人前列腺类器官构建很难?类器官培养手册来了!
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2025-12-25
前列腺类器官是在体外三维培养形成的“微型前列腺”,能高度模拟真实组织的细胞组成与功能,尤其对雄激素信号产生响应。它们为研究前列腺稳态、疾病机制及药物筛选提供了体外人类/小鼠模型。本文根据《Nature Protocols》发表的文章,整理了从正常组织、癌转移灶以及循环肿瘤细胞建立长期培养类器官的培养方案。
核心培养基配方
培养基于 Advanced DMEM/F12 (adDMEM/F12) 配制。以下为50 ml基础培养基中各组分的添加量,请根据下表准确配制小鼠或人专用的完全培养基:
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添加组分 |
小鼠培养基添加量 |
人培养基添加量 |
最终工作浓度 |
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B27 (50x) |
1.0 ml |
1.0 ml |
1x |
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N-乙酰半胱氨酸 (500 mM) |
125.0 μl |
125.0 μl |
1.25 mM |
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EGF (0.5 mg/ml) |
5.0 μl |
0.5 μl |
50 ng/ml(小鼠); 5 ng/ml(人) |
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Noggin (100 μg/ml) |
50.0 μl |
50.0 μl |
100 ng/ml |
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R-spondin 1 (500 μg/ml 或 10%条件培养基) |
50.0 μl |
50.0 μl |
500 ng/ml 或 10% |
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A83-01 (5 mM) |
2.0 μl |
5.0 μl |
200 nM(小鼠); 500 nM(人) |
|
DHT (1 μM) |
50.0 μl |
50.0 μl |
1 nM |
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FGF10 (0.1 mg/ml) |
– |
5.0 μl |
10 ng/ml |
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FGF2 (50 μg/ml) |
– |
5.0 μl |
5 ng/ml |
|
PGE2 (10 mM) |
– |
5.0 μl |
1 μM |
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Nicotinamide (1 M) |
– |
500 μl |
10 mM |
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SB202190 (30 mM) |
– |
16.7 μl |
10 μM |
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用 adDMEM/F12 补足至 |
50 ml |
50 ml |
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从小鼠前列腺组织建立类器官
组织分离与消化
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取≥8周龄雄性小鼠,解剖并分离出完整的全前列腺或各分叶(腹侧、背侧、前叶)。
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将组织置于培养皿中,用手术刀将其精细切割成约 1 mm³ 大小的碎块。
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将组织碎块转移至15 ml离心管中。按 每50 mg组织加入1 ml 的比例,加入现配的 5 mg/ml胶原酶II消化液(该消化液已含10 μM Y-27632和1 nM DHT)。
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将离心管置于37°C摇床上,持续消化 1-1.5小时。
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消化结束后,加入10 ml Advanced DMEM/F12以终止消化反应。在4°C条件下,以 150g 的离心力离心 5分钟,小心弃去上清。
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向细胞沉淀中加入 1 ml 含10 μM Y-27632(53006ES)的 TrypLE Express(40135ES)消化酶,重悬后置于37°C继续消化 约15分钟。在此期间,每隔5分钟使用移液器大吹打混匀一次,以促进组织进一步解离。
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再次加入10 ml Advanced DMEM/F12终止消化,以 150g 离心 5分钟,弃上清,即获得可用于接种的单细胞悬液。
图1.小鼠前列腺解剖过程
3D接种与初始培养
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用适量预冷的Ceturegel® 基质胶(40192ES)重悬上述细胞沉淀(保持在冰上操作)。对于小鼠组织,每个接种点目标为20,000个细胞。
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将细胞- 基质胶悬液以 40 μl 的体积,滴加在24孔板每个孔的中心位置,形成一个独立的胶滴。
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立即将培养板倒置放入37°C、5% CO₂培养箱中,孵育 15分钟,使Ceturegel® 基质胶完全凝固。
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沿孔壁缓慢、轻柔地加入 500 μl 事先预热至37°C的、含10 μM Y-27632 的小鼠前列腺完全培养基。
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将培养板放回培养箱正常培养。每2-3天更换一次新鲜培养基(前7天的培养基需含Y-27632,7天后更换为不含Y-27632的常规完全培养基)。
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通常在接种后2-3天可见微小细胞团,约 7天 后形成典型的囊状或实心类器官结构。
图2.小鼠前列腺类器官培养
类器官传代
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当类器官生长密集、直径适中时(约培养7-10天后),可进行传代。
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吸弃孔内培养基,用移液器将含有类器官的基质胶胶块吹打下来,收集到15 ml离心管中。
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使用火焰抛光过的玻璃巴斯德吸管(尖端直径约0.5-1 mm),用力吹打细胞团 15-20次,将其机械破碎成更小的细胞簇(而非单细胞)。
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加入适量预冷Ceturegel® 基质胶重悬细胞。按1:4的比例进行传代,即:将原孔的全部细胞悬液,平均分配接种到4个新的孔中,每孔仍使用40 μl Ceturegel® 基质胶液滴。
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后续培养步骤同上(传代后的前7天,培养基中需添加Y-27632)。
从人前列腺组织或癌转移灶建立类器官
组织消化
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将获取的人前列腺正常组织或转移灶活检组织(体积不小于1 mm³),切割成 1-5 mm³ 的小块。
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与小鼠流程类似,使用含Y-27632和DHT的 5 mg/ml胶原酶II消化液(1 ml/50 mg组织)进行消化。关键区别在于消化时间:
正常前列腺组织:需在37°C摇床上消化 过夜(约16小时)。
前列腺癌转移灶组织:消化 1小时 即可。 -
后续的TrypLE消化(15分钟,每5分钟吹打)、洗涤步骤与小鼠流程(第二部分1⑤-⑦步)完全相同,离心力调整为 200g。
3D接种与培养
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用Ceturegel® 基质胶重悬细胞。
正常组织:建议每孔接种 约20,000个细胞(40 μl Ceturegel® 基质胶)。
癌转移灶组织:为克服肿瘤细胞可能生长较慢的问题,建议提高接种密度至 约50,000个细胞/孔(40 μl Ceturegel® 基质胶)。
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Ceturegel® 基质胶凝固、加培养基等步骤与小鼠流程一致,但此处加入的是人前列腺完全培养基(前7天含Y-27632)。
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正常组织来源的类器官通常在 7-14天 后可长至适合传代的大小。癌组织来源的生长速度变异较大,需密切观察。
类器官传代
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人类器官(尤其正常组织来源的)推荐使用酶解法传代。
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收集类器官后,加入 0.5 ml 含10 μM Y-27632的TrypLE,37°C消化 5分钟。
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加入 5 ml 含5%胎牛血清的Advanced DMEM/F12以中和消化酶,随后以 200g 离心5分钟,弃上清。
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用Ceturegel® 基质胶重悬细胞。按1:2的比例进行传代,即:将原孔的细胞悬液,平均分配接种到2个新的孔中。
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加入含Y-27632的培养基培养7天后,换用常规完全培养基。
图3.小鼠和人类管腔细胞及基底细胞来源的前列腺类器官培养
循环前列腺肿瘤细胞(CTCs)建立类器官
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CTCs分离:取8 ml晚期前列腺癌患者外周血,与 400 μl 人CD45去除cocktail室温孵育20分钟。采用Ficoll密度梯度离心法(1200g,20分钟,关刹车)分离单个核细胞层,并用PBS+2% FBS洗涤两次。
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直接接种:将分离得到的细胞沉淀,不经计数,直接重悬于 30 μl 冰预冷Ceturegel® 基质胶中。
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在24孔板中央滴加 30 μl 细胞Ceturegel® 基质胶悬液,凝固后,加入 500 μl 含Y-27632的人前列腺完全培养基。
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培养与观察:每2-3天换液。由于CTCs数量稀少,需在显微镜下仔细观察,可能需 1-2周 才能看到极少量类器官生长。
相关产品推荐
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分类 |
产品名称 |
产品编号 |
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基质胶 |
Ceturegel® Matrix for Organoid culture,Phenol Red-Free,LDEV-Free Plus 基质胶 |
40192ES |
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类器官生长培养基 |
Cebrary® Prostate Cancer Organoid Growth Medium (Human) 前列腺癌类器官生长培养基 |
41438ES |
|
抗生素 |
Antimicrobial agent for Organoids 类器官专用抗生素 |
40613ES |
|
类器官专用润洗液 |
Cebrary® Organoid Rinsing Solution 类器官专用润洗液 |
41451ES |
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培养基添加剂 |
NSC-27 supplement, serum free, 50X 无血清 NSC-27 添加剂,等同于B-27 |
60703ES |
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小分子化合物 |
53006ES |
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PGE2 |
60810ES |
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|
A83-01 |
53002ES |
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|
N-Acetylcysteine |
53849ES |
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|
Nicotinamide |
51402ES |
|
|
SB-202190 |
53005ES |
|
|
细胞因子 |
Recombinant Human Noggin Protein,His Tag 重组人Noggin蛋白 |
92528ES |
|
Recombinant Human EGF Protein,hFc Tag |
92719ES |
|
|
Recombinant Human FGF-10/KGF-2 Protein 重组人成纤维细胞生长因子-10 |
91306ES |
|
|
Recombinant Human bFGF/FGF-2 Protein 重组人碱性成纤维细胞生长因子 |
91330ES |
|
|
Recombinant Human RSPO1/R-spondin-1 Protein 重组人RSPO1蛋白 |
92278ES |
|
|
细胞消化液 |
Perf Cell Tryzyme™ Express 酶 (1X),无酚红 |
40135ES |
参考文献:
Drost J, Karthaus WR, Gao D, et al. Organoid culture systems for prostate epithelial and cancer tissue. Nat Protoc. 2016;11(2):347-358. doi:10.1038/nprot.2016.006





