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PeproTech 為您總結(jié)小鼠小腸類器官培養(yǎng)方法與技術(shù)要點(diǎn)

瀏覽次數(shù):2257 發(fā)布日期:2020-2-11  來源:本站 僅供參考,謝絕轉(zhuǎn)載,否則責(zé)任自負(fù)

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;
2)用注射器往腸腔內(nèi)注入PBS,沖洗掉小腸內(nèi)容物,可以減少后續(xù)洗滌時間;
3)用無菌的載玻片刮去小腸內(nèi)絨毛組織,盡量去除干凈,可以減少雜細(xì)胞的產(chǎn)生,另外可以有助于小腸組織的消化,得到更多的小腸隱窩;
4)小腸隱窩消化液用5 mM的EDTA,注意EDTA是否有析出,如析出太多會影響終濃度,有必要更換新的EDTA;
5)因分離小腸隱窩需要時間較久,建議整個操作在低溫進(jìn)行,離心機(jī)調(diào)至4℃,PBS放冰上。試用移液器前用冷的PBS潤洗移液器槍頭;
6)EDTA消化后,小腸組織會變松散,在外界機(jī)械力作用下,小腸隱窩會從組織中分離出來,可以重復(fù)幾次通過外界機(jī)械力作用得到不同的分餾組分,可以挑選隱窩含量較高,雜細(xì)胞較少的分餾組分種板培養(yǎng);
7)得到分餾組分后進(jìn)行隱窩計(jì)數(shù),用完全培養(yǎng)基重懸隱窩至8~20個/uL,加入等體積基質(zhì)膠混合,該過程一定要在冰上操作,混合過程切勿產(chǎn)生氣泡,否則影響后續(xù)觀察以及隱窩培養(yǎng)狀態(tài),混勻過程可以調(diào)小量程,吸取的液體不要全部吹出;
8)購買的基質(zhì)膠在冰上融化后分裝凍存,操作過程中基質(zhì)膠一定要放在冰上,未用完的液體狀基質(zhì)膠可以凍存,若凝固后請棄去。
9)基質(zhì)膠種板前需要將培養(yǎng)板放入培養(yǎng)箱溫浴30min,拿出培養(yǎng)板后盡快種板,以便形成更好的基質(zhì)膠圓頂結(jié)構(gòu)。

♦ 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;
2)將全部打碎的基質(zhì)膠懸液冰上放置5~10 min;可用1 mL大槍頭繼續(xù)吹打懸液,此過程避免產(chǎn)生氣泡(調(diào)制量程到700 μL可避免氣泡產(chǎn)生),可取適量的懸液觀察,直至看不到大塊的類器官團(tuán)塊為止;
注:此過程也可將全部打碎的基質(zhì)膠懸液吸入胰島素注射器內(nèi),再將懸液通過胰島素注射器針頭打出,通過機(jī)械力將類器官團(tuán)塊分離。

傳代中,若隱窩狀態(tài)良好可進(jìn)行1:3傳代,若狀態(tài)較差可進(jìn)行1:1傳代。全程可以維持約3個月的長期傳代擴(kuò)增,且類器官狀態(tài)保持良好。
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;
2)收集類器官,步驟同之前傳代收集步驟一致;
3)離心后棄上清,用800 μL的凍存培養(yǎng)液重懸,將懸液移至凍存管中,放入凍存盒中于-80 ℃冰箱中保存24 h,如需長久保存,則24 h后轉(zhuǎn)移至液氮罐保存。

復(fù)蘇準(zhǔn)備:37 ℃水浴箱
從液氮中取出凍存管后,立即放入37 ℃水浴中,使之迅速融解。等到凍存管中僅存一小片冰室,迅速將細(xì)胞轉(zhuǎn)移到含9 mL冷的基礎(chǔ)培養(yǎng)基中(先將之置于15 mL離心管中,放于冰上)。200 g 室溫離心5 min,棄去上清,加入適量類器官培基重懸后與基質(zhì)膠混合種板,待基質(zhì)膠凝固后加入類器官培養(yǎng)基,將培養(yǎng)板放入培養(yǎng)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。

來源:美國PeproTech(派普泰克)公司
聯(lián)系電話:40000 53055,0512 6832 5983
E-mail:peprotech.infochina@thermofisher.com

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