Name: establishment and genetic manipulation of murine hepatocyte organoids
Uploaded: 2022-02-12T12:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Establishment and Genetic Manipulation of Murine Hepatocyte Organoids at JoVE.com

Wir danken Professor Hans Clevers für die freundliche Bereitstellung der Zelllinien zur Herstellung von rekombinantem R-Spondin1. Diese Arbeit wurde durch die Zuschüsse des National Key R&D Program of China (2019YFA0111400), der National Natural Science Foundation of China (31970779) an H.H. und der Funds for Youth Interdisciplinary and Innovation Research Group der Shandong University (2020QNQT003) an H.H. unterstützt.

Alle Mäuseexperimente wurden vom Animal Care and Use Committee der School of Basic Medical Sciences an der Shandong University genehmigt und gemäß der Lizenz gemäß den Richtlinien und Vorschriften des Innenministeriums (Nr. ECSBMSSDU2019-2-079).
HINWEIS: Dieses Protokoll wird hauptsächlich verwendet, um 3D-Organoide aus isolierten primären Hepatozyten zu kultivieren.
1. Etablierung der Murinen Hepatozyten-Organoidkultur
HINWEIS: Extr...

<ol>
	<li>Lancaster, M. A., Knoblich, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organogenesis+in+a+dish:+modeling+development+and+disease+using+organoid+technologies.">Organogenesis in a dish: modeling development and disease using organoid technologies.</a> Science. 345 (6194), 124-125 (2014).</li><li>Sasai, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Next-generation+regenerative+medicine:+organogenesis+from+stem+cells+in+3D+culture.">Next-generation regenerative medicine: organogenesis from stem cells in 3D culture.</a> Cell Stem Cell. 12 (5), 520-530 (2013).</li><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>Paola, 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=Individual+brain+organoids+reproducibly+form+cell+diversity+of+the+human+cerebral+cortex.">Individual brain organoids reproducibly form cell diversity of the human cerebral cortex.</a> Nature. 570, 523-527 (2019).</li><li>Atsuhiro, T., Ryuichi, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Higher-Order+Kidney+Organogenesis+from+Pluripotent+Stem+Cells.">Higher-Order Kidney Organogenesis from Pluripotent Stem Cells.</a> Cell Stem Cell. 21 (6), 730-746 (2017).</li><li>Huch, 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=In+vitro+expansion+of+single+Lgr5++liver+stem+cells+induced+by+Wnt-driven+regeneration.">In vitro expansion of single Lgr5+ liver stem cells induced by Wnt-driven regeneration.</a> Nature. 494 (7436), 247-250 (2013).</li><li>Wang, D. 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=Long-Term+Expansion+of+Pancreatic+Islet+Organoids+from+Resident+Procr+++Progenitors.">Long-Term Expansion of Pancreatic Islet Organoids from Resident Procr + Progenitors.</a> Cell. 180 (6), 1198-1211 (2020).</li><li>Jarno, D., Hans, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organoids+in+cancer+research.">Organoids in cancer research.</a> Nature Reviews Cancer. 18, 407-418 (2018).</li><li>Hans, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modeling+Development+and+Disease+with+Organoids.">Modeling Development and Disease with Organoids.</a> Cell. 165 (7), 1586-1597 (2016).</li><li>Forbes, S. J., Newsome, P. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Liver+regeneration-mechanisms+and+models+to+clinical+application.">Liver regeneration-mechanisms and models to clinical application.</a> Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 13 (8), 473-485 (2016).</li><li>Zhang, K., 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=In+Vitro+Expansion+of+Primary+Human+Hepatocytes+with+Efficient+Liver+Repopulation+Capacity.">In Vitro Expansion of Primary Human Hepatocytes with Efficient Liver Repopulation Capacity.</a> Cell Stem Cell. 23 (6), 806-819 (2018).</li><li>Katsuda, 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=Conversion+of+Terminally+Committed+Hepatocytes+to+Culturable+Bipotent+Progenitor+Cells+with+Regenerative+Capacity.">Conversion of Terminally Committed Hepatocytes to Culturable Bipotent Progenitor Cells with Regenerative Capacity.</a> Cell Stem Cell. 20 (1), 41-55 (2017).</li><li>Hu, 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=Long-Term+Expansion+of+Functional+Mouse+and+Human+Hepatocytes+as+3D+Organoids.">Long-Term Expansion of Functional Mouse and Human Hepatocytes as 3D Organoids.</a> Cell. 175 (6), 1591-1606 (2018).</li><li>Peng, 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=Inflammatory+Cytokine+TNFalpha+Promotes+the+Long-Term+Expansion+of+Primary+Hepatocytes+in+3D+Culture.">Inflammatory Cytokine TNFalpha Promotes the Long-Term Expansion of Primary Hepatocytes in 3D Culture.</a> Cell. 175 (6), 1607-1619 (2018).</li><li>Xiang, C., 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=Long-term+functional+maintenance+of+primary+human+hepatocytes+in+vitro.">Long-term functional maintenance of primary human hepatocytes in vitro.</a> Science. 364 (6438), 399-402 (2019).</li><li>Huch, 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=Long-term+culture+of+genome-stable+bipotent+stem+cells+from+adult+human+liver.">Long-term culture of genome-stable bipotent stem cells from adult human liver.</a> Cell. 160 (1-2), 299-312 (2015).</li><li>Broutier, L., 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=Culture+and+establishment+of+self-renewing+human+and+mouse+adult+liver+and+pancreas+3D+organoids+and+their+genetic+manipulation.">Culture and establishment of self-renewing human and mouse adult liver and pancreas 3D organoids and their genetic manipulation.</a> Nature Protocol. 11 (9), 1724-1743 (2016).</li></ol>

Die Fähigkeit, reife Hepatozyten über lange Zeiträume zu kultivieren, ist von grundlegender Bedeutung für das Studium der Lebergrundforschung, der Arzneimitteltoxikologie und der hepatotropen Wirtsmikrobiologie-Infektionen wie Malaria und Hepatitis-Viren. Mit einer klar definierten Nische richtet das Protokoll hier ein Kultursystem für Hepatozyten ein. Dieses Protokoll treibt reife Hepatozyten dazu, sich in 3D-Kultur mit einer Heterogenität auszudehnen, die die Zell-Zell-Interaktion, die meisten Hepatozytenfunktion...

Organoide sind selbstorganisierte, dreidimensionale (3D) In-vitro-Cluster, die selbsterneuernde Stammzellen und mehrliniendifferenzierte Zellen umfassen1,2. Die Organoide vieler Organe wurden entweder aus pluripotenten oder adulten Stammzellen durch genau definierte Nischenfaktoren wie Darm, Gehirn, Dickdarm, Niere, Leber, Bauchspeicheldrüse, Schilddrüse, Magen, Haut und Lunge hergestellt3,4,5,6,7 . Die Organoide rekapitulieren physikalische Zellfunktionen, indem sie entweder die Entwicklung (entstanden aus embryonalen oder induzierten pluripotenten Stammzellen, PSCs) oder die Homöostase/Regenerationsprogression (entstanden aus adulten Stammzellen, ASCs) nachahmen, was neue Wege in der Krankheitsforschung und -therapie eröffnet8,9.
Als größtes Organ bei Säugetieren ist die Leber vor allem für die Speicherung, den Stoffwechsel und die Entgiftung verantwortlich. Zwei Arten von Epithelzelltypen, Hepatozyten und Cholangiozyten, konstruieren die Grundeinheit eines Leberläppchens. Hepatozyten sind für 70-80% der Leberfunktion verantwortlich10. Obwohl die Leber eine bemerkenswerte Regenerationsfähigkeit aufweist, kommt es während der traditionellen Monolayer-Kultivierung durch dysregulierte Zellpolarisation und -dedifferenzierung zu einem schnellen Verlust von Hepatozytenmerkmalen, was die Notwendigkeit von Forschern und Klinikern erhöht, "lückenüberbrückende" Lebermodelle in einer Schale zu erstellen. Bis vor kurzem waren die Ex-vivo-Expansionsmodelle von primären Hepatozyten jedoch nicht gut etabliert11,12,13,14,15. Leberorganoide können aus embryonalen/induzierten pluripotenten Stammzellen, Fibroblastenumwandlung in hepatozytenähnliche Zellen und gewebeabgeleiteten Zellen hergestellt werden. Die Entwicklung von Leberorganoiden fördert die Anwendung eines In-vitro-Modells für Arzneimittelscreenings und Lebertoxizitätstests16,17.
Hier beschreiben wir ein detailliertes Protokoll zur Etablierung von Leberorganoiden aus murinen primären Hepatozyten. Mit diesem Protokoll haben wir ein In-vitro-Kultursystem aus Hepatozyten-Organoiden mit zwei Kollagenase-Perfusionen aufgebaut. Diese Organoide können für eine langfristige Expansion für Monate durchquert werden. Ihre physiologische Funktion ist sehr konsistent mit Hepatozyten. Darüber hinaus bieten wir auch eine detaillierte Beschreibung der Durchführung von Genmanipulationen, wie Lentivirus-Infektion, siRNA-Transduktion und CRISPR-Cas9-Engineering mit Organoiden. Die Vermehrung von Hepatozyten-Organoiden beleuchtet die Möglichkeit, Organoide zu verwenden, um die Leberbiologie zu verstehen und personalisierte und translationale medizinische Ansätze zu entwickeln.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Perfusion Buffer</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EGTA</td>
			<td>Sangon Bitech</td>
			<td>A600077-0100</td>
			<td>3.50 g/L</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glucose</td>
			<td>Sangon Bitech</td>
			<td>A100188-0500</td>
			<td>9.00 g/L</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KCl</td>
			<td>Sangon Bitech</td>
			<td>A100395-0500</td>
			<td>4.00 g/L</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Na2HPO4&#183;12H2O</td>
			<td>Sangon Bitech</td>
			<td>A501727-0500</td>
			<td>1.51 g/L</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaCl</td>
			<td>Sangon Bitech</td>
			<td>A501218-0001</td>
			<td>80.0 g/L</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaH2PO4&#183;2H2O</td>
			<td>Sangon Bitech</td>
			<td>A610404-0500</td>
			<td>0.78 g/L</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaHCO3</td>
			<td>Sangon Bitech</td>
			<td>A500873-0500</td>
			<td>3.50 g/L</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phenol Red</td>
			<td>Sangon Bitech</td>
			<td>A100882-0025</td>
			<td>0.06 g/L</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digestion Buffer</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CaCl2</td>
			<td>Sangon Bitech</td>
			<td>A501330-0005</td>
			<td>0.50 M</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Collagenase IV</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>C1639</td>
			<td>0.10 mg/mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HEPES</td>
			<td>Sangon Bitech</td>
			<td>C621110-0010</td>
			<td>23.80 g/L</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KCl</td>
			<td>Sangon Bitech</td>
			<td>A100395-0500</td>
			<td>4.00 g/L</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Na2HPO4&#183;12H2O</td>
			<td>Sangon Bitech</td>
			<td>A501727-0500</td>
			<td>1.51 g/L</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaCl</td>
			<td>Sangon Bitech</td>
			<td>A501218-0001</td>
			<td>80.0 g/L</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaH2PO4&#183;2H2O</td>
			<td>Sangon Bitech</td>
			<td>A610404-0500</td>
			<td>0.78 g/L</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaHCO3</td>
			<td>Sangon Bitech</td>
			<td>A500873-0500</td>
			<td>3.50 g/L</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tip-wash Buffer</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fetal Bovine Serum</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>10091148</td>
			<td>stored at 4 &#176;C</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DPBS</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>C14190500BT0</td>
			<td>stored at 4 &#176;C</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wash Medium</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Advanced DMEM/F12</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>12634-010</td>
			<td>stored at 4 &#176;C</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GlutaMAX</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>35050-061</td>
			<td>100 X</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HEPES</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>15630-080</td>
			<td>100 X</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Penicillin/streptomycin</td>
			<td>Sangon Bitech</td>
			<td>&#160;A600135-0025</td>
			<td>100 X</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Culture Medium</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>A83-01</td>
			<td>Tocris</td>
			<td>2939</td>
			<td>Stock concentration 500 &#181;M, final 
			concentration 2 &#181;M</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Advanced DMEM/F12</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>12634-010</td>
			<td>stored at 4 &#176;C</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>B-27 supplement 50x, minus vitamin A</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>1704-044</td>
			<td>50 X</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chir 99021</td>
			<td>Tocris</td>
			<td>4423</td>
			<td>Stock concentration 30 mM, final 
			concentration 3 &#181;M</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DMEM/F12</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>11330032</td>
			<td>stored at 4 &#176;C</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gastrin I</td>
			<td>Tocris</td>
			<td>3006</td>
			<td>Stock concentration 100 mM, final 
			concentration 10 nM</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GlutaMAX</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>35050-061</td>
			<td>100 X</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HEPES</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>15630-080</td>
			<td>100 X</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Matrigel martix</td>
			<td>BD</td>
			<td>356231</td>
			<td>stored at -20 &#176;C</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N-acetylcysteine</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>A9165</td>
			<td>Stock concentration 500 mM, final 
			concentration 1 mM</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nictinamide</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>N0636</td>
			<td>Stock concentration 1 M, final concentration 3 mM</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Penicillin/streptomycin</td>
			<td>Sangon Bitech</td>
			<td>&#160;A600135-0025</td>
			<td>100 X</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Recombinant human EGF</td>
			<td>Peprotech</td>
			<td>AF-100-15</td>
			<td>Stock concentration 100 &#181;g/ml,final concentration 50 ng/ml</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Recombinant human FGF10</td>
			<td>Peprotech</td>
			<td>100-26</td>
			<td>Stock concentration 100 &#181;g/ml, final concentration 100 ng/ml</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Recombinant human HGF</td>
			<td>Peprotech</td>
			<td>100-39</td>
			<td>Stock concentration 100 &#181;g/ml, final concentration 25 ng/ml</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Recombinant Human TGF-&#945;</td>
			<td>Peprotech</td>
			<td>100-16A</td>
			<td>Stock concentration 100 &#181;g/ml, final concentration 100 ng/ml</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Recombinant Human TNF-&#945;</td>
			<td>Origene</td>
			<td>TP750007-1000</td>
			<td>Stock concentration 100 &#181;g/ml, final concentration 100 ng/ml</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rho kinase inhibitor Y-27632</td>
			<td>Abmole Bioscience</td>
			<td>Y-27632 dihydrochloride</td>
			<td>Stock concentration 10 mM, final concentration 10 &#181;M</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rspondin-1conditioned medium</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Stable cell line generated in the Hu Lab. Final concentration 15%.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Others</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>0.22 &#181;m filter</td>
			<td>Millipore</td>
			<td>SCGPT01RE</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>16 # silicone tube</td>
			<td>LangerPump</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>24 well, suspension</td>
			<td>Greiner bio-one</td>
			<td>GN662102-100EA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>37 &#176;C Water Bath</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>70 &#181;m filter</td>
			<td>BD</td>
			<td>352350</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Accutase</td>
			<td>stemcell</td>
			<td>AT-104</td>
			<td>stored at 4 &#176;C</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anti-CTNNB1</td>
			<td>BD</td>
			<td>610154</td>
			<td>Mouse</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anti-GAPDH</td>
			<td>CST</td>
			<td>5174S</td>
			<td>Rabbit</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anti-HDAC7</td>
			<td>Abcam</td>
			<td>ab50212</td>
			<td>Mouse</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anti-KI67</td>
			<td>Abcam</td>
			<td>ab15580</td>
			<td>Rabbit</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Biological safety cabinet</td>
			<td>ESCO</td>
			<td>CCL-170B-8</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cell Recovery Solution</td>
			<td>Corning</td>
			<td>354253</td>
			<td>stored at 4 &#176;C</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge 5430</td>
			<td>eppendorf</td>
			<td>542700097</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CO2 incubator</td>
			<td>ESCO</td>
			<td>AC2-4S1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DMSO</td>
			<td>Sangon Bitech</td>
			<td>&#160;A100231</td>
			<td>stored at RT</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EVOS FL Color Imaging Systems</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>AME4300</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hdac3 siRNA</td>
			<td>Guangzhou RiboBio Co., Ltd.</td>
			<td>siG2003180909192555</td>
			<td>stored at -20 &#176;C</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hdac7 lentivirus</td>
			<td>ShanghaiGenePharmaCo.,Ltd</td>
			<td>LV2020-2364</td>
			<td>stored at -80 &#176;C</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hitrans G A</td>
			<td>Shanghai Genechem Co.,Ltd.</td>
			<td>REVG004</td>
			<td>Increased virus infection efficiency</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Image Pro Plus software</td>
			<td>Media Cybernetics, Bethesda, MD, USA</td>
			<td>version 6.0</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lipofectamin RNAiMAX Transfection Reagent</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>13778150</td>
			<td>Increased virus infection efficiency</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Live cell dye</td>
			<td>Luna</td>
			<td>F23001</td>
			<td>stored at 4 &#176;C</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Low-speed desktop centrifuge</td>
			<td>cence</td>
			<td>TD5A-WS/TD5AWS</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nucleofactor-&#945; 2b Device</td>
			<td>Lonza</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Opti-MEM</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>31985070</td>
			<td>stored at 4 &#176;C</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pasteur pipette</td>
			<td>Sangon Bitech</td>
			<td>F621006-0001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Peristaltic pump</td>
			<td>LangerPump</td>
			<td>BT100-2J</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PVDF membrane</td>
			<td>Millipore</td>
			<td>IPVH00010</td>
			<td>Activate with methanol</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PX458</td>
			<td>Addgene</td>
			<td>48138</td>
			<td>stored at -80 &#176;C</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Refrigerated centrifuge</td>
			<td>Thermo Scientific Heraeus</td>
			<td>Labofuge 400</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RSL3</td>
			<td>MCE</td>
			<td>HY-100218A</td>
			<td>Stock concentration 10 mM, final concentration 4 &#181;M</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trypsin/EDTA</td>
			<td>Gibico</td>
			<td>25200072</td>
			<td>stored at 4 &#176;C</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wee1 siRNA</td>
			<td>Guangzhou RiboBio Co., Ltd.</td>
			<td>siG2003180909205971</td>
			<td>stored at -20 &#176;C</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

establishment and genetic manipulation of murine hepatocyte organoids

Die Leber ist das größte Organ bei Säugetieren. Es spielt eine wichtige Rolle bei der Glukosespeicherung, der Proteinsekretion, dem Stoffwechsel und der Entgiftung. Als Vollstrecker für die meisten Leberfunktionen haben primäre Hepatozyten eine begrenzte Proliferationskapazität. Dies erfordert die Etablierung von ex vivo Hepatozytenexpansionsmodellen für die leberphysiologische und pathologische Forschung. Hier isolierten wir murine Hepatozyten durch zwei Schritte der Kollagenase-Perfusion und etablierten eine 3D-Organoidkultur als "Mini-Leber", um Zell-Zell-Interaktionen und physikalische Funktionen zu rekapitulieren. Die Organoide bestehen aus heterogenen Zellpopulationen, einschließlich Vorläufern und reifen Hepatozyten. Wir stellen den Prozess im Detail vor, um die murinen Hepatozyten oder fetalen Hepatozyten zu isolieren und zu kultivieren, um innerhalb von 2-3 Wochen Organoide zu bilden und zu zeigen, wie man sie durch mechanisches Pipettieren auf und ab durchläuft. Darüber hinaus werden wir auch vorstellen, wie die Organoide in einzelne Zellen für die Lentivirus-Infektion der shRNA / ektopischen Konstruktion, die siRNA-Transfektion und das CRISPR-Cas9-Engineering verdaut werden können. Die Organoide können für Drogenscreenings, Krankheitsmodellierung und grundlegende Leberforschung verwendet werden, indem Leberbiologie und Pathobiologie modelliert werden.

Die Hepatozyten-Organoide von weiblichen Alb-Cre; Rosa26-GFP-Maus (8 Wochen) wurde fünf Tage nach der Aussaat beobachtet (Abbildung 1A). Die Organoide vermehren sich mit Ki67-positiver Färbung (Abbildung 1B). Die interferierende Expression repräsentativer Gene in Hepatozyten-Organoiden entweder durch siRNA-Transfektion oder Lentivirus-Infektion wurde mittels qRT-PCR und Western Blot untersucht. Die Ergebnisse sind in den Abbildungen 2A</s...

Watch this Scientific Journal Video about Establishment and Genetic Manipulation of Murine Hepatocyte Organoids at JoVE.com

Establishment and Genetic Manipulation of Murine Hepatocyte Organoids

Aus Maushepatozyten wurde ein langfristiges Ex-vitro-3D-Organoidkultursystem etabliert. Diese Organoide können durch Lentivirus-Infektion der shRNA /ektopischen Konstruktion, siRNA-Transfektion und CRISPR-Cas9-Engineering durchpasst und genetisch manipuliert werden.

Etablierung und genetische Manipulation von murinen Hepatozyten-Organoiden

The liver is the largest organ in mammals. It plays an important role in glucose storage, protein secretion, metabolism and detoxification. As the ...

Die Leber ist das größte Organ bei Säugetieren. Es spielt eine sehr wichtige Rolle im Stoffwechsel und bei der Entgiftung. Obwohl die Leber in vitro über eine bemerkenswerte Regenerationsfähigkeit verfügt, ist es langfristig immer noch eine sehr große Herausforderung, Hepatozyten in vitro zu kultivieren.Hier etablieren wir die Hepatozyten-Organoide aus reifen Hepatozyten. Es behält die Hauptmerkmale von Hepatozyten in Morphologie und Funktion bei. In diesem Video werden wir vorstellen, wie man diese Organoide kultiviert und durchquert und wie man die genetische Veränderung dieser Organoide im Detail durchführt.Erstens, Leberdurchblutung und Verdauung. Bereiten Sie alle Regionen und Instrumente vor und machen Sie sie steril. Waschen Sie die Maus und öffnen Sie den Epidermis und die Haut, und versuchen Sie dann, den Beutelofen der Leber zu finden.Injizieren Sie die Nadeln hinein und fangen Sie dies dann ein. Machen Sie die Durchblutung mit einer Geschwindigkeit von fünf Millilitern pro Minute, bis die Leber blass wird. Wechseln Sie sie in den Perfusionspuffer, legen Sie sie sorgfältig auf, beobachten Sie die Leber, bis sie weich wird.Normalerweise dauert es drei bis fünf Minuten, dann schneiden Sie die Leber und legen Sie sie in die Teller, und schneiden Sie sie in kleine Stücke mit der Schere. Peppen Sie es häufig auf und ab. Normalerweise dauert es 10 bis 15 Minuten, um sie in die einzelne Zelle zu verwandeln.Und dann peppen Sie es mit 10 bis 15 Minuten auf und ab und füttern Sie es durch den Fitter. Machen Sie sie zu den einzelnen Zellen. Sammeln Sie alle Zellen in der 50-Milliliter-Röhre und zentrifugieren Sie sie mit der Geschwindigkeit und sammeln Sie dann alle pro Platte.Versuchen Sie, sie immer im kalten Eis zu halten. Machen Sie die Einzelzellsuspensionen und zählen Sie sie mit dem Zellzähler. Normalerweise haben die Hepatozyten, wenn sie glücklich sind, die lebhafte Fluoreszenz.Im zweiten Teil versuchen wir, die Zellen zu setzen und die Organoidkultur durchzuführen. Wir sammeln alle Zellsuspensionen und zählen die Zellen mit einer bestimmten Konzentrationsfusion Und dann mischen wir die. Metrogels. und das Codemedium.Normalerweise nehmen wir mit dem Medium und den Metrogelen im Verhältnis 1 zu 2 oder 1 zu 3. Nachdem wir sie vorsichtig gemischt haben, setzen wir sie auf die Gradientenplatten. Normalerweise fügen wir 100 Mikroliter am 24-Platten-Brunnen hinzu.Legen Sie sie bei einer Temperatur von 37 Grad in den Inkubator. Nach 20 Minuten legen wir sie rückwärts nach vorne, wobei der Boden unten und dann am Medium ist. Mit zwei oder drei Tagen Konter sehen wir normalerweise, wie die Organoide herauskommen.Dies ist das typische Bild unserer Organoide. Wir brauchen normalerweise einzelne Zellen von Organoiden, wenn wir die Passage machen oder eine genetische Modifikationsmethode durchführen wollen Wir sammeln alle Organoide von den Gegenplatten mit dem Mantelwaschpuffer. Wir lassen den Überstand fallen, dann am Mantel Waschpuffer in den Teller, mischen sie, also peppen Sie ihn auf und ab.Und dann waschen wir in der Regel alle Spitzen mit dem Waschbandpuffer vor. Um zu vermeiden, dass alle Organoide auf die Spitzen kippen. Und dann sammeln wir mit der, einer neuen Charge auf Eis oder ohne, alle Organoide durch Centro-Fusion.Wir behandeln sie, es gibt einen Conning Radienten, um alle Metrogele zu entfernen. Nach 20 bis 30 Minuten Inkubation auf Eis werden alle Metrogele entfernt. Wir sammeln alle sauberen Organoide und fügen Trypsin hinzu, um sie zu einzelnen Zellen zu machen.Nachdem Trypsin hinzugefügt wurde, behandeln wir die Organoide in den Inkubator. Es dauert 5 bis 10 Minuten, bis Leberorganoide zu Einzelzellen werden. Wir fügen weitere Waschpuffer hinzu, um das Triplatin zu stoppen.Und dann peppen Sie es auf und ab zu ihnen. Für den Optionsprozess können Sie sie noch einmal waschen, um das gesamte Trypsin zu entfernen. Nach dem Waschen durch Centrofusion können wir sie unter der Zelltheke zählen.Dann werden wir zeigen, wie man Transaktion oder Transfektion dieser Hepatozyten-Organoide durchführt. Beschriften Sie zuerst die Röhrchen von dem, was Sie tun werden, und dann werden wir die Sehtransfektion gemäß den Anweisungen des Herstellers durchführen. Sie brauchen, der Regent der Lipoyl-Tatsache zähmt INI MaX.Wir fügen die hinzu. kontrollieren und das spezifische Gen siRNA, und inkubieren Sie sie mit dem Optimum, nach den Anweisungen des Herstellers. Und dann fügen wir entsprechend der Zellkonzentration das RANmax hinzu und mischen sie gründlich.Dann fügen wir auch die RAN max mit dem Optimum separat hinzu und legen sie auf Eis. Nach 5 Minuten peppen wir eine separate RANmax-Mischung mit verschiedenen siRNAs, spezifischer Gen-RANi- und II-Kontrolle separat auf und mischen sie gründlich. Legen Sie sie wieder auf Eis, und dann sammeln wir alle Organoide, verlangsamen die Zentrfusion, lassen den gesamten Überstand fallen, wir fügen das RNAi max, die siRNA-Mischung in diese Zellplatte ein und peppen sie gründlich auf und ab.Kurz gesagt, die Zellen und die Markierung RNAi max und siRNA-Mischung waren gentrifiziert und inkubieren für 4 bis 5 Stunden bei 37 Grad. Im letzten Teil könnten diese Hepatozyten-Organoide auch mit dem Lenti-Virus infiziert sein. Die ähnliche Nachricht wurde als siRNA-Transfektion durchgeführt.Die Kontrolle und die siRNA-Virusröhrchen wurden gut vorbereitet, und das Optimum wurde gemäß den Anweisungen des Herstellers hinzugefügt. Dann mit den Infektionsregionen wie Polygrün und dann fügen wir verschiedene Lenti-Viren hinzu, gemäß der Anweisungen des Herstellers Konstitution. Mischen Sie die Einzelzellsuspensionen in Organoidkultur und verschiedene Partikel in den 1,5 Milliliter Eppendorfröhrchen, fügen Sie sie hinzu, mischen Sie sie, mischen Sie diese Mischung und konzentrieren Sie sie für 1 Stunde bei 32 Grad.Die Konzentratfusion wird bei 500 G durchgeführt.Und nach 4 bis 5 Stunden Inkubation bei 37 Grad wird die Zellsuspension dann gesammelt und in Metrogel gesetzt. Und legen Sie sie wieder in den Inkubator. Das Organ auf die Formation Effizienz oder eine andere funktionelle Analyse könnte 7 bis 10 Tage später durchgeführt werden.Hier sind unsere repräsentativen Ergebnisse. In Abbildung 1A sehen Sie unser ALB-Cre Rosa 26-GFP- oder RFP-Hepatozyten-Organoid aus der Maus. In Abbildung 1B konnten Sie das Ki67-positive Signal bei der Färbung sehen, das gezeigt hat, dass sich unsere Hepatozyten-Organoide vermehren.In Abbildung 2A und 2B ist hier eine repräsentative Genexpression unserer interferierenden Expression unserer Gene. Nach genetischer Manipulation in Hepatozyten-Organoiden ist die interferierende Wirkung sehr effizient. Hier ist Abbildung 2C, die Sie nach genetischer Manipulation mit Carsonit-Technologie in unseren murinen Organoiden sehen konnten.Unsere Ergebnisse zeigten, dass die Hepatozyten-Organoide in vitro expandiert und genetisch manipuliert werden konnten. Zusammenfassend zeigen wir in diesem Video, wie man die Leberperfusion und Verdauung macht, um die Hepatozyten zu bekommen. Wie man die Hepatozyten erfasst und die Hepatozyten-Organoide durchquert.Außerdem haben wir gezeigt, wie man die siRNA- und Vektortransfektion oder Lenti-Virus-Infektion durchführt, um die Genetische dieser Organoide zu modifizieren. Außerdem haben wir zwei Engpässe in unseren Organoiden. Erstens haben wir nicht pro Kern oder Fellkern verwendet, um die Hepatozyten zu reinigen.Und zweitens denke ich, dass mehr Wachstumsfaktoren und Signalisierung versucht werden sollten, um die Wachstumszeit der Organoide zu verbessern.

Research

JoVE Journal

Biology

Method for Culture of Early Chick Embryos ex vivo (New Culture)

Method for Culture of Early Chick Embryos ex vivo New Culture

Method for Culture of Early Hühnerembryonen ex vivo (New Culture)

The chick embryo is a valuable tool in the study of early embryonic development. Its transparency, accessibility and ease of manipulation, make it an ...

Forschung

Biologie

Double Whole Mount in situ Hybridization of Early Chick Embryos

Doppel Whole Mount in situ Hybridisierung von Anfang Hühnerembryonen

Isolation and Genetic Manipulation of Adult Cardiac Myocytes for Confocal Imaging

Isolation und genetische Manipulation von Adult Herzmuskelzellen für konfokale Imaging

Cardiac myocytes isolated from adult hearts are widely accepted as a model somewhere half way between embryonic and neonatal muscle cells on one side and ...

DNA Electroporation, Isolation and Imaging of Myofibers

DNA Elektroporation, Isolierung und Imaging von Muskelfasern

Mature muscle has a unique structure that is amenable to live cell imaging. Herein, we describe the experimental protocol for expressing fluorescently ...

An Improved Time- and Labor- Efficient Protocol for Mouse Primary Hepatocyte Isolation

Ein verbessertes zeit- und arbeitseffizientes Protokoll für die primäre Hepatozytenisolierung der Maus

Primary hepatocytes are used extensively in liver in vitro research, especially in glucose metabolism studies. A base technique has been adapted based on ...

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

Analyse von oxidativem Stress in murinen Darmorganoiden mit reaktiver Sauerstoffspezies-sensitiver fluorogener Sonde

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

The Establishment of a Murine Mandibular Molar Extraction Socket Healing Model

Die Etablierung eines murinen murinen molaren Extraktionsalveolen-Heilungsmodells

This study introduces the development of a molar extraction model in the murine mandible to provide a practicable model for studying alveolar bone ...

Establishment, Maintenance, Differentiation, Genetic Manipulation, and Transplantation of Mouse and Human Lacrimal Gland Organoids

Etablierung, Erhaltung, Differenzierung, genetische Manipulation und Transplantation von Tränendrüsenorganoiden von Mäusen und Menschen

The lacrimal gland is an essential organ for ocular surface homeostasis. By producing the aqueous part of the tear film, it protects the eye from ...

Ex Vivo Expansion and Genetic Manipulation of Mouse Hematopoietic Stem Cells in Polyvinyl Alcohol-Based Cultures

Ex Vivo Expansion and Genetic Manipulation of Mouse Hematopoietic Stem Cells in Polyvinyl Alcohol-Based Cultures

Ex vivo Expansion und genetische Manipulation von hämatopoetischen Stammzellen der Maus in Kulturen auf Polyvinylalkoholbasis

Self-renewing&#160;multipotent&#160;hematopoietic stem cells (HSCs) are an important cell type due to their abilities to support hematopoiesis throughout ...

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

Kultivierung von Ferkel-Darm-3D-Organoiden aus kryokonservierten Epithelkrypten und Etablierung von Zellmonoschichten

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