Method Article
Studying medullary thymic epithelial cells in vitro has been largely unsuccessful, as current 2D culture systems do not mimic the in vivo scenario. The 3D culture system described herein - a modified skin organotypic culture model - has proven superior in recapitulating mTEC proliferation, differentiation and maintenance of promiscuous gene expression.
وتتطلب التنمية الخلايا T داخل الغدة الصعترية لشبكه ثلاثي الأبعاد معقدة تتألف من خلايا انسجة مختلفة، أي خلايا غير-T. Thymocytes تجتاز هذه السقالة في النظام الزمني والمكاني منسق للغاية في حين يمر بالتتابع نقاط تفتيش إلزامية، أي T التزام النسب الخلية، تليها T مستقبلات الخلايا الجيل ذخيرة واختيار قبل تصديرها إلى الهامش. الاثنان أنواع الخلايا المقيمين الرئيسية تشكيل هذه السقالة هي الخلايا الظهارية الغدة الصعترية القشرية (cTECs) والنخاعية (mTECs). ومن السمات الرئيسية لmTECs هو ما يسمى التعبير منحل العديد من المستضدات المقيدة الأنسجة. يتم عرض هذه المستضدات المقيدة الأنسجة لغير ناضجة thymocytes بشكل مباشر أو غير مباشر عن طريق mTECs أو الخلايا الجذعية الغدة الصعترية، مما أدى على التوالي في التسامح مع النفس.
مناسبة في المختبر نماذج محاكاة الممرات وظائف التنموية للcTECs وmTECs هي أمريكا اللاتينية والكاريبي حالياالملك. هذا النقص في نماذج تجريبية كافية وعلى سبيل المثال أعاق تحليل التعبير الجيني منحل، التي لا تزال غير مفهومة على المستوى الخلوي والجزيئي. نحن تكييفها لعضوي النمط نموذج التعاون ثقافة 3D لثقافة فيفو السابقين mTECs معزولة. وقد وضع هذا النموذج في الأصل لزراعة القرنية في مثل هذه الطريقة لتوليد ما يعادل الجلد في المختبر. نموذج 3D الحفاظ على ميزات وظيفية رئيسية من MTEC البيولوجيا: (ط) انتشار والتمايز النهائي من CD80 ها اير سلبية في CD80 مرحبا، اير إيجابية mTECs، (ب) الاستجابة لRANKL، و (ج) التعبير متواصلة من FoxN1، اير والجينات المقيدة الأنسجة في CD80 mTECs مرحبا.
thymocytes تطوير يشكلون نحو 98٪ من الغدة الصعترية، في حين تتكون المتبقية 2٪ من مجموعة متنوعة من الخلايا التي تؤلف مجتمعة سدى الغدة الصعترية (أي الخلايا الظهارية، والخلايا الجذعية، الضامة، والخلايا B، الخلايا الليفية والخلايا البطانية). الخلايا الظهارية القشرية الخارجية (cTECs) حصاد هجرة الخلايا الموالية-T من نخاع العظم، T نسب الخلية الاستقراء في الخلايا ما قبل-T متعددة القدرات واختيار الإيجابية للMHC الذاتي قيدت thymocytes غير ناضجة. وتشارك الخلايا النخاعية الداخلية الغدة الصعترية الظهارية (mTECs) في الحث التسامح من تلك thymocytes مع تقارب عالية TCR للمجمعات الببتيد الذاتي / MHC إما عن طريق إحداث اختيار سلبية أو انحرافها إلى الخلايا التائية التنظيمية النسب. في سياق الحث التسامح المركزي، mTECs هي فريدة من نوعها من حيث أنها تعبر عن طيف واسع من المستضدات الذاتية المقيدة الأنسجة (ترا) مما يعكس الطرفية النفس. وتسمى هذه الظاهرة منحل التعبير الجيني (فريق الخبراء الدائم)1،2.
معظم الدراسات الحالية على هذا النوع من الخلايا رائعة تعتمد على الخلايا المعزولة خارج الحي، ومختلف النظم ثقافة 2D المدى القصير أدت دائما في خسارة فريق الخبراء الدائم والجزيئات منظم رئيسية مثل الطبقة MHC II، FoxN1 واير في غضون أيام 2 الأولى 3-6 . ومع ذلك فإنه لا يزال غير واضح، والتي مكونات وملامح شبكه 3D سليمة من الغدة الصعترية معينة في عداد المفقودين في نماذج 2D. كانت الثقافة الجهاز الغدة الصعترية إعادة التجميع (RTOC) حتى الآن هو النظام الوحيد الذي يسمح 3D دراسة تطوير الخلايا T، من جهة، وبيولوجيا الخلايا اللحمية، من ناحية أخرى، في المكروية الغدة الصعترية سليمة 7. بعد، RTOCs دينا بعض القيود، أي أنها تحتوي بالفعل خليط معقد من الخلايا، تتطلب مدخلات خلايا انسجة الجنين ويدوم فترة ثقافة القصوى من 5 إلى 10 أيام.
عدم وجود اختزالية في نظم الاستزراع المختبر أعاق دراسةعدة جوانب T تطوير خلية والتوتة توالد ليس أقلها التنظيم الجزيئي للفريق الخبراء الدائم وعلاقته البيولوجيا التطورية من mTECs.
نظرا لقرب القرابة للمنظمة تنظيما للخلايا الظهارية من الجلد والغدة الصعترية، اخترنا ثقافة عضوي النمط (OTC) نظام 3D التي وضعت أصلا لمحاكاة تمايز الخلايا القرنية في المختبر، وبالتالي خلق معادل الجلد. ويتكون النظام OTC من مصفوفة سقالة الخاملة مضافين مع الخلايا الليفية الجلدية التي المحاصرين في هلام الليفين، على الذي هي المصنفة الكيراتينية 8،9. هنا، فإننا استبدال الخلايا الكيراتينية مع mTECs تنقيته. مع الحفاظ على السمات الأساسية لهذا النموذج، ونحن الأمثل معايير معينة.
في نموذج OTC اعتمدت انتشرت mTECs، خضع التمايز النهائي والحفاظ على الهوية MTEC وفريق الخبراء الدائم، ومحاكاة بالتالي عن كثب في الجسم الحي تطوير mTECs 10. توفر هذه الملاحظة الفنية بروتوكول مفصلة السماح للالتدرجي انشاء لOTCs الصعترية.
وقد اعتمدت هذه الدراسة من قبل لجنة أخلاقيات Regierungspräsidium كارلسروه. وتم إيواء جميع الحيوانات تحت ظروف خالية من مسببات الأمراض محددة في مركز أبحاث السرطان الألماني (DKFZ). لجميع الجراء تجارب زراعة الماوس تتراوح 1-7 أيام من العمر استخدمت.
1. عزل mTECs من الغدة الصعترية
ملاحظة: تم إجراء الخطوات التالية الهضم كما هو موضح سابقا 1 تحت ظروف معقمة مع بعض التعديلات على النحو التالي.
2. 3D عضوي النمط المشارك الثقافات (OTCs)
ملاحظة: بنيات-3D الجلدي للزراعة عضوي النمط من keratinocytأعدت وفاق كما هو موضح سابقا 9،13. في جميع الخطوات وحضنت الخلايا عند 37 درجة مئوية و 5٪ CO 2. أعدت OTCs باستخدام mTECs مع تعديلات طفيفة على النحو التالي.
اعتمدنا 3D عضوي النمط نموذج التعاون الثقافة (3D OTC) التي وضعت أصلا لفي المختبر ثقافة على المدى الطويل من الخلايا الكيراتينية 9. وكانت المصنفة mTECs MACS التخصيب (انظر MACS تخصيب مخطط الشكل 1) على سقالة تتألف من هلام الليفين والخلايا الليفية شرك. توفر الخلايا الليفية المصفوفة خارج الخلية الأساسية (ECM) دعم mTECs في المختبر. تم الانتهاء من زراعة MTECs في OTCs عن 4-14 أيام بحضور RANKL في الثقافات المغمورة على عكس الخلايا الكيراتينية، والتي هي المعرضة للهواء محاكاة في الجسم الحي بيئتهم (انظر OTC الإعداد مخطط الشكل 2).
كلا فرعية MTEC تحليلها هنا (أي CD80 CD80 لو وmTECs مرحبا) نجا خلال الفترة ثقافة كاملة لمدة تصل إلى 14 يوما. وقد تم تحديد MTECs من قبل الكيراتين 14 التعبير وكان يمكن تمييزها بسهولة من الخلايا الليفية-vimentin الإيجابي (الشكل 3A، 3B). ومن المثير للاهتمام، نمت mTECs غير ناضجة وناضجة في أنماط مختلفة في الثقافة. وCD80 لو mTECs شكلت عادة طبقات ثنائية (على اتصال وثيق مع الخلايا الليفية)، في حين تميل CD80 mTECs مرحبا لتشكيل المجاميع الخلية المدمجة محددة بواسطة الخلايا الليفية. وكانت هذه الأنماط استنساخه للغاية.
المجموعات الفرعية MTEC نجا فحسب، بل انتشرت أيضا في ظل ظروف 3D OTC وفقا لتقييم ايدو التأسيس (الشكل 3C، 3D). ومن المثير للاهتمام، انتشرت على CD80 لو mTECs بمعدل أعلى في وجود RANKL، في حين أن العكس هو الصحيح لCD80 mTECs مرحبا 10.
بالإضافة إلى ذلك، CD80 لو mTECs متباينة في CD80 mTECs مرحبا بحضور RANKL في غضون 4 أيام من الثقافة، كما أشار إلى ذلك يصل التنظيم القوي CD80. أيضا الحفاظ على mTECs متباينة في التعبير عن اير، FoxN1 (الجينات وصrotein) أعرب وكذلك باباحه اير مستقل ومعتمد على ترا 10.
الشكل 1. MACS إثراء TECS. بعد الترشيح، وإثراء mTECs من الغدة الصعترية تعليق خلية واحدة باستخدام الخلايا المغناطيسية الفرز (MACS). أولا، تم استنفاد الأنساب الخلايا المكونة للدم باستخدام معاداة CD45 بلي. وCD45 - خلايا ثم تم تحضين مع مكافحة CD80 PE الأجسام المضادة، تليها مكافحة PE بلي. كانت شطافة تحتوي على CD80 + -mature mTECs مثقف مباشرة على OTCs، في حين تضمن التدفق من خلال CD80 - mTECs غير ناضجة والخلايا اللحمية الأخرى. وقد أثرى MTECs باستخدام مزيد من الأجسام المضادة وستربتافيدين بلي مكافحة EpCAM الحيوية. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 2. مخطط لإعداد التدريجي للOTCs 3D. وضعت مصفوفة السقالة إلى تصفية إدراج 12-جيدا. والخلايا الليفية الجلدية من الجلد explanted (270000 خلية / OTC أيضا) تم تلقيح إلى هلام الليفين (التي تتكون من نسبة 1: 1 من الفيبرينوجين والثرومبين). وقد تستمر هذه حكمه الجلد لمدة 4-5 أيام مع DMEM + المواد الغذائية حتى mTECs (250000 خلية / OTC أيضا) والمصنف على رأس ومثقف مع المتوسط المخصب مع المواد الغذائية المختلفة (rFAD + المواد الغذائية).
الشكل 3. أنماط النمو وانتشار mTECs داخل OTCs. والمخصب CD80 لو mTECs تميل إلى النمو باعتبارها طبقة ثنائية على اتصال وثيق مع الخلايا الليفية (A)، ذوي الخوذات البيضاء ereas ومتباينة CD80 mTECs مرحبا تنمو المجاميع خلية أو مجموعات ضيقة (B). وصفت OTCs في يوم 4 من الثقافة مع المضادة للقرنين 14 (الأحمر) وأضداد vimentin (الأخضر) جنبا إلى جنب مع تلطيخ النووي (هويشت، الأزرق). لتقييم انتشار mTECs، ونابض وOTCs مع ايدو (6.7 ميكرومتر / مل، أي 10 ميكرومتر / جيد) لمدة 4 ساعة قبل انتهاء فترة الثقافات. وبعد ذلك ملطخة OTC البرد أقسام مع المضادة للقرنين 14 (الأخضر)، وايدو انقر للتكنولوجيا خليط التفاعل (أرجواني) جنبا إلى جنب مع تلطيخ النووي (هويشت والأزرق). صور الممثل يصور تنتشر ايدو + CD80 لو mTECs (C) وايدو + CD80 mTECs مرحبا (D) يتم عرض. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.
الجدول 1. مقارنة بين نظامين الثقافة الغدة الصعترية 3D.
جنبا إلى جنب مع RTOCs، وقد كان OTCs 3D من قبل أعلى بكثير من حيث التمايز TEC وفريق الخبراء الدائم صيانة / الاستقراء (الجدول 1) بالمقارنة مع غيرها (ط) "ثقافات 3D مبسطة" استخدام - الخلايا الليفية وحدها دون السقالة. (ب) نظم 2D باستخدام - الخلايا الليفية / التغذية شارك في تربيتها مع TECS 10، (ج) خلايا 3T3-J2 حيث تتطور استنساخ TEC، ولكن خسر فريق الخبراء الدائم، (د) matrigel أو (ضد) مكونات ECM (بيانات غير منشورة). واستمر فريق الخبراء الدائم لمدة تصل إلى 7 أيام في OTCs 3D، 4 أيام كونها المثلى الوقت نقطة بعد ذلك، يبدأ فريق الخبراء الدائم في الانخفاض. واستمرت ملامح TEC شكلية أخرى لمدة تصل إلى 14 يوما. يثير الاهتمام والفضول، وOTCs بدعم مرحلة نهاية MTEC التمايز يراها هاسال مثل البنى المتشكلة في بعض الأحيان 10.
وقد استمدت هذه التوتة تستخدم لOTCs من الشباب الفئران بعد الولادة لما لها من الميل العالي البقاء على قيد الحياة في الثقافة مقارنة التوتة الكبار. TECS المستمدة جيئة وذهابام الجنينية التوتة لم يتم اختبارها في OTCs. أكثر من ذلك، وبعد فترة طويلة الهضم (لا تستخدم التربسين بسبب انشقاق بعض الحواتم) ظهرت الخلايا أكثر قدرة على البقاء تستخدم أجهزة ماكينتوش بدلا من FACS الخلايا الفرز. باستخدام خطوتين بروتوكول تخصيب إيجابي على أعمدة MACS (الخرز مكافحة PE) من CD80 + mTECs تحسين بالإضافة إلى TEC النقاء.
لإعداد OTC لا بد من التأكد من أن فسكوزي، وقطع مادة ليفية محبوكة إلى حادة، والدوائر ترسيمها بشكل جيد من دون أجزاء مفككة أو مسنن الغايات كما سبق أن تناسب بالضبط في 12 إدراج الثقافة بشكل جيد. بدلا من ذلك، السقالات مثل BEMCOT- فسكوزي ممسحة M-3 (http://www.bemliese.com) يمكن أن تستخدم أيضا. حجم جيد للOTC هو أيضا حرجة وينبغي اختبار، إذا صيغ وحة أخرى من 6 جيدا و12-جيدا صيغ ينبغي استخدامها.
وينبغي إعداد جل الليفين هذا أن المكونات الفيبرينوجين والثرومبين لا تأتي إلى CONTACر مع بعضها البعض قبل أن يتم تعيين على OTC، تأكد من تبادل غيض ماصة. مزيج من العنصرين بدقة في طبق فوق سقالة لتشكيل السطح العلوي على نحو سلس. إعداد دائما هلام اختبار جنبا إلى جنب مع في بئر دون سقالة للتحقق من تكوين جلطة السليم والحصول على تقدير جيد من الوقت اللازم لتخثر. تأكد من أن الجل الليفين في OTC وقد يتخثر تماما قبل توريد الثقافات مع وسائل الإعلام.
عند انتهاء ثقافات mTECs المصنف يمكن استرجاعها بسهولة عن طريق الهضم الأنزيمي (كولاجيناز / dispase) من هلام الليفين، والتي يمكن استخدامها لتوصيف mTECs مثقف على سبيل المثال، من خلال التدفق الخلوي أو PCR.
وOTCs 3D الموصوفة هنا لديه القدرة على دراسة أو التلاعب العديد من المعلمات TEC وهي: 1) لدراسة و / أو التلاعب (عن طريق سيرنا، oligos morpholino) مسارات وظائف التنموية للmTECs. 2) لدراسة دور mTECs في الخلايا التائية تطويرمنة. 3) لcTECs الثقافة؛ 4) لاختبار إمكانات السلف من التوتة الخلايا الجذعية المشتقة. 5) لTECS البشرية الثقافة والخلايا الجذعية. 6) لإجراء فحوصات واحدة TEC نسيلي. وOTCs 3D تمثل تقنية ثقافة متقنة محاكاة جزء من الجسم الحي في الغدة الصعترية المكروية. وينبغي التأكيد على أن أي فحوصات إضافية تطبق على TECS في الإعداد OTC الحالي سوف تحتاج إلى فحصها بدقة والأمثل على حدة.
الكتاب تعلن أي تضارب المالي أو التجاري للاهتمام.
This work has been supported by the German Cancer Research Center (DKFZ), the EU-consortium “Tolerage”, the Deutsche Forschungsgemeinschaft (SFB 938) and the Landesstiftung Baden-Württemberg.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Pregnant C57BL/6 mice | Charles River WIGA | ||
LS columns | Miltenyi Biotec | 130-042-401 | |
MS columns | Miltenyi Biotec | 130-042-201 | |
CD45 Microbeads, mouse | Miltenyi Biotec | 130-052-301 | |
Anti-PE Microbeads | Miltenyi Biotec | 130-048-801 | |
Streptavidin Microbeads | Miltenyi Biotec | 130-048-101 | |
EpCAM (G8.8 -Alexa 647 and -biotin) | Ref. 12 | ||
CD80-PE antibody | BD Pharmingen | 553769 | |
CD45-PerCP antibody | BD Pharmingen | 557235 | |
Ly51-FITC antibody | BD Pharmingen | 553160 | |
CDR1-Pacific Blue | Ref. 15 | ||
Keratin 14 antibody | Covance | PRB-155P | |
Vimentin antibody | Progen | GP58 | |
Cy3-conjugated AffiniPure Goat anti-Rabbit IgG (H+L) | Jackson ImmunoResearch | 111-165-003 | |
Alexa 488-conjugated AffiniPure F(ab')2 Fragment Goat anti-Guinea Pig IgG (H+L) | Jackson ImmunoResearch | 106-546-003 | |
Goat anti-Rabbit IgG (H+L) Secondary Antibody, Alexa Fluor 488 conjugate | Molecular Probes (Invitrogen GmbH) | A-11008 | |
Click-iT EdU Alexa Fluor 594 Imaging Kit | Invitrogen | C10339 | |
Click-iT EdU Alexa Fluor 488 Flow Cytometry Assay Kit | Invitrogen | C10425 | |
12-well filter inserts (thincerts) | Greiner bio-one | 657631 | |
12-well plate | Greiner | 665180-01 | |
Jettex 2005/45 | ORSA, Giorla Minore, Italy | ||
Fibrinogen TISSUECOL-Kit Immuno | Baxter | ||
Thrombin TISSUECOL-Kit Immuno | Baxter | ||
PBS | Serva | 47302.03 | |
DMEM | Lonza | BE12-604F | |
DMEM/F12 | Lonza | BE12-719F | |
HEPES | Gibco | 15630-049 | |
FBS Gold | GE Healthcare | A11-151 | |
Aprotinin (Trasylol) | Bayer | 4032037 | |
Cholera toxin | Biomol | G117 | |
Hydrocortisone | Seromed (Biochrom) | K3520 | |
L-ascorbic acid | Sigma | A4034 | |
TGF-ß1 | Invitrogen | PHG9214 | |
RANKL | R&D systems | 462-TR-010 | |
Thermolysin | Sigma Aldrich | T-7902 | |
OCT Compound | TissueTek | 4583 | |
Trizol (aka. Denaturing solution - Acid guanidinium thiocyanate-phenol-chloroform extraction) | Invitrogen | 10296028 | |
FastPrep FP120 | Thermo Scientific | ||
Collagenase Type IV | CellSystems | LS004189 | 0.2 mg/ml and 57U/ml final conc. |
Neutrale Protease (Dispase) | CellSystems | LS002104 | 0.2 mg/ml and 1.2U/ml final conc. |
DNase I | Roche | 11 284 932 001 | 25 µg/ml final conc. |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved