פרוטוקול זה מתאר את הבידוד של תאי אנדותל עכבר מלבלב שלם.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
פרוטוקול זה מתאר את הבידוד של תאי אנדותל עכבר מלבלב שלם.
הלבלב הוא איבר חיוני לשמירה על איזון מטבולי בגוף, בין היתר בשל ייצורו של הורמונים מטבוליים כגון אינסולין וגלוקגון, כמו גם אנזימי עיכול. הלבלב הוא גם איבר מאוד וסקולרי, תכונה הקלה על ידי הרשת המורכבת של נימי הלבלב. רשת נימים נרחבת זו מורכבת מתאי אנדותל בעלי הגנה גבוהה (ECs) החשובים להתפתחות הלבלב ולתפקודו. לפיכך, תפקוד לקוי של ECs יכול לתרום לזה של הלבלב במחלות כמו סוכרת וסרטן. לכן, חקר הפונקציה של ECs הלבלב (pECs) חשוב לא רק להבנת הביולוגיה של הלבלב, אלא גם לפיתוח הפתולוגיות שלה. מודלים של עכברים הם כלים יקרי ערך לחקר מחלות מטבוליות ומחלות לב וכלי דם. עם זאת, לא היה פרוטוקול מבוסס עם פרטים מספיקים המתוארים לבידוד של pECs עכבר בשל האוכלוסייה הקטנה יחסית של ECs ואנזימי העיכול השופעים שעלולים להשתחרר מרקמת acinar שיכול להוביל נזק לתאים, ולכן, תפוקה נמוכה. כדי להתמודד עם אתגרים אלה, פיתחנו פרוטוקול להעשרה ושחזור של pECs בעכברים, המשלב דיסוציאציה פיזיקלית וכימית עדינה וברירה בתיווך נוגדנים. הפרוטוקול המוצג כאן מספק שיטה חזקה לחילוץ ECs שלמים וברי קיימא מכל לבלב העכבר. פרוטוקול זה מתאים לבדיקות מרובות במורד הזרם וניתן להחיל אותו על דגמי עכברים שונים.
הלבלב, המפתח לשליטה מטבולית והומאוסטזיס, הוא איבר מאוד וסקולרי. הלבלב יש פונקציות אנדוקריניות ואקסוקריניות, שליטה על הרגולציה של גלוקוז בדם אנזימי עיכול, בהתאמה. שני תאים אלה מחוברים יחד על ידי רשת נרחבת של כלי דם הלבלב, המאפשרים החלפה והובלה של חמצן, הורמונים ואנזימים. באופן קריטי, רשת נימים צפופה זו חודרת לאי לנגרהנס, אשכול של תאים מווסתים הורמונים בתוך הלבלב האחראי על תפקודו האנדוקריני, המורכב מתאי אלפא מפרישי גלוקגון (α), תאי בטא מפרישי אינסולין (β) ותאי דלתא מפרישי סומטוסטטין (δ) 1,2. למרות שהאיים מהווים רק 1-2% ממסת הלבלב, הם מקבלים 20% מזרימת הדם הכוללת3, מה שמדגיש את החשיבות של כלי הדם של האיונים. נימי הלבלב מורכבים בעיקר מתאי אנדותל בעלי fenestrated גבוהה (ECs), המוקפים בפריציטים ציורי קיר. ECs נימים אלה ממלאים תפקיד חיוני בהתפתחות האיונים, בהבשלתם ובתפקודם (דיס), ויוצרים שיחות צולבות אינטימיות עם תאים אנדו-סוקרינים ואקסוקריניים שונים4 (איור 1).
הפרעות אנדותל נצפו הן בסוכרת מסוג 1 והן בסוכרת מסוג 2, המצבים השכיחים ביותר הנגרמים על ידי תפקוד לקוי של אי הלבלב 5,6. גם צפיפות כלי הדם וגם המורפולוגיה של האיונים ניתנים לשינוי בסוכרת7. יתר על כן, סרטן הלבלב, גידול אגרסיבי מאוד שיכול להתבטא גם כסוכרת, מאופיין בצפיפות כלי דם גבוהה עם זילוח ירוד8. בהתחשב בתפקידים המבניים והתפקודיים המרכזיים של ECs ברקמת לבלב נורמלית וחולה, יש צורך רלוונטי לחקור את pECs בפיתוח, פיזיולוגיה ופתולוגיה כדי לחשוף את המנגנונים המניעים בריאות או מחלות.
פרוטוקולים רבים פותחו לבידוד ECs ממורין שונים (למשל, מוח 9,10, ריאות11, לב12, כבד13, שרירי שלד14 ורקמות שומן15) ובני אדם (למשל, מוח16, רקמת שומן ויסצרלית17,18, עצבים היקפיים19, ריאות 20,21,22 ועורק מזנטרי 23) רקמות. פרוטוקולים אלה כוללים בדרך כלל שימוש בעיכול אנזימטי (למשל, על ידי collagenase, טריפסין24, dispase24,25, ו liberase26), ולאחר מכן שלב העשרה מבוסס נוגדנים. יתר על כן, פרוטוקולים אלה נוטים להסתמך על משכי עיכול ממושכים בריכוזים גבוהים של אנזימים עם תסיסה נמרצת ב-37°C (טבלה 1). בשל התכונות הייחודיות של הלבלב, כולל העובדה שהוא מכיל שפע של אנזימי עיכול אנדוגניים, לא ניתן ליישם פרוטוקולים קיימים אלה ישירות לבידוד pECs. ראשית, הרכב המטריצה החוץ תאית (ECM) של הלבלב שונה מרקמות אחרות. בעוד שקולגנאז משמש בדרך כלל לבידוד EC, ישנם תת-סוגים רבים עם יכולות דיסוציאציה ספציפיות לרקמות שונות, ולכן דורשים אופטימיזציה. שנית, וחיוני לבידוד pEC, שחרור והפעלה של אנזימים אנדוגניים בלבלב יכולים לעכב באופן משמעותי את תהליך הבידוד. לשם כך, יש לנקוט משנה זהירות כדי למזער את הקרע של תאי אצינר אקסוקריניים (המקור העיקרי של zymogens, proteases, ו RNase27), אשר יכול לגרום נזק נוסף לתאים ולגרום לכדאיות תאים נמוכה ולהשפיע על התאוששות כללית 27,28,29.
כדי להתמודד עם אתגרים אלה, התאמנו שיטות מפרוטוקולי בידוד קיימים של EC וקבענו פרוטוקול חדש המתאים לבידוד EC מלבלב עכברים. באופן ספציפי, אנו מתארים כאן זרימת עבודה (איור 2) באמצעות collagenase Type I (מיושם בדרך כלל עבור בידוד EC ריאות), טמפרטורות עיכול נמוכות יותר וללא תסיסה (כדי למנוע הפעלה של zymogens הלבלב), ותוספת DNase30,31,32 (כדי למנוע אפופטוזיס המושרה על ידי DNA ולשפר את כדאיות התא, ונוגדן עבור CD3133 (PECAM1, סמן פאן-EC). הפרוטוקול המתואר מייצר אוכלוסיות EC מבודדות מלבלב עכברים שניתן להשתמש בהן לפרופיל ביטוי גנים ולבדיקות חלבונים.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בידוד רקמות בוצע תחת פרוטוקול המחקר המאושר #17010 על ידי הוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים (IACUC) של מכון המחקר בקמן, עיר התקווה (דוארטה, קליפורניה, ארה"ב). כאן, אנו משתמשים Tie-2CreERT2; קו העכבר Rosa26-TdTomato ברקע C57BL/6 בגיל 8 - 12 שבועות. בשורה זו, ECs מסומנים עם TdTomato כאשר מושרה עם טמוקסיפן כפי שתואר קודם34. עם זאת, פרוטוקול זה יכול להיות מותאם לכל הגילאים של עכברים בוגרים עם גנוטיפים שונים ורקע גנטי שונה.
1. איסוף רקמות (זמן משוער: 1-2 שעות)
הערה: הערכת הזמן היא 15 דקות לכל חיה, מומלץ מקסימום 3 בעלי חיים מאוגמים לכל דגימות דיסוציאציה.
2. הכנת collagenase (זמן משוער: 15-30 דקות)
3. עיכול (זמן משוער: 40 דקות-1 שעות)
4. העשרת תאי אנדותל (EC) (זמן משוער: 2-3 שעות)
5. טיפוח pECs
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בעקבות פרוטוקול זה, ניתן לקבל כ 2 x 106 תאים חיים בעת איגום 3 לבלב עכבר, ו 750,000 תאים מלבלב עכבר יחיד. כדי לאמת את ההעשרה של EC, ביצענו את הניתוחים הבאים: 1) PCR כמותי: בהשוואה לדגימות הזרימה (FT) (כלומר, השברים שאינם קשורים לנוגדנים CD31), לשברי EC היו רמות גבוהות משמעותית של Pecam1 (קידוד CD31) ו - Kdr (קידוד VEGFR2), שני גנים של סמן EC33, ורמות נמוכות יותר של NK6 homeobox 1 (Nkx6.1), גורם שעתוק בתאים האנדוקריניים של הלבלב (איור 4A
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
במאמר זה נציג פרוטוקול להעשרה ובידוד של ה-pECs. בדומה לפרוטוקולי בידוד EC קודמים מרקמות או איברים אחרים, פרוטוקול זה מורכב משלושה תהליכים עיקריים, כלומר, דיסוציאציה פיזית, עיכול אנזימטי והעשרת EC מבוססת נוגדנים. כדי להתמודד עם האתגרים הייחודיים בעיבוד הלבלב, הצגנו מספר התאמות מרכזיות ושלבים קריטיים בפרוטוקול שלנו: 1) עיכול עדין של collagenase בצעד אחד עם זמן דגירה קצר, 2) תוספת של ריכוז גבוה יותר של DNase ומעכב טריפסין כדי למזער זיהום DNA ועיכול אנזימים אנדוגניים, אשר יכול להפריע לקשירת ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין מה לחשוף.
המחברים מודים לד"ר בריאן ארמסטרונג מ-City of Hope, ולמינדי רודריגז מאוניברסיטת קליפורניה בריברסייד על הסיוע הטכני. מחקר זה מומן בחלקו על ידי מענקים מה-NIH (R01 HL145170 ל-ZBC), קרן אלה פיצג'רלד (ל-ZBC), עיר התקווה (Arthur Riggs Diabetes Metabolism and Research Institute Innovation Award) ומענק EDU4-12772 של המכון לרפואה רגנרטיבית של קליפורניה (ל-AT). המחקר שדווח בפרסום זה כלל עבודה שבוצעה במיקרוסקופ אור והדמיה דיגיטלית בתמיכת המכון הלאומי לסרטן של ה- NIH תחת פרס מספר P30CA033572. איור 1 ואיור 2 נוצרו באמצעות BioRender.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 1.5 מ"ל eppendorf | ארה"ב מדעי | 1615-5500 | |
| צלחת 10 ס"מ | Genesee Scientific | 25-202 | |
| 25G מחטים | BD | 305145 | |
| 2X Taq Pro אוניברסלי SYBR qPCR Master Mix | Vazyme | Q712-03-AA | |
| 5 מ"ל eppendorf | Thermo Fisher | ||
| 14282300 צלחת 6 בארות | גריינר ביו-וואן | 07-000-208 | |
| 70 ומיקרו; m מסננת | פישר | 22-363-548 | |
| אנטי-CD31-ביוטין | Miltenyi Biotech | REA784 | |
| סרום בקר אלבומין מטופל בהלם חום | פישר | BP1600-100 | |
| CaCl2 | Fisher | BP510 | |
| צנטריפוגה | אפנדורף | ||
| קולגן סוג 1, מעור עגל | סיגמא אולדריץ'& נ.ב.פ; | C9791 | מגיב מצורף בפרוטוקול |
| קולגנאז סוג 1 | וורת'ינגטון ביו | LS004197 | |
| רוזנת מונה תאים אוטומטי | תרמו פישר | ||
| DAPI | תרמו פישר | D1306 | אימונופלואורסצנציה |
| אזמל בטיחות חד פעמי | Myco Instrumentation | 6008TR-10 | |
| DNAse I | רוש | 260913 | |
| D-PBS (Ca2+, Mg2+) | תרמו פישר | ||
| אתנול | פישר | BP2818-4 | |
| סרום בקר עוברי | פישר | 10437028 | |
| אינקובטור | נשמר ב-37 מעלות; C 5% CO2 | ||
| LS עמודות | Miltenyi Biotech | 130-042-401 | |
| M199 | Sigma | M2520-1L | |
| MACS MultiStand עם מפריד QuadroMACs | Miltenyi Biotech | 130-042-303 | |
| בינוני 199 | סיגמא אולדריץ' | M2520-10X | |
| מיקרו-חרוזים אנטי ביוטין | Miltenyi Biotech | 130-090-485 | |
| מיקרוסקופ | Leica | להערכת מורפולוגיה של תאים | |
| קורנינג | מים בדרגה מולקולרית | 46-000-CM | |
| NaCl | Fisher | S271-1 | |
| ניו ברונסוויק Innova 44/44R שייקר אורביטלי | Eppendorf | ||
| PECAM1 (CD31) נוגדן | Abcam | ab56299 | אימונופלואורסצנטי |
| PECAM1 (CD31) נוגדן | R& D Systems | AF3628 | |
| פוספט חוצץ מלח (10X) (ללא Ca2+, ללא Mg2+) | Genesee Scientific | 25-507-XB | |
| פריימר 36B4 עכבר קדימה | IDT | AGATTCGGGATATGCTGTTGGC | |
| פריימר 36B4 עכבר Revese | IDT | TCGGGTCCTAGACCAGTGTTC | |
| פריימר Kdr עכבר קדימה | IDT | TCCAGAATCCTCTCTCCATGC | |
| פריימר Kdr עכבר הפוך | IDT | AAACCTCCTGCAAGCAAATG | |
| פריימר Nkx6.1 עכבר הפוך | IDT | CACGGCGGACTCTGCATCACTC | |
| פריימר Nxk6.1 עכבר קדימה | IDT | CTCTACTTTAGCCCCAGCG | |
| פריימר PECAM1 עכבר קדימה | IDT | ACGCTGGTGCTATGCAAG | |
| פריימר PECAM1 עכבר הפוך | IDT | TCAGTTGCTGCCCATCATCA | |
| RNase ZAP | Thermo Fisher | AM9780 | |
| RNase מים ללא Takara | RR036B | ||
| מלקחיים ארוכים סטריליים 12 אינץ' | FST | 91100-16 | |
| מלקחיים עדינים סטריליים | FST | 11050-10 | |
| מספריים עדינים סטריליים | FST | 14061-11 | |
| כלי תרבית רקמות 2 ס"מ | Genesee Scientific | 25-260 | |
| TRIzol מגיב | פישר | 15596018 | |
| טריפן בלו | קורנינג | MT25900CI | |
| מעכב טריפסין | Roche | 10109886001 | |
| Tween-20 | |||
| VE-Cadherin Antibody | Abcam | ab33168 | אימונופלואורסצנטי |
| אמבט מים |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.