在大鼠脱细胞睾丸中形成类器官样结构

Formation of organoid-like structures in the decellularized rat testis.

作者信息Mehrafarin Kiani, Mansoureh Movahedin, Iman Halvaei, Masoud Soleimani
PMID35317108
发布时间2021-11
DOI10.22038/IJBMS.2021.58294.12948

实验完整度

包含脱细胞、支架表征(组织学、IHC、SEM、DNA含量、MTT)和再细胞化培养等实验层级,但缺少分子机制验证和体内功能验证。

主要模型

大鼠脱细胞睾丸ECM支架(DTECM) 新生大鼠睾丸细胞

重点核对

脱细胞灌注流速:0.5 cc/min SDS浓度和处理时间:0.5% SDS, 48 hr Triton X-100浓度和处理时间:1%, 6 hr DNase I浓度和处理时间:1%, 1 hr 接种细胞数量:1,000,000 cells/100 μl

摘要

目的:在睾丸中,细胞外基质(ECM)除了对生精上皮细胞起支持作用外,对这些细胞的正常功能也至关重要。因此,使用脱细胞睾丸ECM(DTECM)作为睾丸细胞三维(3D)培养的支架,可以模拟天然ECM,用于研究体外精子发生。材料与方法:通过灌注0.5%十二烷基硫酸钠(SDS)48小时,随后用1%Triton X-100处理6小时,然后用1%DNase I处理1小时,对大鼠睾丸进行脱细胞处理。通过组织学、免疫组织化学(IHC)、扫描电子显微镜(SEM)和MTT试验评估脱细胞效率。将制备的支架与睾丸细胞再细胞化,培养两周后用苏木精-伊红(H&E)染色评估。结果:基于H&E图像,DTECM中未观察到细胞成分的痕迹。IHC图像显示I型和IV型胶原、层粘连蛋白和纤连蛋白得以保留。Masson三色和阿尔辛蓝染色显示胶原和糖胺聚糖(GAGs)得以保留,SEM图像表明脱细胞过程后3D睾丸结构得以保留。根据MTT试验结果,DTECM具有细胞相容性,H&E图像显示DTECM支持睾丸细胞在生精小管样结构(STLSs)和类器官样结构(OLSs)中排列。结论:结果表明,所采用的方案成功地对大鼠睾丸组织进行了脱细胞处理。因此,这些支架可能为体外重建生精小管提供合适的载体。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
脱细胞睾丸ECM支架能否保留睾丸ECM成分和3D结构,并支持睾丸细胞形成类器官样结构?
核心机制
脱细胞睾丸ECM通过保留胶原、层粘连蛋白、纤连蛋白和GAGs等ECM成分,提供细胞附着和排列的微环境,从而支持睾丸细胞形成STLSs和OLSs。
主要证据
通过H&E、IHC、SEM、DNA定量和MTT检测证实DTECM去细胞完全、成分保留、无细胞毒性;再细胞化培养两周后H&E显示形成STLSs和OLSs,且直径与新生大鼠生精小管无显著差异。
研究意义
该脱细胞睾丸ECM支架可能为体外重建生精小管提供合适载体,为研究体外精子发生和相关疾病机制提供平台。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

大鼠睾丸脱细胞

制备保留ECM成分和3D结构的脱细胞睾丸支架。

使用0.5% SDS灌注48小时,1% Triton X-100灌注6小时,1% DNase I灌注1小时,然后用0.1% Pen Strep/PBS洗涤12小时。

2

脱细胞效率评估

验证细胞成分去除和ECM成分保留情况。

通过H&E染色评估细胞去除,Masson三色和阿尔辛蓝染色检测胶原和GAGs,IHC检测胶原I/IV、层粘连蛋白和纤连蛋白,SEM观察3D结构,DNA定量和DAPI染色评估DNA残留,MTT检测细胞毒性。

3

新生大鼠睾丸细胞分离与培养

获取用于再细胞化的睾丸细胞。

从1-2天新生大鼠睾丸中分离细胞,使用三步酶消化(胶原酶IV、胰蛋白酶、透明质酸酶),在αMEM+10%FBS中培养两周。

4

再细胞化培养

观察睾丸细胞在DTECM中的排列和组织结构形成。

将细胞悬液注入脱细胞支架的输精管,切成小块置于琼脂糖凝胶上培养两周,进行H&E染色。

5

评估STLS和OLS形成效率

量化STLS和OLS的形成效率,并比较其直径与天然生精小管。

测量含有STLS和OLS的片段百分比,比较STLS和OLS直径与成年和新生大鼠生精小管直径。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
十二烷基硫酸钠Carl Roth--
Triton X-100Sigma--
脱氧核糖核酸酶ISigma--
Masson三色染液Merck--
阿尔辛蓝Merck--
抗纤连蛋白抗体Elabscience--
抗IV型胶原抗体Elabscience--
抗I型胶原抗体Elabscience--
抗层粘连蛋白抗体Sigma-Aldrich--
Alexa Fluor 488偶联二抗Elabscience--
4',6-二脒基-2-苯基吲哚Carl Roth--
QIAamp DNA迷你试剂盒QiagenCat#
NanoDrop™ 2000/c分光光度计Thermo Scientific--
MTT试剂Carl Roth--
IV型胶原酶Sigma--
胰蛋白酶Sigma--
透明质酸酶Sigma--
αMEM培养基Bio-Ideal--
胎牛血清----
青霉素----
链霉素----
琼脂糖----
荧光显微镜(Olympus, type CH2)OlympusCH2
扫描电子显微镜(Phenom)Phenom--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
脱细胞
灌注流速0.5 cc/min,0.5% SDS 48小时,1% Triton X-100 6小时,1% DNase I 1小时,洗涤12小时
阅读提示:Methods: Testis decellularization
脱细胞效率评估
染色方法、抗体、试剂、DNA定量和细胞毒性检测条件
阅读提示:Methods: Decellularization efficiency, Immunohistochemistry, Scanning electron microscopy, DNA content analysis and DAPI staining, Cytotoxicity assay
细胞分离与培养
酶浓度、培养基、温度、CO2浓度、培养时间
阅读提示:Methods: Isolation and culturing of neonatal rat testicular cells
再细胞化培养
细胞数量、注射体积、培养时间、支持层浓度和尺寸
阅读提示:Methods: Preparation of support layer for tissue culture, Transplantation of testicular cells in DTECM
结构形成评估
统计方法、重复数、直径比较的对照
阅读提示:Methods: Efficiency evaluation of formation of STLS and OLS and comparing the diameter...