IPS诱导肠类器官培养攻略（第三阶段）

IPS诱导肠类器官培养分为三大阶段：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。

 

类器官培养（14-28天）

 

原代

 

一、准备工作

 

试剂耗材

人正常肠类器官培养试剂盒(abs9545)，基质胶（低因子、无酚红）(abs9495)，15ml离心管(abs7102)，1.5ml EP管若干(abs7119)，24孔细胞培养板(abs7035)、金属冰盒。

 

二、操作流程

 

1、加胶-点板-加液（这里是整个原代操作的点睛之笔）

 

（1）准备工作

 

a 基质胶需用金属冰盒盛放在4℃冰箱过夜融化；

b 枪头、离心管需要-20℃提前预冷至少半小时；

c 融化后的基质胶可一直放4℃储存，建议2周内用完。

 

低温金属冰盒（abs7289）

 

（2）接种要求

24孔板(abs7035)，每孔25ul基质胶球状体混合物，500-750uL类器官培养基。

 

（3）接种密度

密度建议1：基质胶总体积：球状体总体积=25:1（如果估摸细胞团沉淀体积困难，通常加300uL基质胶足够）

密度建议2：50个球状体/25uL基质胶（如果想计数接种，可以参照此密度建议）

 

（4）加胶-点板

向细胞团沉淀加入基质胶(abs9495)，进行吹打混匀（不要满吹满打，容易产生气泡），然后进行点板。整个操作在金属冰盒或冰上进行。操作熟练以后，加胶，混匀，点板控制在半分钟内，有利于保持基质胶良好的流畅性。

 

（5）加液

将铺好的培养板放入37℃培养箱中40-60min成胶，添加500-750μl类器官培养基A进行培养。大概10-14天，多数类器官直径在200um-500um，可进行传代操作。

 

铺板密度

 

小肠类器官生长图

 

传代（消化分两种情况）

 

一、类器官数量较多或体积较大传代步骤

 

1、类器官收集及洗涤

 

1）收集：移液器吸去培养基，每孔添加1-2ml左右4℃类器官传代培养缓冲液G，轻柔吹散基质胶，收集在15ml离心管中(24孔板，每5孔为一组)。

 

 

2）洗涤：加类器官传代培养缓冲液G定容至14ml（缓冲液越多，基质胶被稀释的越充分，越容易去除），4℃静置 40min或-20℃放置5min（目的是使基质胶软化，如果冰箱保温效果强，缩短冷冻时间，摸索合适的冷冻时间时，可取出离心管摇晃看不到基质胶说明冷化好了）。

 

3）接下来将离心管进行300g，4℃， 离心5min，离心完通常会有这两种情况：

第一种是正常情况，分成三层（如下图），此时弃掉上清和基质胶层，保留类器官沉淀即可。

 

 

第二种是不正常情况，分成两层（如下图），这种情况可能与冷化不充分有关。此时弃掉缓冲液，留下基质胶类器官混悬液，重复上一步洗涤步骤，再次冷化离心，通常能出现清晰分层（缓冲液层、基质胶层、类器官沉淀层），此时弃掉上清和基质胶层，保留类器官沉淀即可。如果依然是两层（缓冲液层和基质胶类器官混悬液层），此时弃掉缓冲液和上1/3的基质胶类器官混悬液，保留下2/3即可。

 

 

促进基质胶和类器官有效分离条件：

a离心机的选择非常重要，水平角离心机相比固定角离心机更利于基质胶和类器官分离；

b离心机的温度最好是4℃（可避免基质胶固化），离心转速可适当提高（最高不要超过500g），离心时间可适当加长（最常不超过10min）。

 

2、类器官消化

 

1）添加2-3mL类器官传代消化液D于超净台内消化2-3min，消化期间吹打1-2次。此步骤以消化成细胞团为主，千万不要消化成单细胞，单细胞类器官存活率低。如果不确定是否消化适宜，可吸取数微升镜下观察，如果有较多细胞团可停止消化。

2）添加5倍类器官传代培养缓冲液G（缓冲液：消化液=5:1）终止消化，300g 4℃ 离心 5min 弃去上清（如果有基质胶残留，残留量<50ul正常，不影响传代类器官增殖）

 

 

3、加胶-点板-加液

 

（1）准备工作

a 基质胶需用金属冰盒盛放在4℃冰箱过夜融化；

b 枪头、离心管需要-20℃提前预冷至少半小时；

c 融化后的基质胶可一直放4℃储存，建议2周内用完。

 

（2）接种要求

24孔板(abs7035)，每孔25ul基质胶细胞团混合物，500-750uL类器官培养液。

 

（3）接种密度

密度建议1： 类器官通常按1:2传代，例如，24孔板收集5孔，传代10孔，需要的基质胶量25*10=250ul

密度建议2：500个细胞团/25uL基质胶（如果想计数接种，可以参照此密度建议）

注意：不管是按密度建议1还是，密度建议2，如果有残留的基质胶，新胶量至少是残留胶量的1.5倍

 

（4）加胶-点板

向细胞团沉淀加入基质胶(abs9495)，进行吹打混匀（不要满吹满打，容易产生气泡），然后进行点板。整个操作在金属冰盒或冰上进行。操作熟练以后，加胶，混匀，点板控制在半分钟内，有利于保持基质胶良好的流畅性。

 

（5）加液

将铺好的培养板放入37℃培养箱中40-60min成胶，添加500-750μl人肠癌类器官培养基 A进行培养。大概10-14天，多数类器官直径在200-300um，可进行传代操作。

 

 

二、类器官数量不足或体积较小时：

 

1、类器官收集、吹打、洗涤

 

1）移液器吸去培养基，每孔添加 1-2ml 左右4℃类器官传代培养缓冲液G，轻柔吹散基质胶。

 

2）进行吹打，将类器官吹成细胞团（可取样镜下观察有较多细胞团时可停止吹打）；

 

3）洗涤： 24孔板，每5孔为一组，收集在 15ml 离心管中，加类器官传代培养缓冲液G定容至14ml（缓冲液越多，基质胶被稀释的越充分，越容易去除），4℃静置 40min或-20℃放置5min（目的是使基质胶软化，如果冰箱保温效果强，缩短冷冻时间，摸索合适的冷冻时间时，可取出离心管摇晃看不到基质胶说明冷化好了）。

 

4）接下来将离心管进行300g，4℃， 离心5min，离心完通常会有这两种情况：

第一种是正常情况，分成三层（如下图），此时弃掉上清和基质胶层，保留细胞团沉淀即可。

 

 

第二种是不正常情况，分成两层（如下图），这种情况可能与冷化不充分有关。此时弃掉缓冲液，留下基质胶类器官混悬液，重复上一步洗涤步骤，再次冷化离心，通常能出现清晰分层（缓冲液层、基质胶层、类器官沉淀层），此时弃掉上清和基质胶层，保留类器官沉淀即可。如果依然是两层（缓冲液层和基质胶细胞团混悬液层），此时弃掉缓冲液和上1/3的基质胶细胞团混悬液，保留下2/3即可。

 

 

促进基质胶和类器官有效分离条件：

a 离心机的选择非常重要，水平角离心机相比固定角离心机更利于基质胶和类器官分离；

b 离心机的温度最好是4℃（可避免基质胶固化），离心转速可适当提高（最高不要超过500g），离心时间可适当加长（最常不超过10min）。

 

2、加胶-点板-加液

 

（1）准备工作

a 基质胶需用金属冰盒盛放在4℃冰箱过夜融化；

b 枪头、离心管需要-20℃提前预冷至少半小时；

c 融化后的基质胶可一直放4℃储存，建议2周内用完。

 

（2）接种要求

24孔板(abs7035)，每孔25ul基质胶细胞团混合物，500-750uL类器官培养液

 

（3）接种密度

密度建议1： 对于类器官数量较少的情况，为了维持生长所需的旁分泌信号，需要2-3孔富集到1孔，例如，24孔板收集6孔，2孔富集1孔，铺3孔，需要的基质胶量25*3=75uL

密度建议2：500个细胞团/25uL基质胶（如果想计数接种，可以参照此密度建议）

注意：不管是按密度建议1还是按密度建议2，如果有残留的基质胶，新胶量至少是残留胶量的1.5倍

 

（4）加胶-点板

向细胞团沉淀加入基质胶(abs9495)，进行吹打混匀（不要满吹满打，容易产生气泡），然后进行点板。整个操作在金属冰盒或冰上进行。操作熟练以后，加胶，混匀，点板控制在半分钟内，有利于保持基质胶良好的流畅性。

 

（5）加液

将铺好的培养板放入37℃培养箱中40-60min成胶，添加500-750μl类器官培养基 A进行培养。大概7-10天，多数类器官直径在200-300um，可进行再次传代。

 

冻存

 

冻存要领:

类器官不需要消化（消化后的类器官复苏活率低）；

在类器官指数增长期冻存（等到该传代的时候类器官活性比指数期差），也就传代后的Day3-Day4，多数类器官直径在100um-200um，这个时机选择冻存。

 

一、类器官收集及洗涤

 

1、收集：移液器吸去培养基，每孔添加 1-2ml 左右4℃类器官传代培养缓冲液G，轻柔吹散基质胶，收集在 15ml 离心管中(24孔板，每5孔为一组)。

 

 

2、洗涤：加类器官传代培养缓冲液G定容至14ml（缓冲液越多，基质胶被稀释的越充分，越容易去除），4℃静置 40min或-20℃放置5min（目的是使基质胶软化，如果冰箱保温效果强，缩短冷冻时间，摸索合适的冷冻时间时，可取出离心管摇晃看不到基质胶说明冷化好了）。

 

3、接下来将离心管进行300g，4℃， 离心5min，离心完通常会有这两种情况：

第一种是正常情况，分成三层（如下图），此时弃掉上清和基质胶层，保留类器官沉淀即可。

 

 

第二种是不正常情况，分成两层（如下图），这种情况可能与冷化不充分有关。此时弃掉缓冲液，留下基质胶类器官混悬液，重复上一步洗涤步骤，再次冷化离心，通常能出现清晰分层（缓冲液层、基质胶层、类器官沉淀层），此时弃掉上清和基质胶层，保留类器官沉淀即可。如果依然是两层（缓冲液层和基质胶类器官混悬液层），此时弃掉缓冲液和上1/3的基质胶类器官混悬液，保留下2/3即可。

 

 

促进基质胶和类器官有效分离条件：

a 离心机的选择非常重要，水平角离心机相比固定角离心机更利于基质胶和类器官分离；

b 离心机的温度最好是4℃（可避免基质胶固化），离心转速可适当提高（最高不要超过500g），离心时间可适当加长（最常不超过10min）。

 

二、类器官冻存

 

1、冻存密度，以24孔板为例

密度建议1：2孔/mL 冻存液

密度建议2：500个类器官/mL 冻存液（如果想计数冻存，可以参照此密度建议）

 

2、添加适量类器官冻存液 F，轻柔吹打重悬，建议立即进行冻存。（放置太久，DMSO对类器官有损伤）

 

3、梯度冻存：将冻存管放入梯度冻存盒然后保存至-80℃过夜，第二天取出放入液氮罐。

     手动冻存：4℃冰箱放置30 min，转移至-20℃放置1h，然后移至-80℃过夜，第二天取出放入液氮罐。

 

复苏

 

一、实验前准备

 

1、将水浴锅预热至37℃；

2、细胞实验室进行常规消毒，用预防喷雾喷涂并且使用紫外线照射40min的超净工作台台面；

3、在超净工作台中按次序摆好消过毒的离心管、吸管、培养板等。

 

二、取出冻存管

 

1、根据类器官冻存记录按标签找到所需类器官的编号。

2、从液氮罐中取出冻存盒，取出所需的冻存管，同时核对冻存管外的编号。

 

三、迅速解冻

 

1、迅速将冻存管投入到已经预热的水浴锅中解冻，并要不断地摇动，使管中地液体迅速融化。

2、约1-2min后冻存管内液体完全溶解，取出用酒精棉球擦拭冻存管地外壁，再拿入超净台内。

 

四、将类器官冻存液移入15ml离心管，添加10倍体积类器官传代培养缓冲液 G（缓冲液体积：冻存液体积=10:1）重悬，轻柔吹打混匀，300g 4℃ 离心 5min，弃上清。

 

五、加胶-点板-加液

 

1、准备工作

（1）基质胶需用金属冰盒盛放在4℃冰箱过夜融化

（2）枪头、离心管需要-20℃提前预冷至少半小时

（3）融化后的基质胶可一直放4℃储存，建议2周内用完

 

2、复苏要求

24孔板（abs7035），每孔25ul基质胶类器官混合物，500-750uL类器官培养液

 

3、复苏密度

复苏密度建议1：1:1接种（原来冻几孔就复苏几孔）

复苏密度建议2：250个类器官/25uL基质胶（如果想计数接种，可以参照此密度建议）

 

4、加胶-点板

向类器官沉淀加入基质胶（abs9495），进行吹打混匀（不要满吹满打，容易产生气泡），然后进行点板。整个操作在金属冰盒或冰上进行。操作熟练以后，加胶，混匀，点板控制在半分钟内，有利于保持基质胶良好的流畅性。

 

5、加液

将铺好的培养板放入37℃培养箱中40-60min成胶，添加500-750μl类器官培养基 A进行培养。大概10-14天，多数类器官直径在200um-500um，可进行传代操作。

 

关键注意事项

 

1、Matrigel操作：全程冰上操作，避免提前固化。  

2、密度控制：内胚层分化前细胞需达85-90%融合，否则影响球状体形成。 

3、生长因子活性：使用新鲜配制或分装保存的因子，避免反复冻融。 

4、污染防控：无菌操作，定期检测支原体。  

 

常见问题与解决（Troubleshooting）

 

问题	可能原因	解决方案
内胚层分化效率低	Activin A失活/细胞过密	更换Activin A，调整细胞密度
球状体未形成	FGF4/WNT3a浓度不足	验证因子活性，优化浓度
类器官生长停滞	Matrigel过稀/生长因子缺失	减少培养基稀释，补充Rspondin1/Noggin

 

通过严格遵循上述步骤并优化细节，可高效生成功能性人类肠道类器官，适用于疾病建模、药物筛选等研究。

 

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