肝細胞在體內執行多種代謝和調節過程,為了了解肝臟生理和疾病發展,科學家們可以通過分離和培養原代肝細胞,形成模擬體內肝臟行為的三維類器官。然而,分離原代肝細胞是非常具有挑戰性的工作。
傳統的流式分選儀的分選環境對這些脆弱的細胞來說可能過于苛刻,并可能導致分選后細胞存活率大幅下降,也可能因其難以消毒的流路和工作流程而導致細胞培養污染。然而,WOLF細胞分選儀通過可拋棄式無菌微流控技術解決了這些問題,整個分選流程在低(<2 psi)壓力下運行,以保持分選環境無菌和高細胞存活率。
在本文介紹的實驗中,合作實驗室分離了原代肝細胞,以評估倍體對增殖的影響。用WOLF和傳統的分選儀分選細胞,以確定哪種儀器分選的細胞能夠為未來的倍性研究提供更好的類器官形成和生長。倍性是指細胞含有的染色體組數量(N)會隨著年齡的增長而增加,可以抑制體內細胞復制的速度。肝細胞倍性水平差異很大,因此確定其對增殖的影響可以改善類器官模型的分選方法,并增加對肝臟生理學的理解。
根據倍體對肝細胞進行分類:首先根據其較低的FSC和BSC,將NPCs(異質性非實質細胞)排除在肝細胞門之外(下圖左)。每個Vybrant DyeCycle綠色峰表示基于DNA含量具有不同倍性的群體,根據不同的熒光強度對4N和8N峰進行分選,以評估兩種倍體細胞生長和類器官形成的差異。

通過細胞成像并將8N核大小與4N核大小進行比較來驗證WOLF分選的準確性。首先用DAPI對細胞進行染色,并在40倍下成像,以確定核直徑和面積。分選后倍體顯示,8N肝細胞核的直徑和面積通常比4N肝細胞核大兩倍。這證實了WOLF正確地分選和分離了4N和8N細胞。


通過BD FACSAria II分選的8N種群在第0代就顯示出真菌污染,無法與WOLF進行生長比較(下圖)。由于所有其他條件都是完全一致的,因此污染很可能是由BD分選儀引入的。

在傳代0中,在BD FACSAria II上分選的細胞沒有形成類器官,這可能是由于從惡劣的分選條件中分選的細胞受到了傷害(下圖)。但在WOLF上分選的細胞長成了類器官,其形態與之前實驗中分選前的肝細胞類器官相似。由于WOLF產生了預期的形態并且沒有污染,因此它被用于進一步評估倍性對增殖的影響。
4N肝細胞在分選后顯示出預期的“葡萄狀”結構,并在第一次傳代后繼續增殖。8N肝細胞在分選后仍保持單細胞簇,其融合度遠低于4N培養物(下圖)。

與BD FACSAria II不同,WOLF分選的細胞產生了高度融合和無菌的3D類器官。使用WOLF更能夠避免污染,因為它使用了可拋棄式芯片和管組,所以它的所有管路都是新的、無菌的。BD FACSAria II與大多數傳統分選儀一樣,使用無菌清潔但非無菌的固定管路,因此污染物可能會被引入。或者污染也可能來自露天環境,而WOLF可以裝在裝有HEPA過濾空氣的生物安全柜中,能夠避免大多環境污染。最終影響細胞存活率和類器官長成率可能是多種儀器因素:更高的分選壓力(20-70psi)、通過分選噴嘴施加的剪切力以及離開系統后經歷的減壓沖擊等,這些因素是傳統流式分選儀無法避免的。而WOLF采用的低壓(<2 psi)微流控分選原理能夠給細胞提供更溫和的分選環境,提高細胞分選的完整性和活率,而4N和8N細胞核測量也證實了WOLF流式分析的準確性。與4N細胞相比,8N細胞表現出減少的生長和3D類器官形成,表明高倍性肝細胞增殖更慢。總而言之,WOLF的無菌、高活性分選為研究肝細胞功能提供了一個新的實驗平臺,這些分選優勢也有利于其他與肝細胞一樣敏感的細胞類型的研究。

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