干细胞分化成肝类器官并且进行串联培养
干细胞分化成肝类器官并且进行串联培养方案1 实验目的 该 SOP 描述了由肝癌细胞系（HepaRG）和原代人肝星状细胞 （SteCs） 组成的肝球体的培养，形成肝脏类器官。此外，还描述了将肝脏类器官整合到 MOC 中，可以与其他类器官串联起来共培养。肝球体的生长大约需要 3 小时。从 384 孔微孔板中去除肝球体大约需要 2~5 小时，具体取决于所需的肝球体数量。将肝球体整合到 MOC 中至少需要 1 小时，这也取决于所需 MOC 的数量及所需的肝球体数量。应计算准备细胞培养的额外时间（约 1 周）以及 MOC 的交付时间。 本 SOP 深入描述了 Corning Spheroid Microplate 384 孔板（参考号 3830）的装载、这些肝球体的后续收集和计数以及它们与 MOC 的集成以进行进一步的动态培养。 所有描述的工作步骤都应在无菌操作条件下执行。应特别遵循正确洗手以及始终使用手套。 2 负责人 主要负责人：Alexandra Lorenz SOP 作者：Naomia Sisoli-Sambo、Juliane Hübner 与本 SOP 中描述的工作步骤的偏差必须立即报告给 Alexandra Lorenz 女士。如果更改获得批准，则必须相应地修改 SOP。 3 多器官芯片（MOC） 的无菌处理 为避免污染，必须遵守无菌实验室工作的通用准则。在将 MOC 放入生物安全柜之前，应先喷洒经批准的杀菌剂（例如 80% 乙醇）对其进行消毒，然后用无菌纸巾擦拭（建议使用浸泡在消毒剂中的市售纸巾）。必须特别注意引入的任何部件（注射器适配器、组织培养小室支架和泵连接端口）它们的连接和盖子。掉在地上的部件必须用无菌、高压灭菌的备件更换。因此，在运行 MOC 时，必须始终提供适当数量的无菌备件。 除离心、细胞计数和培养（37°C，5% CO2）外，所有工作步骤均应在超净工作台中进行。 4 所需材料 名称备注分化的HepaRG细胞8 mio cells/vial HPR116NS, Biopredic星状细胞 （SteCs）SC-5300 （Provitro）ScienCellSteCs培养基SC-5301 （Provitro）ScienCell80%乙醇消毒组织例如 Bode Chemie GmbH（德国）的 Bacillol AF 纸巾HepaRG 培养基Williams E基础培养基（500 ml） 不含酚红，含 2.24 g/L NaHCO3），例如PAN-Biotech P04-29510 或 HIMEDIA AL240-500ML 10% FCS （50 ml）；5 x 10-5mol/L 氢化可的松半琥珀酸盐（500 µ l 来自 25 mg/ml 原液）；5 µ g/ml 胰岛素（250 µ l 来自 10 mg/ml 储备液），例如PAN P07- 04300 2mM 谷氨酰胺（5 ml 来自 200 mM 原液）；5 µ g/ml 硫酸庆大霉素（50 µ l 来自 50 mg/ml 原液）；0.25 µ g/ml 两性霉素 B（500 µ l 来自 250 µ g/ml 原液）；分化培养基含 2% DMSO 的 HepaRG 培养基Trypsin/EDTA 5x用于收集 HepaRGs0.25% 胰蛋白酶/2.21mM EDTA，例如康宁 25-053-CITrypsin/EDTA 1x用于收集 SteCs0.05% 胰蛋白酶/0.53mM EDTA，例如康宁 25-052-CIPBSw/o Ca 和 Mg，例如康宁 21-031-CVR Gilson Platemaster 96 道移液器用于 384 孔板的 Gilson Platemaster 适配器移液器吸头试剂容器灭菌Axygen RES-SW96-HP-SI 或 RES-SW12-HP-SI用于 15/50ml 管的离心机二氧化碳培养箱显微镜细胞计数装置泵控制单元TissUse 有限公司泵管2 毫米 x 1.6 毫米聚氨酯泵管，SMC（美国）扳手 1扳手尺寸 7 毫米 （ISO 272）扳手 2扳手尺寸 10 毫米 （ISO 3318）内六角扳手扳手尺寸 1.5 毫米 （ISO 4762）泵连接端口来自 SMC（美国）的 KJS02-M3 型，内六角，端口尺寸 M3微孔板384 孔黑色透明圆底超低吸附肝球体微孔板康宁 3830大口径提示康宁 TF-205-WB-R-S24孔超低吸附板康宁 3473细胞培养处理的培养瓶和培养皿例如康宁定轨振荡器PS-M3D Grant Instruments灰色和斜体字部分由 TissUse GmbH 提供 5 实验操作5.1 样品准备在肝球体形成前 5 天，根据实验需要解冻尽可能多的分化 HepaRG 细胞。一个循环需要 40 个肝球体（每个由 24,000 个 HepaRG 细胞和 1,000 个星状细胞组成）。每个接种满的 384 孔微孔板将提供大约 300 个肝球体。要完全接种满一个 384 孔微孔板，需要 921.6 万个分化的 HepaRG 细胞。由于一瓶分化的 HepaRG 细胞含有大约 800 万个活细胞，因此应计算每个接种满的 384 孔板需要两瓶。请注意：细胞是在完全融合时接种的，以避免去分化。因此，在接种过程可以丢掉一些细胞，因为准备有富余。 每个小瓶 500 µ l 分化的 HepaRG 细胞（订单号 116NS）应在 9.5 ml HepaRG 培养基中稀释，以将 DMSO 降低至0.5%的终浓度。以0.2 x 106/cm2的密度将活细胞计数后种到适当的细胞培养皿中（例如，800 万个细胞种到60 mm 2培养皿上，2个培养皿；或1600 万个细胞种到一个 T75 培养瓶上）。5-12 小时后必须在无菌条件下将培养基更换为 10 ml 分化培养基（2% DMSO）。随后，每两到三天将培养基更换为 10 ml 新鲜分化培养基。 SteCs 应在肝球体形成前约 2 天解冻并放入培养物中。一个装有 SteCs 的 T175 培养瓶将提供至少五个 384微孔板。首先需要预热SteCs 的培养基，一个小瓶约 1-2 x 106 SteCs 需用 9 ml 培养基，离心，重悬于 1 ml 新鲜培养基中，然后接种到含有 24 ml 温热的星状细胞培养基的 T175 细胞培养瓶中。第二天更换培养基以去除死细胞。 对于扩大培养，SteCs 可以生长到 70% 的融合，然后细胞开始增殖。无菌条件下的培养基更换必须每两到三天进行一次。不应使用通道数高于 P8 的 SteCs。 图 1 单层分化的 HepaRG 细胞和 HHSteC 的相差显微镜。 （A） HHSteC 在第 9 代的相差图像和（B） 在接种后 4 天分化的 HepaRG 细胞。比例尺 100 µ m。 5.2 细胞的收集准备 HepaRG 细胞进行收集，用 10 到 20 ml PBS 冲洗两次。洗涤后，使用胰蛋白酶/EDTA（5x；0.25% 胰蛋白酶/2.21mM EDTA；室温）从细胞培养瓶底部分离细胞。为此，将培养皿中的适量胰蛋白酶/EDTA 涂抹在细胞上，并在 37°C 下孵育 5 至 10 分钟。开始 HepaRGs 的胰蛋白酶消化后，使用胰蛋白酶/EDTA（1x；0.05% 胰蛋白酶/0.53 mM EDTA）收集星状细胞，并在 37°C 下孵育 5 至 10 分钟。通过这种方式，几乎可以同时收集细胞。用显微镜检查细胞的溶解情况并轻轻敲击细胞培养瓶的侧面以加速该过程并脱壁仍贴壁的细胞。一旦所有细胞从培养容器底部脱离，通过添加相同量的胰蛋白酶抑制剂或两倍量的培养基来抑制反应。将细胞溶液转移到 50 ml 离心管中， 然后用 10 ml PBS 冲洗培养容器两次，并将 PBS 添加到离心管中。细胞团块可以通过溶液的重复再悬浮来分散。此时可以合并来自多个培养容器的相同类型的细胞。 一旦进入溶液，将细胞以 300 x g 离心 5 分钟，然后吸出上清液并将细胞沉淀重悬于 1 至 2.5 ml 细胞培养基中。对 SteCs 和 HepaRG 细胞都使用 HepaRG 培养基（不含 DMSO）。用细胞计数跟踪细胞的再悬浮。请彻底混合细胞溶液（HepaRG 和 SteCs）。用 40 µ l HepaRG 培养基（1:5 稀释）稀释 10 µ l HepaRG 细胞溶液。彻底混合新溶液并用 10 µ l 台盼蓝工作溶液（1:2 稀释，总共 1:10 稀释）稀释 10 µ l HepaRG 溶液。彻底混匀 StesCs 细胞悬液，并用 10 µ l 台盼蓝工作溶液（1:2 稀释）稀释成 10 µ l 细胞悬液。在室温下孵育计数溶液 2 至 3 分钟。计数前充分混合。 将计数溶液加载到先前准备好的血细胞计数板中，并在计数室的四个大方格内对每种细胞类型的活细胞和死细胞进行计数。计算每个细胞类型的每个大方块的活细胞的算术平均值。 每毫升的细胞计数计算如下： 或者根据操作说明使用 SOL Counter （半导体式全自动细胞计数仪） 自动确定每毫升的细胞计数。 5.3 在384 孔微孔板中培养肝球体5.3.1 细胞悬液的制备每个肝球体需要 50 µ l 细胞悬液。这相当于每个微孔板 19.2 ml （50 µ l x 384）。由于移液过程中的波动，每板应制备至少 22 ml（最好是 23 ml）的细胞悬液。要在 50 µ l 的体积中生成具有 1,000个 SteCs 和 24,000 个HepaRGs（1:25 比例）的肝球体，细胞悬浮液的浓度应为 20,000个 SteCs/ml 和 480,000 HepaRGs/ml。 使用 （1） 中计算的每毫升细胞计数生成肝球体细胞悬液所需的收集 HepaRG 细胞和 SteCs 的确切体积，具体取决于所需的肝球体细胞悬液体积： HepaRG 和 SteCs 悬浮液的计算体积用于球状细胞悬浮液，添加培养基以达到所需的体积（例如，一个 384 孔球状板为 23 ml）。 5.3.2 将细胞种到 384 孔微孔板中移液器和所有其他设备需要用乙醇 （80%） 擦拭，并在使用前放置在无菌细胞培养工作台下。先前制备的肝球体细胞悬浮液应彻底混合，并将加载一个微孔板所需的大致量填充到试剂储液罐中（推荐储液罐：RES-SW12-HP-SI，Rillenreservoir）。使用 Gilson Platemaster 96 通道移液器和 384 孔板适配器将 50 µ l 细胞悬液种到 384 孔微孔板的每个孔中。 注意：- 将 50 µ l 细胞悬液直接放在每个孔的底部- 确保所有移液器吸头都牢固地推到 96 通道移液器上。- 对于没有气泡的精确移液，推荐使用反向移液技术。- 为确保细胞在悬浮液中均匀分布，在每次移液步骤前轻轻摇动悬液管。 应将接种满的微孔板短暂离心（250 g，1-2 分钟），以确保孔壁上没有细胞悬浮液，并将细胞收集在孔底。肝球体在 37 °C 和 5% CO2 条件下连续 3 天。图 2 肝球体形成的光学显微镜。 HepaRG 细胞和 SteCs 在肝球体形成的第 1 天和（B）第 3 天的 384 孔超低吸附板（A）的孔中。比例尺 100 µ m。5.4 从 384 孔微孔板中取出肝球体为了收集肝球体，将 384 孔微孔板放在层流罩下。使用 200 µ l 移液器和大口径移液器吸头，小心地将肝球体从 384 孔微孔板中取出。可以在一个移液器吸头中收集多个肝球体。在平底 24 孔低吸附板的每个孔中收集 40 个肝球体。计数肝球体，并将 40 个肝球体放入每个孔中。可用深色背景（例如黑色铝箔纸）更容易看到 24 孔低吸附板中的肝球体。将 40 个肝球体转移到一个孔中后，小心取出旧培养基并加入约 1.5 ml 新鲜 HepaRG 培养基。之后，在显微镜下对每个孔中的肝球体进行计数。丢弃任何看起来太小或聚合不良的肝球体，类似于薄层而不是肝球体。 注意：用移液器吸头收集肝球体时不要吸入任何空气。肝球体应始终悬浮在培养基中。空气的吸入会导致肝球体卡在移液器尖端。应该习惯于在拿起肝球体之前用培养基润湿移液器尖端。此外，使用移液器的时候使用超过所需的程量。这两点都可以降低肝球体粘附在内移液器吸头表面或肝球体漂浮在培养基表面上的风险。 为避免融合并进一步提高肝球体的圆度，将 24 孔低吸附板置于振荡器上，直到 MOC 实验开始（12 至 48 小时）。为此，用乙醇彻底消毒振荡器，并将其放入培养箱（37 °C；5 % CO2）中。将超低吸附板放在振荡器上，使用以下设置并确保培养基不会因摇晃而溢出： 轨道式往复式Vibrio循环式模式4030°5°00时间25OFF5ON 5.5 将肝球体转移到多器官芯片平台（MOC）在将肝球体转移到 MOC 之前，请确保 MOC 已做好充分准备（充满培养基、正确拧入、清洁、蠕动泵的功能已验证；有关详细信息，请参阅 SOP 1 或 6）。拧下所需培养小室的盖子，并通过将板保持在倾斜位置来收集超低吸附板孔底部边缘的肝球体。可用深色背景（例如黑色铝箔纸）更容易看到 24 孔低吸附板中的肝球体。 使用大口径移液器吸头吸取肝球体。握住移液器，尖端朝下，使肝球体沉淀在尖端。然后通过将移液器尖端放入培养基中，让肝球体沉入所需培养小室的底部。尝试在培养小室加入尽可能少的培养基。转移所有肝球体后，将盖子拧回培养小室上。 40 个肝球体用于 MOC 的一个循环（仅加载一个培养小室）。 图 3 2-OC（二联芯片） 培养小室中的 40 个肝球体。 （A） 融合1天的肝球体。 （B）融合14天后的肝球体。 5.6 MOC中的培养基更换要更换装有肝球体的培养小室中的培养基，请拧下相应培养小室的盖子。使用标准移液器吸头吸出所需量的旧培养基，并添加所需量的新鲜培养基（100% 培养基更换是可以的）。将盖子拧回培养小室上。 请注意以下事项：- 尽管肝球体应生长到培养小室的底部，但在去除旧培养基时，请确保不要绘制任何肝球体。如有必要，检查移液器吸头。- 去除旧培养基时，请勿将任何培养基从 MOC 的微流道中吸出，以免在流路内形成气泡。- 通过移液将其移到插入壁上，缓慢而小心地添加新鲜培养基，以避免插入可能干扰肝球体的湍流。- 用新鲜培养基填充培养小室时，不要超过培养小室内盖的螺纹。
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