Ce protocole fournit une procédure détaillée pour générer des sphéroïdes stables des îlots pancréatiques murins, ainsi que des méthodes détaillées pour la coloration, le nettoyage et le montage en 3D, adaptées à leur petite taille.
Article de méthode
Ce protocole fournit une procédure détaillée pour générer des sphéroïdes stables des îlots pancréatiques murins, ainsi que des méthodes détaillées pour la coloration, le nettoyage et le montage en 3D, adaptées à leur petite taille.
Ce protocole détaille une méthode optimisée pour la production de petits sphéroïdes stables, leur culture et l’imagerie 3D, pour l’étude des interactions endothéliales et cellules β productrices d’insuline dans un modèle 3D des îlots pancréatiques. Les sphéroïdes de 150 à 200 μm, reflétant la plage la plus basse de tailles d’îlots, ont été préparés à partir d’un rapport sélectionné combinant 1 cellule endothéliale intra-îlot (cellules MS-1) à 20 cellules sécrétentes d’insuline (β-TC-6). Les défis de coloration, de défrichage et de montage des petits sphéroïdes ainsi que leur montage par l’utilisation de l’agarose à faible point de fusion et la technique de dégagement CUBIC sont détaillés, ainsi que des points clés pour une analyse efficace de la structure 3D avec différentes sondes. Les données indiquent que la NTPDASE-ectonucléotidase 3 ne colocalise pas avec l’insuline dans le modèle sphéroïde, suggérant des niveaux de maturité et de fonctionnement variables de β-TC6, et que la procédure complète peut également être appliquée aux îlots pancréatiques isolés, avec une sonde claire des vaisseaux intra-îlots. Ces résultats soulignent l’efficacité du protocole d’imagerie 3D pour révéler l’organisation complexe des cellules pancréatiques et les interactions au sein du modèle des îlots.
La transplantation des îlots pancréatiques est souvent compliquée par une réaction inflammatoire instantanée médiée par le sang (IBMIR), qui endommage significativement les cellules endothéliales intra-îlots (CEI) avec un impact sur la perfusion et la fonction des greffons. À long terme, une masse réduite d’îlots fonctionnels et la perte d’indépendance insulinique sont décrites chez les patients, 4 ans après latransplantation 1. Bien que des modèles de greffe d’îlots chez murs ou rats aient été développés, des modèles standardisés pour étudier des cibles pharmacologiques pour le pré-conditionnement des îlots, particulièrement pertinents dans le contexte des dommages des greffons induits par les cytokines par l’IBMIR, font défaut2. En effet, une construction sphéroïde est particulièrement adaptée à l’identification de nouvelles cibles pharmacologiques et à l’évaluation des molécules cytoprotectrices contre la dysfonction cellulaire induite par les cytokines. De plus, il propose une approche alternative pour limiter l’utilisation de modèles animaux de diabète de type 1 et la transplantation d’îlots.
Trouver des teintures appropriées, un dégagement optique et des conditions de montage pour les petits sphéroïdes d’une gamme d’îlots reste un défi. Dans la littérature, très peu d’études décrivent la manipulation des petits sphéroïdes et leurs caractéristiques structurelles clés. La difficulté découle également de la nécessité d’équilibrer la pénétration tissulaire, la préservation du signal et l’intégrité structurelle tout en maintenant la nature délicate de ces structures cellulaires miniatures en 3D. De plus, les méthodes de coloration conventionnelles peinent souvent à obtenir un étiquetage uniforme des sphéroïdes. Ce problème est aggravé par l’organisation cellulaire dense, qui peut freiner la diffusion des réactifs en raison de la pénétration limitée des anticorps et descolorants 3,4. Enfin, le processus de clairipage optique, crucial pour réduire la diffusion de la lumière en fond et améliorer la profondeur d’imagerie, doit être soigneusement optimisé pour éviter de perturber la structure du sphéroïde ou de modifier les propriétésbiologiques 5.
Monter de petits sphéroïdes pour la microscopie 3D présente un autre défi. Les milieux de montage traditionnels peuvent ne pas fournir un support adéquat à ces structures délicates, ce qui pourrait entraîner leur déformation ou leur effondrement lors de l’imagerie. De plus, l’appariement de l’indice de réfraction nécessaire pour une qualité d’imagerie optimale doit être contrôlé avec précision afin d’assurer une visualisation précise sur toute la profondeur dusphéroïde 6,7. Le développement de protocoles adaptés aux petits sphéroïdes est encore compliqué par la diversité des types cellulaires et des conditions expérimentales utilisées dans les culturessphéroïdes 3. Enfin, la nécessité d’approches spécialisées pour maintenir l’intégrité de plusieurs populations cellulaires tout au long des processus de coloration et de dégagement est cruciale pour l’évaluation des réponses cellulaires.
Pour relever les défis spécifiques de l’étude du stress médié par IBMIR, un modèle sphéroïde de 2000 cellules a été conçu, combinant IEC murien et cellules β sécréteurs d’insuline, avec un ratio de 1:20 de cellules IEC à β cellules similaire à celui observé dans un îlot pancréatique. De plus, des expériences antérieures ont établi que la structure maintient sa viabilité pendant 96 heures, fournissant ainsi un modèle 3D physiologiquement pertinent pour l’observation des réponses cellulaires induites par le stress (jours) ou plus courtes (heures) et leur modulation pharmacologique. Le modèle sphéroïde est constitué de cellules endothéliales intra-îlots murines MS-1, des caractéristiques de la microvascularisation des îlots et des cellules constitutives sécrétant de l’insuline β, β-TC-68. Il a été conçu pour imiter de près la plus petite plage de dimensions des îlots pancréatiques (50-200 μm de diamètre) et leur numéro moyen decellule 9.
Une nouvelle méthodologie de récolte et de coloration spécifiquement optimisée pour la manipulation de petits sphéroïdes (150-200 μm de diamètre) est rapportée, permettant une pénétration optimale des colorants fluorescents et des anticorps dans toute la structure sphéroïde tout au long de la structure sphéroïde et un fond minimal. Le protocole intègre une procédure de montage utilisant de l’agarose à faible point de fusion (LMPA) pour fournir un soutien structurel doux aux sphéroïdes délicats tout en permettant une correspondance optimale de l’indice de réfraction. La LMPA est une forme modifiée d’agarose avec une gélification réduite (environ 27 °C) et une température de fusion (environ 65 °C) qui préserve l’intégrité de l’échantillon lors de l’inclusion et crée une matrice optiquement claire avec une autofluorescenceminimale 4,6. Enfin, la méthode claire et non obstruée d’imagerie cerveau/corps et d’analyse computationnelle (CUBIC)10 est utilisée pour le nettoyage optique afin de permettre une visualisation maximale des structures internes et la préservation de l’intégrité des interactions délicates entre cellules 5,6,10.
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L’utilisation du tissu pancréatique humain et tous les protocoles expérimentaux ont été approuvés par le Ministère de l’Enseignement supérieur et de la Recherche du gouvernement français (Direction générale de la Recherche et de l’Innovation, Unité de Bioéthique) et enregistrés sous le numéro DC-2019-3439. Le consentement éclairé était obtenu des tuteurs légaux de tous les sujets.
1. Préparation des sphéroïdes
REMARQUE : La lignée IEC murine MS-1 et la lignée cellulaire β-pancréatique murine β-TC6 ont été cultivées simultanément afin d’obtenir une quantité cellulaire suffisante pour la culture sphéroïde. Les MS-1 ont été cultivés dans des flasques à cellules adhérentes T75 dans un milieu DMEM à haute glycémie contenant 4,5 g/L de glucose, avec 5 % de sérum bovin fœtal et 1 % de pénicilline/streptomycine dans une atmosphère humide à 37 °C. Les passages ont été réalisés à la confluence (2 jours de culture) après décollement à l’aide de Trypsine EDTA 1x et trois lavages dans une solution Hank Balanced (HBSS). β-TC6 ont été cultivés en T75 pour des cellules adhérentes difficiles dans un milieu DMEM à glucose élevé contenant 4,5 g/L de glucose, avec 15 % de sérum bovin fœtal et 1 % de pénicilline/streptycine dans une atmosphère humide à 37 °C. Les passages ont été réalisés à la confluence β-TC6 (culture de 10 jours) après décollement par Trypsine EDTA 1x et 3 lavages dans une solution Hank Balanced (HBSS).
2. Récolte et coloration des sphéroïdes
3. Préparation de la solution
4. Montage et dégagement optique
5. Imagerie
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Pour évaluer l’efficacité du marquage et de l’élimination optique, plusieurs modèles ont été soumis au même protocole puis fixés (Figure 1). Des sphéroïdes avec des rapports de 1 IEC pour 20 cellules de β et de 1 IEC pour 50 cellules de β ont été cultivés selon la méthode décrite ci-dessus. À noter, le ratio de 1 IEC pour 20 cellules de β s’apparente à celui d’un îlot pancréatique humain. L’utilisation du bleu de trypan pour colorer les sphéroïdes perturbés ...
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Un modèle sphéroïde incorporant la CEI murine MS-1 et les cellules β murines β-TC6 a été développé en imitant la structure tridimensionnelle des îlots pancréatiques. Ce modèle convient à l’analyse du dysfonctionnement IEC induit par le stress sur 72 heures et de son impact sur la viabilité et la fonction des cellules β, avec une pertinence pour la recherche sur la transplantation d’îlots. Il est important de noter que le sphéroïde constitué de cellules murines était homogène par nature e...
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Les auteurs déclarent qu’ils n’ont aucun conflit d’intérêts
Les auteurs doivent beaucoup à Pascal Kessler, de la plateforme d’imagerie PICSTRA, pour son assistance experte lors de la microscopie à disque tournant et de l’extraction des données brutes d’étiquetage de la pile Z. Les auteurs souhaitent saluer le généreux cadeau des îlots humains purifiés par le Dr W. Bietiger, le Dr A. Langlois et le Dr K. Bouzakri du Centre européen d’étude du diabète (CEED, Strasbourg, France)
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| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| µ-plaque 24 puits Noir ID 14 mm ; | IBIDI | 82426 | |
| AggreWell 800 (24 puits) | StemCell | 34815 | |
| Solution de rinçage anti-adhérence & nbsp ; | StemCell | 7010 | |
| Anticorps anti-CD31 [P2B1] | Abcam | ab24590 | Concentration finale 2,2 & micro ; g/mL |
| Anti-Intégrine & bêta ; 1 Anticorps, clone MB1.2 | Merck | MAB1997 ; | Concentration finale 1,43 & micro ; g/mL |
| Flasque de culture cellulaire, T-75, surface, surface ;: Cellul+, filtre capuchon | Sarstedt | 83.3911.302 | &beta ;-TC6 culture |
| Flasque de culture cellulaire, T-75, surface : standard, bouchon à vis à 2 positions | Sarstedt | 83.3911.02 | Culture MS-1 |
| Dihydrochlorure DAPI | Thermofisher, | D1306 | Concentration finale 2 & micro ; g/mL |
| Diméthyl Sulfoxyde ; | Sigma | D8418-250ML | |
| DMEM, glycémie élevée, GlutaMAX et commerce ; Supplément, pyruvate | Thermofischer scientifique | 31966047 | |
| Dulaglutide | |||
| Dulaglutide | Lilly | Stylo Trulicity 1,5 mg | |
| Sérum fœtal bovin | Biowest | S1810-500 | |
| Glycine | Sigma | G7126-1KG | |
| Anti-cochon d’Inde IgG (H+L) Anticorps secondaire fortement adsorbé croisé, Alexa Fluor & trade ; 555 | Thermofischer | A21435 | Concentration finale 2 & micro ; g/mL |
| Anticorps secondaire anti-souris (H+L) anti-souris hautement adsorbé par la chèvre, Alexa Fluor & trade ; 488 | Thermofischer | ; A-11029 | Concentration finale 2 & micro ; g/mL |
| Anti-IgG anti-lapin (H+L) Anticorps secondaire fortement adsorbé croisé, Alexa Fluor & trade ; 633 | Thermofischer | A-21071 | Concentration finale 2 & micro ; g/mL |
| Anticorps secondaire anti-Rat IgG (H+L) croisé adsorbé par chèvre, Alexa Fluor & trade ; 555 | Thermofischer | A21434 | Concentration finale 2 & micro ; g/mL |
| Sérum de chèvre | Sigma | S26-100ML | |
| HBSS sans calcium ni magnésium & nbsp ; & Phénol rouge | Corning | 21-022-CV | |
| Insuline (C27C9) Cancer du lapin | Signalisation cellulaire | 3014S | Concentration finale 0,66 & micro ; g/mL |
| Îlot pancréatique humain isolé ; | Centre Europé ; en d’Étude du Diabète (CeeD) | Cadeau gentil du Dr Karim Bouzakri. Grade clinique, isolé selon les directives. | |
| Agarose à basse température de gélification. | Merck | A9414-10G | |
| Cellules MS-1 | ATCC | CRL-2279 | |
| Solution de paraformaldéhyde, 4 % dans PBS 1x | Fischer scientifique | 15670799 | |
| PBS 10x | Euromedex | ET330-A | Dilué 1x dans de l’eau ultrapure de qualité laboratoire |
| Pénicilline-Streptomycine | PAN Biotech | P06-07100 | |
| Anticorps anti-NTPDase3 polyclonal de cochon d’Inde de souris ; | mN3-1CI4 ; mN3-2C (I4,I5) ; mN3-3C(I4,I5) ; | https://ectonucleotidases-ab.com/Antibodies.php | Dilution 1:1000 |
| Quadrol/N,N,N&prime ;,N&prime ;-Tetrakis(2-hydroxypropyl) éthylènidiamine ; | Sigma | 122262-1L | |
| Olympus IXplore à disque tournant & nbsp ; | Solutions Scientifiques Olympus | ||
| Saccharose pour la biologie moléculaire | Sigma | S0389-1KG ; | |
| Triton X-100 Qualité de laboratoire de bioqualité | Euromedex | 2000-A | |
| Trypsine/EDTA (10 fois) | PAN Biotech | P10-025100 | |
| Préadolescent-20 | Euromedex | // | |
| Urée | Sigma | U-5128 | |
| &bêta ;-cellules TC6 | ATCC | CRL-11506 |
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