugs, ...

3D Culture of Organoids from Murine Intestinal Crypts and Single Stem Cell

The 3D Culturing of Organoids from Murine Intestinal Crypts and a Single Stem Cell for Organoid Research

The 3D Culturing of Organoids from Murine Intestinal Crypts and a Single Stem Cell for Organoid Research (Video) | JoVE 

De 3D-kweek van organoïden uit murine darmcrypten en een enkele stamcel voor organoïde onderzoek

At present, organoid culture represents an important tool for in vitro studies of different biological aspects and diseases in different organs. Murine ...

Rat Intestinal Crypts Isolation and Intestinal Organoids Generation

Generation and Manipulation of Rat Intestinal Organoids

Generation and Manipulation of Rat Intestinal Organoids (Video) | JoVE 

Generatie en manipulatie van darmorganoïden van ratten

When using organoids to assess physiology and cell fate decisions, it is important to use a model that closely recapitulates in vivo contexts. ...

Construction of a 3D Intestinal Mucosa Model with Paraffin Embedding

Basic Three-Dimensional (3D) Intestinal Model System with an Immune Component

Investigating the Effects of Compounds on Intestinal Tissue Using 3D Human Cell Line Models (Video) | JoVE

Basis driedimensionaal (3D) darmmodelsysteem met een immuuncomponent

There has been an increase in the use of in vivo and in vitro intestinal models to study the pathophysiology of inflammatory intestinal diseases, for the ...