#應(yīng)用指南#
2009 年,Hans Clevers 及其團(tuán)隊(duì)利用 Lgr5+ 腸干細(xì)胞在體外培養(yǎng)出了三維小腸類器官結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)反映了腸上皮細(xì)胞的生理狀況,可進(jìn)行長(zhǎng)期體外培養(yǎng),同時(shí)保持細(xì)胞分化能力。這種方法越來(lái)越多地用于干細(xì)胞研究、疾病模型和再生醫(yī)學(xué)。
小腸類器官既可以用多能干細(xì)胞或胚胎干細(xì)胞培養(yǎng),也可以用小腸隱窩干細(xì)胞培養(yǎng)。后者由于方便、技術(shù)簡(jiǎn)單、可多次傳代,可進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)兩個(gè)月的長(zhǎng)期體外培養(yǎng),因此更為常見(jiàn)。
本應(yīng)用說(shuō)明重點(diǎn)介紹了 GelNestTM 基質(zhì)膠在小鼠腸道原代組織類器官培養(yǎng)中的應(yīng)用。
材料與方法
Part.01
原代小腸組織提取消化
1. 將小鼠安樂(lè)死。從回腸末端采集 15 厘米長(zhǎng)的腸管。
2. 去除外膜,用冷的 PBS 沖洗。用剪刀剪開(kāi)腸段,使腸腔朝上。用冰凍 PBS 輕輕清洗剪開(kāi)的腸段。
3. 在 50 mL 離心管中加入 15 mL 冰冷 PBS。用剪刀將腸管剪成 1~2 mm 的小段,然后用 PBS 沖洗。重復(fù)清洗步驟,直至清澈為止。
4. 去除上清液,將組織碎片重懸于 25 mL 腸隱窩消化液(含 2-5mM EDTA)中,冰浴 20 分鐘,然后在 20 rpm 旋轉(zhuǎn)床上旋轉(zhuǎn) 30 分鐘。去除上清液。
5. 將組織碎片重懸于 10 mL 含有 10% FBS 的冷(2-8℃)PBS 緩沖溶液中。用 70 μm 過(guò)濾器過(guò)濾上清液,并將濾液裝入 50 mL 的干凈試管中。重復(fù)過(guò)濾 3 次,合并濾液。
6. 300×g 離心 5 分鐘。棄去上清液。
7. 將沉淀重懸于 10 mL PBS 緩沖溶液中。200×g 離心 3 分鐘。除去上清液。如果懸浮液中單細(xì)胞過(guò)多,請(qǐng)重復(fù)離心步驟。
Part.02
小腸隱窩計(jì)數(shù)篩選與接種
1. 取 10 μL 細(xì)胞樣本,在顯微鏡下計(jì)數(shù)隱窩。200×g 離心 3 分鐘,取出上清液。
注:適合培養(yǎng)的隱窩大小不一,通常呈長(zhǎng)方形或圓形,邊緣相當(dāng)光滑,看起來(lái)像上皮單層的小的折疊部分。絨毛、單細(xì)胞或碎屑濃度較高的部分不是類器官培養(yǎng)的理想選擇。目標(biāo)是最大程度地富集合適的隱窩。
2. 將隱窩重懸在腸類器官完全培養(yǎng)基中,每微升培養(yǎng)基含 8-20 個(gè)隱窩。制作完全培養(yǎng)基時(shí),加入:
3. 取 150 μL 隱窩懸浮液,與等體積未稀釋的 GelNestTM 類器官專用基質(zhì)膠(NEST 211272)混合,然后輕輕地用移液管上下移動(dòng)十次,使其充分混合。
4. 將 50 μL 樣品加入預(yù)熱好的 24 孔板的每個(gè)孔的中心,形成圓頂狀結(jié)構(gòu)。避免形成氣泡。
5. 將平板置于 37℃,靜置 10 分鐘,使基質(zhì)凝膠凝固。小心處理平板,避免干擾凝膠。
6. 小心地向每個(gè)孔中加入 500 μL 室溫(15-25℃)類器官培養(yǎng)基,從側(cè)面倒入以避免擾動(dòng)凝膠。
Part.03
類器官培養(yǎng)與觀察
1. 監(jiān)測(cè)類器官的生長(zhǎng)。通常,在培養(yǎng) 3 小時(shí)左右,隱窩形成球形結(jié)構(gòu)。2-4 天后,類器官開(kāi)始出芽,到第5-7 天形成復(fù)雜結(jié)構(gòu)。
2. 第二天完全更換培養(yǎng)基。小心去除孔邊緣的舊培養(yǎng)基,加入 500 μL 新鮮的室溫類器官培養(yǎng)基。
3. 定期在倒置顯微鏡下觀察腸類器官并記錄。
4. 選擇合適的抗體對(duì)類器官進(jìn)行染色,并在熒光顯微鏡下觀察,同時(shí)包括適當(dāng)?shù)奶禺愋詫?duì)照。
5.使用NEST免費(fèi)的類器官AI大模型分析軟件進(jìn)行識(shí)別批量、無(wú)標(biāo)記分析由顯微鏡獲取的類器官照片(不限顯微鏡品牌),幫助您更快、更準(zhǔn)確的獲得類器官的數(shù)量、大?。娣e)、圓度、周長(zhǎng)、灰度值(可統(tǒng)計(jì)熒光照片的不同類器官/細(xì)胞球的熒光強(qiáng)度,或明場(chǎng)照片的類器官亮度,從而反應(yīng)類器官的死活狀態(tài))等參數(shù),并生成統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果。
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實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
圖 1. 小鼠小腸類器官在 GelNestTM 基質(zhì)膠中的生長(zhǎng)情況。
在第 2 天在 10 倍物鏡下,可觀察到小型空泡狀結(jié)構(gòu);在第 3 天可觀察到明顯變大的空泡結(jié)構(gòu);在第 6 天可觀察到具有多個(gè)出芽結(jié)構(gòu)的小腸類器官,且培養(yǎng)皿里的類器官可肉眼直接觀察到白色顆粒狀細(xì)胞團(tuán)。標(biāo)尺為 200 微米。
圖 2. 早期小腸類器官的細(xì)胞骨架蛋白和細(xì)胞增殖抗原的免疫染色結(jié)果。
可觀察到在 GelNestTM 基質(zhì)膠中生長(zhǎng)的早期的小腸類器官為單細(xì)胞層形成的空泡結(jié)構(gòu),并且將小腸類器官種在 100 倍稀釋的 GelNestTM 基質(zhì)膠包被的平皿里,細(xì)胞仍然保持有較好的增殖能力(ki67 陽(yáng)性)。
DAPI 為細(xì)胞染料核(藍(lán)色);alpha-Tubulin 為細(xì)胞骨架蛋白(紅色);ki67 為表達(dá)于細(xì)胞核中的細(xì)胞增殖活性的標(biāo)志物。標(biāo)尺為 150 微米。
圖 3. 小腸類器官的緊密連接蛋白和上皮細(xì)胞特征蛋白的免疫染色結(jié)果。
可觀察到在 GelNestTM 基質(zhì)膠中(3D)或者在基質(zhì)膠薄層上(2D)生長(zhǎng)的小腸類器官均能很好的保持生物功能性細(xì)胞標(biāo)志物的表達(dá)。
DAPI 為細(xì)胞染料核(藍(lán)色);ZO-1 為細(xì)胞緊密連接蛋白標(biāo)志物(綠色);CK19 為上皮細(xì)胞特征標(biāo)志物。標(biāo)尺為 100微米。
圖 4.在 GelNestTM 基質(zhì)膠中生長(zhǎng) 6 天的小腸類器官的緊密連接蛋白和上皮細(xì)胞特征蛋白的免疫染色結(jié)果。
可觀察到在 GelNestTM 基質(zhì)膠中(3D)生長(zhǎng)的小腸類器官能很好的保持生物功能性細(xì)胞標(biāo)志物的表達(dá)。
DAPI 為細(xì)胞染料核(藍(lán)色);ZO-1 為細(xì)胞緊密連接蛋白標(biāo)志物(綠色);CK19 為上皮細(xì)胞特征標(biāo)志物。標(biāo)尺為100 微米。
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