小鼠小腸類器官的培養(yǎng)說起來容易,操作起來好像也并不是那么簡單的,小腸類器官的培養(yǎng)較為繁瑣,尤其是獲取原始干細(xì)胞操作步驟多、操作時間長,而且培養(yǎng)過程中也有頗多注意事項(xiàng)。對于初學(xué)者來說,此實(shí)驗(yàn)并不是那么友好,稍不注意一些操作細(xì)節(jié),很可能導(dǎo)致培養(yǎng)失敗。 |
但是!別怕。 |
PeproTech技術(shù)員已經(jīng)親自實(shí)踐操作,趟過一遍泥濘的路~嘔心瀝血總結(jié)了非常全面的小鼠小腸類器官的培養(yǎng)方法和注意事項(xiàng), 快點(diǎn)讀起來吧! |
♦ 前言 ♦ 2009年,荷蘭科學(xué)家Hans Clevers的團(tuán)隊(duì)成功地在體外將Lgr5+腸道干細(xì)胞培養(yǎng)成包括隱窩樣區(qū)域和絨毛樣上皮區(qū)域的三維結(jié)構(gòu),即小腸類器官。這一結(jié)構(gòu)包含所有終末分化細(xì)胞類型,能準(zhǔn)確模擬腸道上皮生理情況,這一方法的建立既實(shí)現(xiàn)了腸上皮長期體外培養(yǎng)又可以維持腸上皮細(xì)胞原始分化能力,該技術(shù)已經(jīng)逐漸被應(yīng)用于干細(xì)胞、疾病模型以及再生藥物等相關(guān)研究。
小腸類器官的培養(yǎng)可以通過多能誘導(dǎo)干細(xì)胞或胚胎干細(xì)胞來誘導(dǎo)分化,也可以取小腸的隱窩干細(xì)胞來誘導(dǎo)分化。目前大多數(shù)研究都是采用小腸隱窩干細(xì)胞來培養(yǎng),因?yàn)樵摲椒ú粌H獲取干細(xì)胞方便,對技術(shù)的要求不高,而且培養(yǎng)的類器官傳代次數(shù)更多,可以在體外長期培養(yǎng)長達(dá)2個月之久。 |
♦ 小腸類器官的制備方法 ♦ |
1)將小鼠斷頸處死后,收集自末端回腸起約15cm腸斷,置于冰的PBS 洗滌液液中,使用尖頭鑷子去除腸道外部的膜、血管和脂肪,用注射器從小腸一端注入PBS進(jìn)行沖洗;
2)使用小剪刀,將腸段縱向切開,腸腔朝上打開。用冰冷的PBS(2-8°C)輕輕洗滌切開的腸道片段,用玻片刮出腸管內(nèi)容物和絨毛結(jié)構(gòu),再次用冰冷的PBS沖洗; 3)向50 mL離心管加入15 mL冰冷的PBS。用鑷子夾住腸道一端,并懸在管口上。從腸道底部開始,用剪刀將腸切成1~2毫米的小片,讓這些碎片落入管內(nèi)的緩沖液中; 4)用PBS預(yù)先潤濕10 mL移液管,加入15 mL冰冷的PBS清洗腸道碎片5~10次,直至上清液變澄清; |
圖一:小腸組織清洗澄清后的上清液 |
5)除去上清液,將組織碎片重懸于25 mL小腸隱窩消化液中,在冰上孵育20 min,冰盒置于20 rpm轉(zhuǎn)速搖床上旋轉(zhuǎn)30 min; 小腸隱窩消化液:2-5 mM的EDTA, 此步驟后可以讓組織碎片自然沉降后去除上清,繼續(xù)消化一次。 6)讓組織碎片通過重力沉降約1 min。小心吸出并丟棄消化液,留下足夠的液體以沒過組織碎片; 7)將組織碎片重懸于10 mL10%FBS冷的(2-8℃)PBS緩沖液,并用移液管上下吹打三次。靜置直到大部分腸組織碎片沉降到底部; |
圖二:吹打后的小腸上清液,含有小腸隱窩 |
8)小心吸取上清液并使用70 μm濾網(wǎng)過濾,將濾液收集于干凈的50 mL管中; 9)重復(fù)上述7-8二次,將獲得的三份過濾液混合; 10)在2-8 ℃下將上述混合液以290×g離心5分鐘。小心地倒出并丟棄上清液; 11)將沉淀重懸于含有10 mLPBS緩沖液中。200×g離心3分鐘。輕輕倒出上清液。將腸隱窩沉淀留在管中。根據(jù)沉淀量加入適當(dāng)體積的基礎(chǔ)培養(yǎng)基重懸沉淀,如果單細(xì)胞過多,可200 r /min 離心2 min 收集上清以去除單細(xì)胞; 12)計(jì)數(shù),吸取10 μL置于玻璃載玻片或血細(xì)胞計(jì)數(shù)器上。使用倒置顯微鏡,計(jì)數(shù)10 μL樣本中的隱窩數(shù)量,200 g離心5 min,小心吸出并棄去上清; |
配制類器官培養(yǎng)基 |
在基礎(chǔ)培養(yǎng)基中加入: |
注:基礎(chǔ)培養(yǎng)基應(yīng)當(dāng)含有10mM HEPES、L-谷氨酰胺 13)用類器官培養(yǎng)基將隱窩的密度重懸至8-20個/μL,取出150 μL隱窩懸液,加入等體積的未稀釋的基質(zhì)膠混合隱窩,小心地上下吹打十次以充分混勻,注意避免產(chǎn)生氣泡; 14)吸取50 μL懸液,加入到提前預(yù)熱的24孔板每個孔中的中心部位,樣品應(yīng)在每個孔的中心形成圓頂結(jié)構(gòu)。為了防止接種時出現(xiàn)氣泡,槍頭內(nèi)液體不要全部打出; 15)將培養(yǎng)板在37 °C下靜置10分鐘以待基質(zhì)膠完全凝固。將平板轉(zhuǎn)放入培養(yǎng)箱時,應(yīng)注意不要破壞凝固后的液滴; |
圖三:基質(zhì)膠種板后的形成的液體 |
16)使用移液槍沿著孔側(cè)壁向每個孔中輕輕地加入500 μL室溫(15-25℃)的配置的類器官培養(yǎng)基。不要將培養(yǎng)基從圓頂結(jié)構(gòu)上直接加入; 17)向其它未接種的孔中加入無菌PBS以保證培養(yǎng)時的濕度。 將培養(yǎng)板的蓋子蓋好,并在37 ℃和5%CO2下進(jìn)行培養(yǎng); 18)觀測類器官生長情況。通常,隱窩開始培養(yǎng)約3小時后形成球狀結(jié)構(gòu),通常在培養(yǎng)2至4天后,小腸類器官開始出芽,并且在第5至7天形成復(fù)雜的出芽狀結(jié)構(gòu); 19)隔天進(jìn)行完全換液。換液時將移液槍頭放在孔底邊緣小心地將原有液體培養(yǎng)基吸出,并加入為500 μL新鮮的室溫類器官培養(yǎng)基。 |
圖四、培養(yǎng)10天后的小腸類器官 |
♦ 小腸類器官培養(yǎng)注意事項(xiàng) ♦ |
1)腸道外部的膜、血管和脂肪,盡量去除干凈,否則后續(xù)得到的分餾會有很多雜細(xì)胞污染; |
♦ 小腸類器官的傳代培養(yǎng) ♦ |
1)在成熟類器官的24孔板中,每孔加入約1000基礎(chǔ)培養(yǎng)基,用1 mL槍頭吹打板底的基質(zhì)膠,直到基質(zhì)膠全部打碎,收集每個孔中的懸液置于15 mL離心管中; |
左圖為小腸隱窩干細(xì)胞在基質(zhì)膠中培養(yǎng)7天結(jié)果,右圖為小腸類器官傳代在基質(zhì)膠中培養(yǎng)3天結(jié)果 |
♦ 小腸類器官的凍存與復(fù)蘇 ♦ |
準(zhǔn)備凍存液:10%二甲基亞砜(DMSO)+20%胎牛血清(FBS)+70%DMEM/F12
1)將需要凍存的類器官冰上放置5~10 min; 復(fù)蘇準(zhǔn)備:37 ℃水浴箱 |
♦ 培養(yǎng)用相關(guān)試劑 ♦ |
注:基礎(chǔ)培養(yǎng)基內(nèi)含有10 mM HEPES、L-谷氨酰胺,因此無需額外添加。 |