IPS诱导肠类器官培养的过程可分为三个主要阶段:人多能干细胞的培养、内胚层分化及中/后肠模式化诱导、类器官培养。接下来我们将重点讨论第二阶段——内胚层分化及中/后肠模式化诱导。
一、前期准备
在进行内胚层分化前,需要进行充分的试剂与设备准备:
- 细胞来源:H1/H9hESC或患者来源的iPSCs。
- 培养基:人多能干细胞培养基(abs9403)、RPMI1640(abs9484)。
- 消化液:人多能干细胞消化液(abs9409)。
- 培养基添加剂:L-丙氨酰-L-谷氨酰胺溶液(2mM)(abs9295)、双抗(abs9244)。
- 生长因子:ActivinA(100ng/mL)(abs05801)、FGF4(500ng/mL)(abs06269)、WNT3a(500ng/mL)(abs05632)。
- 基质胶:即用型基质胶(abs9410)、类器官专用基质胶(abs9495)。
- 血清:透析胎牛血清(abs945)。
- 关键设备:表面培养皿、立体显微镜、无菌手术刀、预冷微量离心管。
二、试剂配制
接下来是不同培养基的配制:
- 内胚层分化培养基:
- 第1天:RPMI1640 + L-丙氨酰-L-谷氨酰胺溶液(2mM) + 双抗(1%) + ActivinA(100ng/mL)。
- 第2天:第1天配方 + 透析胎牛血清(0.2%)。
- 第3天:第1天配方 + 透析胎牛血清(2%)。 - 中/后肠分化培养基:RPMI1640 + 透析胎牛血清(2%) + FGF4(500ng/mL) + WNT3a(500ng/mL)。
三、hPSCs传代与铺板
细胞传代过程大约需要2小时:
- 使用人多能干细胞消化液处理hPSCs,直到细胞边缘卷起。
- 用细胞刮刀轻柔剥离细胞团,并反复吹打至1-2mm大小的细胞团。
- 按1:6的比例将细胞接种至Matrigel包被的24孔板中,每孔大约5000个细胞团。
- 轻敲培养板确保细胞均匀分布后,置于37°C培养箱中过夜。
在3-4天内将细胞扩增至85-90%的融合度,每日更换人多能干细胞培养基并观察细胞密度。注意:若细胞密度过高(自发分化)或过低(分化效率低),需重新铺板。
四、内胚层分化
此过程持续3天:
- 第1天:吸除人多能干细胞培养基,加入无血清的内胚层培养基,培养24小时。
- 第2天:更换为含0.2%透析胎牛血清的内胚层培养基,培养24小时。
- 第3天:更换为含2%透析胎牛血清的内胚层培养基,培养24小时。
- 验证分化效率(可选):采用免疫染色检测FOXA2/SOX17双阳性细胞,效率应达到85-90%。
五、中/后肠模式化
该过程持续3-4天:
- 诱导球状体形成:吸除内胚层培养基,加入中/后肠分化培养基,并每日更换。48小时后,通过立体显微镜观察上皮增厚,72-96小时后球状体(spheroids)从单层细胞中脱落。
- 收集球状体:使用200μL枪头收集游离球状体,每管约50个,并置于冰上保存。
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