小鼠肝祖细胞类器官的培养方法:补充说明
小鼠肝祖细胞类器官的培养方法:补充说明
- Document # 27087
- Version 1.0.0
- 12/1/17
以下是使用HepatiCult™类器官生长培养基(小鼠)(产品号#06030)培养肝类器官的实验流程的补充说明。有关完整的培养方法,请将该文档与产品说明书(PIS;文档号 DX21821)配合使用,其中包括完整的材料清单和分步说明,用于从小鼠肝组织中分离出肝导管片段,如何通过Corning®Matrigel® dome(凝固液滴)培养肝祖细胞类器官,以及如何对类器官进行团块传代。
下表概述了在HepatiCult™类器官生长培养基(小鼠)中培养肝祖细胞类器官的可用方案,以及对应的详细方案。在此表中,Tech Bul. 请参阅本文档(DX27087),而PIS请参见产品说明书(DX21821)。
1 肝类器官培养的通用流程
1.1 预先湿润培养器皿
与肝管接触的锥形离心管(下文中简称“离心管”)和血清移液管应预先润湿,因为肝管经常粘附在其表面上,从而大大降低了类器官的回收。实验当天将离心管和移液管预先湿润。
对15 mL离心管进行预湿润:首先向该管添加5 mL Anti-Adherence Rinsing Solution(产品号 #07010),摇晃以彻底润洗。将Rinsing Solution倒入下一离心管,重复进行,直到所有离心管都被预先湿润。用相同体积的Advanced DMEM/F-12(Thermo Fisher #12634010)重复这些润洗步骤。对50 mL离心管进行预湿润:使用以上步骤,更改溶液为30 mL。预湿润后的离心管,将盖子拧紧,可在室温(15-25°C)下保存直至使用。对移液管和枪头进行预湿润:首先在一个15 mL离心管中加入10 mL Anti-Adherence Rinsing Solution,并在第二个15 mL管中添加10 mL Advanced DMEM/F-12。使用移液管或枪头前,依次用两种溶液润洗。
1.2 推荐的接种密度
为了获得最佳结果,从一个肝脏(参见PIS)收集的肝管小段接种到4个孔中(每孔一个30 μL Matrigel® dome),若按照单细胞接种的方式,则接种至8个孔中(参照2.1部分)。类器官体系建立后(p1以后),每30 μL Matrigel® dome中接种200个类器官片段(PIS Section B)或10,000 - 15,000单个细胞(下文第2.2节)。
重要的是不要接种过多类器官培养物。如果Matrigel® dome中接种了太多的起始细胞,类器官将无法正常生长,并且会损害基质的结构稳定性。
1.3 肝祖细胞类器官的传代时间
原代培养体系(p0)建构的类器官,每4-7天即可进行传代,经一次传代后(p1+),一般3-5天需要进行一次传代。传代的最佳时间为类器官内腔开始变暗,不同的培养体系传代时间可能会有所差别,也会因接种的起始密度和组织来源而不同。如果大部分的类器官中心腔清晰、小于100 μm,则将培养物放回培养箱中再培养一天。
如果大部分的类器官中心腔变暗或开始塌陷(图1C和2C),仍然有机会通过传代使培养物恢复。在进行传代时,只对类器官片段进行计数,不计入单个细胞(图3),每孔接种200个类器官片段。发暗及塌陷的类器官培养物也可能通过单细胞传代(下文第2.2节)恢复,由于单细胞传代可以选择性扩增健康的干细胞群。
类器官培养物也可能表现出不同的形态,其中存在大量小而致密且变暗的类器官,这些不是健康的类器官塌陷的结果,而是这些类器官无法变大。这种情况可以通过传代改善。改善这种情况的做法是对培养物进行机械研磨,接种前使用70μm的细胞筛网过滤。小而致密的类器官在研磨过程中不会破裂,被筛网阻隔而被去除,健康的类器官片段则通过筛网在滤液中得到富集。对过滤后的滤液组分进行计数,接着每孔接种200个类器官的片段。
图1. 使用HepatiCult™类器官生长培养基(小鼠),在Matrigel® Domes中生长的肝祖细胞类器官。
(A)大多数肝祖细胞类器官的直径仍小于100 μm,内腔清晰,无需传代。 (B)大多数类器官大于100 μm,少数类器官的内腔变暗,适宜传代。 (C)过度生长(超过合适传代窗口)的类器官培养物,大多数类器官的内腔变暗,甚至塌陷。
图2. 使用HepatiCult™类器官生长培养基(小鼠),在经稀释的Matrigel®以悬浮方法(Dilute Matrigel® suspension)培养的肝祖细胞类器官。
(A)大多数肝祖细胞类器官的直径仍小于100 μm,内腔清晰,无需传代。 (B)大多数类器官大于100 μm,少数类器官的内腔变暗,适宜传代。 (C)过度生长(超过合适传代窗口)的类器官培养物,大多数类器官的内腔变暗,甚至塌陷。
1.4 机械研磨和收集类器官片段
扩增后的类器官在传代过程中被机械研磨,得到小于100 μm的类器官片段(图3A)。如果大部分片段大于100 μm(图3B),在收集类器官片段前继续进行研磨。当进行类器官片段计数时,仅对小于100 μm的片段计数,不计入单个细胞(图3C)。
图3. 传代中,肝祖细胞类器官被打碎至100 μm的片段
(A)传代过程中,使用机械研磨的方式将类器官打碎至直径为30 - 100 μm的片段。(B)大于100μm的类器官片段应进一步研磨,直至直径为30 - 100 μm。 (C)在接种过程中,对片段进行计数(圆圈内),不计入单个细胞。
2 将肝管和类器官解离为单个细胞
2.1 将原代肝组织解离为单个细胞
- 配置完全的HepatiCult™类器官生长培养基(小鼠);请参阅PIS。当类器官起始样本来自于单个细胞时,或以单个细胞进行类器官传代是,添加Y-27632(产品号 #72302)至完全HepatiCult™类器官生长培养基(小鼠)中至终浓度为10 μM。
- 配置DNase I + TrypLE™溶液:将50 μL的1 mg / mL DNase I Solution(产品号 #07469)加入5 mL的TrypLE™Express Enzyme(Thermo Fisher #12605010)中,混合均匀,置于冰上。
- 按照PIS的步骤A.1-19中所述,处理单个小鼠肝脏以收获肝管时。跳过步骤A.17,以收集尽可能多的组织,然后按照步骤A.18-19,在37 μm Reversible Strainer(产品号 #27250)上收集肝管,并洗脱到经Advanced DMEM/F-12预湿润的的50 mL离心管中。
- 290 x g,离心5分钟。吸出尽可能多的上清液,不要干扰沉淀,在管中留下约5-10 μL液体。
- 使用预先湿润的10 mL移液管,向沉淀中加入4 mL DNase I + TrypLE™溶液。通过轻轻上下吹打5-10次来重悬沉淀。放置在37°C水浴中10分钟,以将收集到的肝管解离成单个细胞。
- 加入8 mL Advanced DMEM/F-12。使用预先湿润的37 μm细胞筛网过滤,过滤后的细胞悬液。
- 收集的细胞悬液以290 x g,离心5分钟。吸出尽可能多的上清液,不要干扰沉淀,在管中留下约5-10 μL液体。
- 将沉淀重悬于1 mL Advanced DMEM/F-12中。
- 加入4 mL冷氯化铵溶液(产品号 #07800)以溶解红细胞。轻轻地上下吹打5至10次,混合均匀。将等体积的该悬浮液转移到8个预先湿润的15 mL锥形管中。将锥形管在冰上放置5分钟以裂解红细胞。
- 以290 x g,对8个离心管离心5分钟。吸出尽可能多的上清液,不要干扰沉淀,在管中留下约5-10 μL液体。置于冰上。
- 根据PIS的步骤A.22-31将细胞接种到8个孔中,在Matrigel® domes中培养;或者按照步骤3.1.6-3.1.15的步骤使用Dilute Matrigel® suspension方法进行培养(如下)。
2.2 将在Matrigel® Domes中培养的肝祖细胞类器官解离为单个细胞
- 按照PIS的步骤B.1 - 8处理Matrigel® domes。
- 将收集好的肝祖细胞类器官片段的离心管于290 x g离心5分钟。吸出尽可能多的上清液,不要干扰沉淀,在管中留下约5-10 μL液体。置于冰上。
- 加入1 mL DNase I + TrypLE™(制备步骤参上面2.1.2部分),轻轻上下吹打5 - 10次。移液枪仅推至一档,避免引入气泡。放置在37°C水浴中10分钟,以将收集到的类器官片段解离成单个细胞。
- 加入2 mL Advanced DMEM/F-12。
- 290 x g,离心5分钟。吸出尽可能多的上清液,不要干扰沉淀,在管中留下约5-10 μL液体。
- 加入1 mL冷的Advanced DMEM/F-12重悬沉淀。使用细胞计数板进行细胞计数。
- 由于每孔需接种10,000-15,000个细胞,将对应数量的细胞加入相应的15 mL离心管中,每管预先加入1 mL冷的Advanced DMEM/F-12。小心分装细胞,注意不要过量接种细胞(参见上面的1.2节)。
- 290 x g,离心5分钟。吸出尽可能多的上清液,不要干扰沉淀,在管中留下约5-10 μL液体。置于冰上。
注意:沉淀通常很难看到。 - 接下来的传代流程请参考PIS的步骤A.22 - 31。
3 对使用Dilute Matrigel® Suspension方法培养的肝祖细胞类器官的构建和传代
除了在Matrigel® dome中培养外,还可以在稀释的Matrigel®悬浮液(dilute Matrigel® suspension)中培养肝祖细胞类器官。当悬浮培养时,Matrigel®会形成半固态的“云”状体,松散地包裹正在生长的类器官。悬浮培养方法使培养的规模得以扩大,超出了在Matrigel® dome中进行接种的实验通量。扩大的原因是由于减少了培养基换液的步骤,减少了对Matrigel®物理稳定性的依赖,以及使用了更适合于高通量的实验流程。与在Matrigel® domes中生长的类器官相比,在dilute Matrigel® suspension中生长的类器官通常可以更早地传代,通常在3-6天之内即可进行传代,也可以对培养物进行冻存,留待后续实验使用。
3.1 使用Dilute Matrigel® Suspension方法构建类器官培养物
- 将包装好的用于悬浮培养的12孔板(Greiner Bio-One #665102)置于2 - 8°C至少10分钟。将无菌的1000 μL和200 μL枪头置于2 - 8°C。
- 冰上解冻500 - 1000 μL Matrigel®。
- 配置完全的HepatiCult™类器官生长培养基(小鼠),置于冰上,配置流程请参阅PIS。
- 准备组织解离试剂(参见PIS)。预热至室温(15 - 25°C)。
- 处理小鼠肝脏组织,按照PIS步骤中的A.4 - 21收集肝管片段。或者按照上述2.1节的流程将原代肝脏组织解离为单细胞。
- 使用预冷的枪头,在15 mL离心管中加入100 μL解冻的Matrigel®至900 μL预冷的HepatiCult™类器官生长培养基(小鼠)中(用量举例:如果要接种10个孔,则该管应装有1 mL Matrigel®与9 mL冷的HepatiCult™类器官生长培养基(小鼠))。混合均匀,置于冰上。
- 将预冷的12孔版置于冰上,每孔加入上一步骤配置的950 μL Matrigel®/HepatiCult™混合物。
- 将PIS步骤中的A.21样本,按照下述描述的步骤,每次处理一管/沉淀。将Matrigel®加入沉淀的细胞后动作一定要迅速,防止Matrigel®固化。
- 使用预冷的200 μL枪头,每管加入50 μL Matrigel®/HepatiCult™混合物(3.1.6中制备)。
- 轻轻上下吹打5 - 8次,混合均匀。移液枪仅推至一档,避免引入气泡。
- 将全部混悬液加入含有950 μL Matrigel®/HepatiCult™混合物的12孔板中(3.1.7中制备)。轻柔晃动培养板,混合培养物。
- 重复3.1.9 - 11步,接种所有的样本。
- 盖上盖子,将培养板置于37°C度培养箱的定轨摇床上,转速为80 rpm,5% CO2培养。
- 接种10分钟后,使用明场显微镜对每孔进行2X拍照(第0天图像)。将培养板放回培养箱。
注意:一旦培养物在37°C的定轨摇床进行培养,每孔中的Matrigel®会形成半固态的“云”状体,松散地包裹正在生长的类器官。 - 每天对每孔进行拍照,或者在设计好的时间点进行拍照,以追踪类器官的生长直到传代。无需进行培养基换液。
3.2 对使用Dilute Matrigel® Suspension培养的肝祖细胞类器官进行传代
- 将包装好的用于悬浮培养的12孔板(Greiner Bio-One #665102)置于2 - 8°C至少10分钟。将无菌的1000 μL和200 μL枪头置于2 - 8°C。
- 冰上解冻500 - 1000 μL Matrigel®(每孔需要约110 μL)。
- 配置完全的HepatiCult™类器官生长培养基(小鼠),置于冰上,配置流程请参阅PIS。
- 使用一个1000 μL的枪头估计每孔大概含有多少体积的培养物。将移液枪设置为该体积,上下剧烈吹打30次。移液枪仅推至一档,避免引入气泡。
注意:此步骤旨在对肝祖细胞类器官进行机械解离,将其解离为30 - 100 μm大小的类器官片段。镜下观察片段大小是否合适,如大部分类器官片段仍旧大于100 μm,对其继续进行机械研磨至片段小于100 μm(参见上文1.4节)。 - 如果对多孔进行传代,将所有孔收集的细胞合并到一个15 mL离心管中。如果仅对一个孔进行传代,将该孔收集到的所有细胞收集到一个15 mL离心管中。
- 若对类器官进行片段方式接种,请参考PIS步骤中的B.9 - 11。如以单个细胞进行接种,请参考下述步骤2.2.2 - 2.2.8。
- 传代过程中的剩余步骤,请参考上面所述的3.1.6 - 3.1.15节。
注意:每天都对肝祖细胞类器官进行观察。200个类器官片段接种的培养物通常每3 - 6天需进行传代;第一次传代后,后续的传代比例通常在1:10到1:30间。
4 对肝祖细胞类器官进行冻存
- 将预冷的Advanced DMEM/F-12和CryoStor® CS10(产品号 #07930)放于冰上,置于生物安全柜中。
- 将1.8 mL的细胞冻存管准备好。使用前,将细胞冻存管置于生物安全柜中的冰盒上。
- 准备类器官片段进行冻存,参考PIS步骤中的B.4 - 10。使用PIS步骤中B.10描述的计算方法,计算每800个类器官片段所需的培养物体积(总体积为 800个类器官片段 x 冻存管数量,每个冻存管冻存800个类器官片段)。将该体积转移至含有1 mL Advanced DMEM / F-12的15 mL离心管中。
- 290 x g,离心5分钟。吸出尽可能多的上清液,不要干扰沉淀(沉淀通常很难看到),在管中留下约5-10 μL液体。置于冰上。
- 打开1.8 mL的细胞冻存管,保持在冰上操作,减少操作时间。
- 使用1 mL预冷的CryoStor® CS10将沉淀的细胞重悬均匀,上下轻柔的吹打5 - 8次。
- 在每个细胞冻存管中加入1 mL预冷的CryoStor® CS10。对混合物再轻柔的上下吹打5 - 8次。
- 使用1000 μL的枪头,将1 mLCryoStor®/类器官片段的混合物均分至标记好、且预冷的1.8 mL细胞冻存管中。在将混合物分装至细胞冻存管前,上下轻柔的吹打混合物1 - 2次,确保类器官片段分散均匀。
- 马上拧紧盖子,将保存有类器官样品的细胞冻存管放于逐级降温的细胞冻存盒中。将细胞冻存盒放于-80°C。
- 冻存的类器官应于在-80°C保存24 - 48小时后,转移至液氮中。
注意:想要获得完整的复苏流程,请参考小鼠肝祖细胞类器官的PIS(文档号 #DX22147)。

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