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.
Intra-timik T hücre gelişimi, çeşitli stromal hücrelerin, yani olmayan T hücrelerden oluşan karmaşık bir üç boyutlu ağ örgüsü gerektirir. Sırayla, yani T hücre reseptör repertuarı oluşturma ve seçim ardından T hücre soyu taahhüt önce çevre içine ihracat, zorunlu kontrol noktaları geçerken timositleri son derece koordineli zamansal ve mekansal için bu iskelesi travers. Bu iskele oluşturan iki ana yerleşik hücre tipleri (cTECs) kortikal ve medüller timik epitel hücreleri (mTECs) bulunmaktadır. MTECs önemli bir özelliği, bir çok dokuya sınırlı bir antijenlerin olarak adlandırılan rasgele ifadesidir. Bu dokuya sınırlı antijenler, sırasıyla kendi kendine tolerans sonuçlanan mTECs ya timik dendritik hücreler tarafından doğrudan veya dolaylı olarak timositleri olgunlaşmamış sunulmaktadır.
CTECs ve mTECs gelişim yollarını ve fonksiyonlarını taklit in vitro uygun modeller şu anda lak vardırkral. Yeterli deneysel modellerin eksikliği, örneğin hala tam olarak hücresel ve moleküler düzeyde anlaşılmaktadır karışık gen ifadesinin, analiz engelliyordu. Biz ex vivo izole mTECs kültürüne 3D organotipik ko-kültür modeli uyarladı. Bu model, ilk olarak in vitro olarak, bir cilt eşdeğer üretmek üzere bir şekilde keratinosit yetiştirmek için geliştirilmiştir. , CD80 hi, Aire-pozitif mTECs, RANKL (ii) tepki ve FoxN1 (iii) sürekli ifadeye (i) çoğalması ve CD80 lo, Aire-negatif terminal farklılaşma: 3D model mtec biyoloji temel fonksiyonel özellikler korunmuş Aire ve CD80 hi mTECs doku kısıtlı genler.
Geri kalan% 2 toplu timik stroma oluşturan çeşitli hücreler oluşur ise geliştirilmesi timositleri, timüs yaklaşık% 98 kadar olmak (yani, epitel hücreleri, dendritik hücreler, makrofajlar, B hücreleri, fibroblastlar, endotel hücreleri). Dış kortikal epitel hücreleri (cTECs) multipotent öncesi T hücreleri ve öz-MHC olumlu seçiminde kemik iliği, T hücre soyu indüksiyon yanlısı T hücrelerinin göçü temin olgunlaşmamış timositleri kısıtlı. İç medüller timik epitelyum hücreleri (mTECs) indükleyen negatif seçim ya da regülatör T hücre soyu içine sapma ya göre kendinden peptit / MHC kompleksleri için bir yüksek afiniteli TCR olan timositlerin tolerans indüksiyonu katılmaktadırlar. Merkezi tolerans indüksiyonu bağlamında, mTECs Böylece periferik öz yansıtma dokuya sınırlı bir kendi antijenlerine (TRA) çok geniş bir yelpaze ifade etmeleri açısından benzersizdir. Bu olay karışık gen ifadesi olarak adlandırılır (PGE)1,2.
Çeşitli kısa vadeli 2B kültür sistemleri değişmez ilk 2 gün içinde 3-6 MHC sınıf II, FoxN1 ve Aire gibi PGE kaybı ve anahtar düzenleyici moleküllerin sonuçlandı olarak bu büyüleyici hücre tipine En güncel çalışmalar, ex vivo izole hücrelerde güveniyor . Özellikle takımlar ve timus bozulmamış 3D ağda özellikleri 2B modellerinde eksik olan, ancak belirsiz kaldı. Yeniden birikme timik organ kültürü (RTOC) sağlam bir timik mikro-7, şu ana kadar, diğer yandan, sadece 3D, bir yandan, T hücresi gelişiminin çalışma sağlar sistemi ve stromal hücre biyolojisi, olmuştur. Bununla birlikte, RTOCs zaten fetal stromal hücrelerin bilgi girişini içerir ve 5-10 günlük bir maksimum kültür dönemi tahammül bir hücre kompleks bir karışımı içeren, örneğin, bazı sınırlamaları vardır.
in vitro kültür sistemlerinde indirgemeci eksikliği çalışma engellemiştirT hücre gelişimi ve timus organogenez çeşitli yönleri az değil moleküler PGE düzenlenmesi ve mTECs gelişimsel biyoloji ile ilişkisi.
Deri ve timus epitel hücrelerinin yapısal kuruluşun yakın ilişkililik sayesinde, in vitro keratinositlerin farklılaşması taklit ve böylece dermal eşdeğer oluşturmak için başlangıçta geliştirilmiş olan 3D organotipik kültürü (OTC) sistemi için seçti. OTC sistem keratinositler 8,9 numaralı seribaşı olan üzerine fibrin jel, içinde sıkışıp kalırlar dermal fibroblastlar ile kaplanmış inert iskele matriks oluşur. Burada, biz saflaştırılmış mTECs ile keratinositler yerini aldı. Bu modelin temel özellikleri korurken, biz belirli parametreleri optimize edilmiş.
MTECs çoğaldı kabul OTC modelinde, böylece yakından in vivo mTECs geliştirme taklit terminal farklılaşma yapıldı ve mtec kimlik ve PGE muhafaza 10. Bu teknik not timus OTC aşamalı set-up sağlayan ayrıntılı bir protokol sağlar.
Bu çalışma Regierungspräsidium Karlsruhe etik komitesi tarafından onaylanmıştır. Bütün hayvanlar, Almanya Kanser Araştırma Merkezi (DKFZ), spesifik patojenden serbest durumlar altında muhafaza edildi. Yaş 1 ila 7 gün arasında değişen tüm kültür deneyleri fare yavrular için kullanılmıştır.
Timustan mTECs 1. izolasyonu
Not: aşağıdaki gibi bazı modifikasyonlar ile, steril koşullar altında, daha önce tarif edildiği gibi 1, aşağıdaki sindirim adımları uygulandı.
2. 3D Organotipik Co-kültürler (OTC)
NOT: keratinocyt ve organotipik ekimi için 3D-dermal yapılarDaha önce tarif edildiği gibi 9,13 es hazırlandı. Tüm adımlar da hücreler, 2, 37 ° C de inkübe edildi ve% 5 bulundu. Şöyle mTECs kullanılarak OTC küçük değişiklikler ile hazırlandı.
Biz aslında keratinositlerde 9 in vitro uzun vadeli kültürü için geliştirilmiş olan 3D organotipik ko-kültür modeli (3D OTC) kabul etti. MACS zenginleştirilmiş mTECs (MACS zenginleştirme şeması Şekil 1 e bakınız), bir fibrin jel ve tutulu fibroblastlar içeren bir yapı iskelesi üzerine ekilmiştir. fibroblastlar in vitro mTECs destekleyen temel hücre dışı matriks (ECM) sağlarlar. MTECs hava maruz kalan in vivo ortamı (OTC set-up şeması Şekil 2) taklit olan keratinositler aksine batık kültürler içinde RANKL'ın varlığında 4-14 gün OTC olarak yetiştirildi.
Burada analiz Hem mtec altkümelerini (yani, CD80 lo ve CD80 hi mTECs) 14 güne kadar tüm kültür döneminde kurtuldu. MTECs keratin 14 ifadesi ile tanımlanır ve vimentin pozitif fibroblastlar kolayca ayırt edildi (Şekil Şekil 3A, 3B). İlginçtir, olgunlaşmamış ve olgun mTECs kültürde farklı şekillerde büyüdü. CD80 hi mTECs fibroblastlar tarafından ayrılmış, kompakt hücre birikmeleri oluşturulması eğiliminde iken, CD80 lo mTECs tipik haliyle, (fibroblastlar ile yakın bir temas halinde) iki katmanları oluşturulur. Bu modeller oldukça tekrarlanabilir idi.
Mtec alt kümeler kurtuldu ama edu dahil (Şekil 3C, 3D) ile değerlendirilen de 3D OTC koşullarında çoğaldı değil. Ters CD80 hi mTECs 10 için de geçerlidir iken İlginç bir şekilde, CD80 lo mTECs RANKL mevcudiyetinde daha yüksek bir oranda çoğalmıştır.
CD80 güçlü bir yukarı-regülasyonu ile belirtilen Buna ek olarak, CD80 lo mTECs, kültür 4 gün içinde RANKL varlığında CD80 hi mTECs ayrışmıştır. farklılaşmış mTECs da Aire, FoxN1 (gen ve P 'nin ifadesi korunurrotein) ve promiscuously Aire-bağımsız ve bağımlı TRA 10 olarak ifade edilmiştir.
TECS Şekil 1. MACS zenginleştirme. Filtrelemeden sonra, mTECs manyetik hücre sıralama (MAC) kullanılarak timus tek bir hücre süspansiyonu zenginleştirildi. İlk olarak, hematopoetik hücre soyları, anti-CD45 mikroboncukları kullanılarak tükenmiş bulundu. CD45 - Hücreler daha sonra bir anti-PE mikro ardından, anti-CD80 PE antikoru ile inkübe edilmiştir. Olgunlaşmamış mTECs ve diğer stromal hücreler - akış CD80 içerdiği ise CD80 + -mature mTECs içeren elüat, OTC doğrudan kültüre oldu. MTECs ayrıca anti-EpCAM-bio antikor ve streptavidin mikroboncukları kullanılarak zenginleştirildi. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
3D OTC adım adım kurulum için 2. Düzeni rakam. Bir skafold matris 12-çukurlu bir filtre içine doğru yerleştirilmiştir. eksplante deriden dermal fibroblastları (270,000 hücre / OTC oyuk) (: fibrinojen ve trombin 1 oranında 1 oluşan) Bir fibrin jel içerisine aşılanmıştır. Bu dermal eşlenik (250,000 hücre / OTC oyuk) üzerine ekildi ve farklı besin (rFAD + besinler) ile zenginleştirilmiş ortamında kültive edilmiştir mTECs kadar, DMEM + besin 4-5 gün boyunca devam edildi.
Şekil 3. Büyüme modelleri ve OTC içinde mTECs çoğalması. zenginleştirilmiş CD80 lo mTECs fibroblastlar (A) ile yakın temas içinde bir çift-tabaka olarak büyürler WH ereas farklılaştırılmış CD80 hi mTECs hücre agrega veya dar kümeleri (B) olarak büyür. OTC'ler anti-keratin 14 (kırmızı) ve nükleer boyanma ile birlikte anti-vimentin antikorları (yeşil) (Hoechst, mavi) ile kültürün günde 4 etiketli. MTECs proliferasyonunu değerlendirmek için, OTC edu ile pulse edilmiştir (yani, 6.7 uM / ml, 10 uM / oyuk) önceden kültürler sona 4 saat karıştırıldı. OTC cryo kesitler daha sonra anti-keratin, 14 (yeşil) ile boyandı ve Edu-Click-iT Reaksiyon karışımı (kırmızı) nükleer boyanma (Hoechst, mavi) ile birlikte bulundu. Temsilcisi görüntüleri gösterilir Edu + CD80 lo mTECs (C) ve Edu + CD80 hi mTECs (D) çoğalan resmeden. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Tablo iki 3D timik kültür sistemleri arasında 1. karşılaştırılması.
RTOCs yanı sıra, 3D OTC TEC farklılaşma ve PGE bakım / indüksiyon diğer (i) ile karşılaştırıldığında (Tablo 1) 'basitleştirilmiş 3D kültürlerin' kullanımı açısından çok daha üstün tarafından olmuştur - fibroblastlar yalnız iskele olmaksızın; (Ii) 2 D sistemleri kullanan -, (iii) 3T3-J2 hücreleri TEC klonlar geliştirmek olup, burada, TECS 10 ile birlikte kültürlenmiş fibroblast / besleyici hücreleri ama PGE kaybolur (iv) Matrigel veya (v) ECM bileşenleri (yayınlanmamış veriler). PGE 3D OTC en fazla 7 gün muhafaza edilmiştir, bundan sonra en uygun zaman noktası olarak 4 gün, PGE azalmaya başlar. Diğer morfolojik TEC özellikleri kadar 14 gün için muhafaza edilmiştir. Şaşırtıcı, OTC bazen oluşan Hassall benzeri yapılar 10 tarafından görülen mtec farklılaşma son aşamasına destekledi.
yetişkin Thymi göre kültüründe hayatta kalmak için daha yüksek bir eğilimi olduğu gibi OTC için kullanılan Thymi genç doğum sonrası farelerden elde edilmiştir. TECS fro türetilmişHenüz OTCs test edilmemiştir Thymi m embriyonik. Daha çok, uzun sindirim dönemi (nedeniyle bazı epitopların bölünmeye karşı tripsin kullanarak değil) sonra hücreler MACS ziyade FACS sıralama hücreleri kullanarak daha uygun göründü. CD80 + mTECs ayrıca gelişmiş TEC saflıkta MACS sütunları (anti-PE boncuk) bir iki adım pozitif zenginleştirme protokolü kullanarak.
OTC kurulum için tam olarak 12 iyi kültür ekler içine sığacak yukarıda belirtildiği gibi viskon, dokunmamış elyaflı malzeme biter gevşek parçaları olmadan keskin, iyi sınırlı, daireler halinde kesilir veya tırtıklı olduğundan emin olmak için gereklidir. Seçenek olarak ise, bu BEMCOT- viskoz silecek M-3 (http://www.bemliese.com) halinde iskeleleri de kullanılabilir. OTC de boyutu da önemlidir ve 6 oyuklu ve 12 oyuklu biçimleri dışında levha biçimleri kullanılacak ise, test edilmelidir.
Fibrin jel fibrinojen ve trombin bileşenleri temas bilgilerini girer olmayan şekilde hazırlanmalıdırOTC üzerine set önce birbirleri ile t pipet alışverişi emin olun. Düzgün bir üst yüzeye oluşturulması için yapı iskelesi uzerine plaka iyice iki bileşeni karıştırın. Daima iskele düzgün pıhtı oluşumu için kontrol etmek ve pıhtılaşma için gerekli olan zaman iyi bir tahmin var olmayan bir kuyuda yanında bir test jel hazırlamak. OTC fibrin jel tamamen medya ile kültürleri vermeden önce pıhtılaşmış emin olun.
Akış ile tohumlanmış mTECs kolayca örneğin kültürlenen mTECs karakterizasyonu için kullanılabilir fibrin jel, enzimatik sindirimi (kolajenaz / dispaz) tarafından alınabilir kültürleri sitometrisi ya da PCR sona erdirilmesi üzerine.
Burada tarif edilen 3D OTC'ler çalışma veya işlemek birkaç TEC parametrelerini yani potansiyeline sahiptir: 1) siRNA, morfolino oligolar) mTECs gelişimsel yollar ve işlevleri yoluyla (çalışma ve / veya işlemek için; 2) geliştirilmesi T hücresinde mTECs rolünü incelemek içinment; 3) Kültür cTECs için; 4) timik kökenli kök hücre progenitör potansiyelini test etmek; 5) kültür, insan Tecs ve kök hücreler; 6) Tek TEC klonal deneyleri gerçekleştirmek için. 3D OTC'ler in vivo timus mikroçevresinin kısmını taklit ayrıntılı bir kültür tekniği temsil etmektedir. Mevcut OTC kurulumunda Tecs uygulanan herhangi bir ilave tahliller iyice test ve ayrı ayrı optimize edilmesi gerekir vurgulanmalıdır.
Yazarlar herhangi bir çıkar mali veya ticari çatışması beyan ederim.
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. |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır