人胰腺类器官培养手册

研究背景胰腺癌是消化道常见恶性肿瘤之一,在肿瘤领域有“癌症”的称号。据柳叶刀杂志记载,胰腺癌确诊后的五年生存率约为10%,是预后最差的恶性肿瘤之一。胰腺癌临床症状隐匿且不典型,是诊断和治疗都很困难的消化道恶性肿瘤。因此适用于研究胰腺癌生理特性和治疗方案的类器官模型,作为一种疾病模型和再生医学,在胰腺领域至关重要,也被越来越多的科研工作者所关注并使用。
胰腺类器官的现状
目前, 类器官培养技术在很多器官(如胃、肠、肝、胆、脑等)中都取得了较好的进展。胰腺是人体内的一个既是外分泌腺又是内分泌腺的特殊脏器。因此, 胰腺类器官技术的发展面临很大的挑战。
胰腺分为外分泌部和内分泌部两部分,外分泌腺由腺泡和腺管(导管)组成,内分泌腺由胰岛组成,外分泌腺是胰腺炎和胰腺导管腺癌(pdac)的起源部位。我们对人类胰腺疾病(包括pdac)的起源和进展的了解有限,因为虽然胰腺导管类器官和胰岛类器官技术日趋优化,但是体外培养中维持人腺泡和导管细胞存在挑战,如何构建复合型胰腺类器官仍是当前研究的难点。
胰腺类器官可以由健康的胰腺或胰腺肿瘤产生,并构成体外和体内模型之间的重要翻译桥梁。文章报道了人类多能干细胞对胰腺导管和腺泡类器官的诱导,这些类器官具有新生儿外分泌胰腺的特性。我们开发了一种可再生的导管和腺泡类器官来源,用于模拟外分泌发育和疾病,具体方案和操作如下:
培养方案
1.细胞准备
胰腺祖细胞由研究团队从hues-8 细胞中提取,收集s1+4 d诱导阶段的pp2细胞团,并用tryple解离成单细胞。将消化的细胞以1500 rpm离心5分钟,然后用含有5%基质胶的分化培养基重悬,最终细胞密度为50000/ml。将细胞悬液接种在预涂有基质胶的培养板中,每四天更换一次培养基,并补充5%基质胶。
2. 胰腺导管诱导
对于导管细胞诱导,分化(碱性)培养基培养基中含有dmem,1%pen-strep,1%b-27,10 ng/mlfgf-1,50 μg/ml抗坏血酸,1 μma 83-01,10 ng/mlfgf-10,1 ng/mlegf。
i 期(第0-4天)导管培养基含有碱性培养基,并添加10 μmy-27632、50 nmsb939、3 μmiwp-2、25 nmiq-1、50 nmicrt14、15 ngfgf-10、10 ng/mlfgf-2、5 ng/mlegf。
ⅱ期(第4-8天)导管培养基含有碱性培养基,并添加3 μmiwp-2、25 nmiq-1、50 nmicrt14、5 μmy-27632。
iii期(第8-12天)导管培养基含有碱性培养基,并添加3 μmiwp-2、25 nmiq-1、50 nmicrt14,0.1 μmxav-939。
iv期(第12天)导管培养基含有碱性培养基,并添加3 μmiwp-2、5 nmiq-1、10 nmicrt14。
图1.a. 导管样和腺泡样类器官诱导方案示意图 b.16天培养期间类器官的相位对比图像(n = 3,独立培养),比例尺,50毫米
图2.dus和ac培养16天胰导管标志物sox9 (a)、hnf1b (b)、caii (c)、cftr (d)的rna表达。
图3.免疫荧光检测sox9 (e)和caii(f)无机物的表达
3. 胰腺腺泡诱导
对于腺泡诱导,碱性培养基含有dmem,1%pen-strep,1%b-27,10 ng/mlfgf-1,50 μg/ml抗坏血酸,1 μma 83-01,10 ng/ml wnt1。
i 期腺泡(第 0-4 天)培养基含有碱性培养基,并添加10 μmy-27632、3 μmskl 2001、50 nm地塞米松、0.3 μmchir-99021、50 nmxmu-mp-1、15 ng/ml wnt1、5 ng/mlfgf-2、1 ng/mlegf、5 ng/mlfgf-10。
ⅱ期(第4-8天)腺泡培养基含有碱性培养基,并添加3 μmskl 2001、200 nm地塞米松、0.1μmldn193189、50 nmxmu-mp-1。
iii期(第8-12天)腺泡培养基含有碱性培养基,并添加3 μmskl 2001、200 nm地塞米松、0.1 μmldn193189、1 μmdbz。
iv期(第12天)腺泡培养基含有碱性培养基,并添加0 .3 μmskl 2001、25 nm地塞米松、0.1 μmdbz。
对于tgf-β处理的实验,从第83天开始从培养基中去除a 83-01。
图4.dus和ac培养16天胰腺腺泡标记物ptf1a (g)、rbpjl (h)和cpa1 (i)的rna表达
图5.免疫荧光检测类器官中ptf1a (j)和cpa1 (k)的表达
化合物信息汇总如下表所示:
化合物名称
货号
规格
penicillin-streptomycin(100×)
60162es
100 ml
b-27 supplement without vitamin a,serum free,50x
60704es
10 ml
l-抗坏血酸
53614es
1 g/5 g
forskolin
51001es
10/50/100 mg
retinoic acid(维甲酸,维a酸)
53001es
100/500 mg/1 g
a 83-01
53002es
1/5/10 mg
y-27632
53006es
1/5/10 mg
chir-99021
53003es
2/5/10 mg
doxycycline (powder)
60204es
1/5/25 g
dexamethasone地塞米松
53269es
250/500 mg/1 g
ldn193189
53012es
5/10 mg
iwp-2
53013es
5/10/50 mg
skl 2001
53542es
10/50 mg
xav-939
52904es
10/25 mg
dbz
52984es
2/5/10/25 mg
xmu-mp-1
53544es
2/5 mg
iq-1
53541es
10/25 mg
icrt14
53552es
5/25 mg
sb939 (pracinostat)
53840es
2/5 mg
fgf-1
91301es
10/100/500 μg
fgf-10
91306es
5/100/500 μg
fgf-2
91330es
10/100/500 μg
egf
92708es
100/500 μg
参考文献
[1] huang l,et al. commitment and oncogene-induced plasticity of human stem cell-derived pancreatic acinar and ductal organoids. cell stem cell. 2021 jun 3;28(6):1090-1104.e6. doi: 10.1016/j.stem.2021.03.022. epub 2021 apr 28. pmid: 33915081; pmcid: pmc8202734.

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