类器官的构建在于细节的把控2021-10-26 08:45:17
小肠上皮是单个细胞层,由增殖的隐窝和分化的绒毛组成,包括分泌细胞(如杯状细胞和肠内分泌细胞)、吸收细胞(如肠细胞)、潘氏细胞和干细胞等小肠细胞类型。小肠上皮的更新依赖于位于肠隐窝底部附近的肠道干细胞,它们快速分裂、运输扩增的子细胞至隐窝的其余部分,并逐渐转移至肠绒毛的侧翼,在那里子细胞分化,吸收营养,最终在绒毛顶端凋亡。 肠道内稳态的维持主要依靠四条典型的信号通路控制:WNT、Notch、EGF、BMP。Clever教授通过在添加有EGF(表皮生长因子) 、Noggin(头蛋白) 、R-spondin1 这些细胞因子的培养基中,3D培养Lgr5基因表达的肠道干细胞成功的完成了小肠类器官的构建。 作为一种新兴的模型,小肠类器官已经获得了广泛的关注,因为小肠类器官的结构包括大部分小肠上皮细胞类型,此外,单细胞测序显示小肠类器官含有先前未鉴定的细胞亚型。 因此,小肠类器官概括了自然组织的主要特征,这对于研究细胞类型的动态平衡和疾病状态之间相互作用的复杂性具有很高的价值。 小肠类器官相关病理检测技术的发展也将推动小肠类器官体外培养体系的应用。
然而国内外关于小肠类器官的构建现仍无统一标准,类器官构建的难点在于细节的把控,小肠绒毛的处理不当、培养密度的大小以及污染等问题都会很大程度上的影响小肠类器官构建的成功率。肠道上皮分离物中隐窝和游离单细胞的比例是后期培养成败的关键,本文通过用细胞计数板刮去小肠绒毛,多次吹打,过滤选定小肠隐窝数量较多而游离的单细胞较少的目标管进行培养。 通过取样观察在培养前建立了可以进行后续培养的肠隐窝与单细胞比例的标准,这很大程度上提高了小肠类器官培养的成功率,避免了盲目培养带来的实验成本的增加。
在传代过程中综合使用了机械法和消化法两种方法处理成熟的类器官,我们发现机械法在传代过程中能更好的保持隐窝的数量及活性。 蛋白组学是基础性研究的重要组成部分,小肠类器官由于其在三维条件下培养,其蛋白提取过程与传统的贴壁及悬浮培养大有不同,本研究中我们通过在低温条件下溶解基质胶成功的收集了小肠类器官,蛋白质的成功提取将有助于研究干扰因素在蛋白层面对小肠道上皮的影响。
R-Spondin1作为小肠培养过程中重要的细胞因子,在此研究中我们发现当其浓度低于0.50μg / mL不利于肠类器官的成熟,因此使用合理的 R-Spondin1 浓度也决定着小肠类器官培养的成功。目前以类器官作为疾病的模型及前临床模型已开始用于科学研究。 由于类器官作为疾病的前临床模型在药物开发、基因及细胞疗法等方面有良好的应用前景,而国内关于类器官的研究正处于起步阶段。 本文继续完善了小肠类器官的分离、培养、传代、冻存和复苏及蛋白提取工作,可以为小肠类器官的构建及应用提供新的参考。
出自《小肠类器官的构建及传代培养》作者郭正昌,赵泽玉,张宗耀。
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