Questo protocollo fornisce una procedura dettagliata per generare sferoidi stabili degli isolotti pancreatici murini, e metodi dettagliati per la colorazione, la pulizia e il montaggio 3D, adattati alla loro piccola dimensione.
Articolo metodologico
Questo protocollo fornisce una procedura dettagliata per generare sferoidi stabili degli isolotti pancreatici murini, e metodi dettagliati per la colorazione, la pulizia e il montaggio 3D, adattati alla loro piccola dimensione.
Questo protocollo dettaglia un metodo ottimizzato per la produzione di piccoli sferoidi stabili, la loro coltura e l'imaging 3D, per lo studio delle interazioni endoteliali e delle cellule β produttrici di insulina in un modello 3D di isolotti pancreatici. Gli sferoidi da 150-200 μm, che rispecchiano la gamma più bassa di dimensioni degli isolotti, sono stati preparati da un rapporto selezionato che combina 1 cellula endoteliale intra-isolotta (cellule MS-1) a 20 cellule secretrici di insulina (β-TC-6). Sono dettagliate le sfide di colorazione, pulizia e montaggio di piccoli sferoidi e il loro attacco tramite l'uso dell'agarosio a basso punto di fusione e la tecnica di pulizia CUBIC, oltre a punti chiave per un'analisi efficiente della struttura 3D con diverse sonde. I dati indicano che NTPDASI-ectonucleotidasi 3 non colocalizza con l'insulina nel modello sferoide, suggerendo livelli di maturità e funzionalità variabili di β-TC6 e che la procedura completa può essere applicata anche a isolotti pancreatici isolati, con chiara sondaggio dei vasi intra-isolotti. Questi risultati sottolineano l'efficacia del protocollo di imaging 3D nel rivelare l'organizzazione complessa delle cellule pancreatiche e le interazioni all'interno del modello dell'isolot.
Il trapianto di isoli pancreatici è spesso complicato da una reazione infiammatoria istantanea mediata dal sangue (IBMIR), che danneggia significativamente le cellule endoteliali intra-isole (IEC) con un impatto sulla perfusione e sulla funzione dell'innesto. A lungo termine, una massa ridotta di isolotti funzionali e la perdita dell'indipendenza insulinica sono descritte nei pazienti, 4 anni dopo iltrapianto. Sebbene siano stati sviluppati modelli murini o ratti di trapianto di isolotti, mancano modelli standardizzati per indagare bersagli farmacologici per il precondizionamento degli isolotti, particolarmente rilevanti nel contesto dei danni indotti da innesti guidati da citochinedall'IBMIR. In effetti, un costrutto sferoideo è particolarmente adatto per l'identificazione di nuovi bersagli farmacologici e la valutazione di molecole citoprotettive contro disfunzioni cellulari indotte da citochine. Inoltre, offre un approccio alternativo per limitare l'uso di modelli animali di diabete di tipo 1 e trapianti di isolotti.
Trovare le condizioni appropriate per la colorazione, lo sgombero ottico e le condizioni di montaggio per piccoli sferoidi di dimensioni di isolotti rimane una sfida. In letteratura, pochissimi studi descrivono la manipolazione di piccoli sferoidi e le loro caratteristiche strutturali chiave. La difficoltà deriva anche dalla necessità di bilanciare la penetrazione dei tessuti, la conservazione del segnale e l'integrità strutturale mantenendo al contempo la natura delicata di queste strutture cellulari 3D in miniatura. Inoltre, i metodi convenzionali di colorazione spesso faticano a ottenere un'etichettatura uniforme degli sferi. Questo problema è aggravato dall'organizzazione cellulare densa, che può ostacolare la diffusione dei reagenti a causa della penetrazione limitata di anticorpi ecoloranti 3,4. Infine, il processo di pulizia ottica, cruciale per ridurre il fondo di diffusione della luce e migliorare la profondità di immagigine, deve essere ottimizzato con cura per evitare di disturbare la struttura dello sferoide o alterare le proprietàbiologiche 5.
Montare piccoli sferoidi per la microscopia 3D rappresenta un'altra sfida. I mezzi di montaggio tradizionali potrebbero non fornire un supporto adeguato a queste strutture delicate, potenzialmente portando alla loro deformazione o collasso durante l'imaging. Inoltre, l'adattamento dell'indice di rifrazione necessario per una qualità ottimale dell'imaging deve essere controllato con precisione per garantire una visualizzazione accurata in tutta la profondità dellosferoide 6,7. Lo sviluppo di protocolli adattati a piccoli sferoidi è ulteriormente complicato dalla diversità di tipi cellulari e dalle condizioni sperimentali utilizzate nelle colturesferoidi 3. Infine, la necessità di approcci specializzati per mantenere l'integrità di più popolazioni cellulari durante i processi di colorazione e eliminazione è fondamentale per la valutazione delle risposte cellulari.
Per affrontare le sfide specifiche dello studio dello stress mediato da IBMIR, è stato progettato un modello sferoide a 2000 cellule, combinando IEC murina e cellule β secernente insulina, con un rapporto di 1:20 di cellule IEC a β simili a quello osservato in un isolotto pancreatico. Inoltre, esperimenti precedenti hanno stabilito che la struttura mantiene la vitalità per 96 ore, fornendo così un modello 3D fisiologicamente rilevante per l'osservazione di risposte cellulari indotte da stress brevi (intervalli di ore) o più lunghe (giorni) e la loro modulazione farmacologica. Il modello sferoideo è costituito da cellule endoteliali intra-isole murine MS-1, caratteristiche della microvascolatura dell'isolotto e cellule costitutive secernente di insulina β, β-TC-68. È stato progettato per imitare da vicino la gamma di dimensioni più piccola degli isolotti pancreatici (50-200 μm di diametro) e il loro numero mediodi cella 9.
Viene riportata una nuova metodologia di raccolta e colorazione specificamente ottimizzata per la manipolazione di piccoli sferoidi (150-200 μm di diametro), consentendo una penetrazione ottimale di coloranti fluorescenti e anticorpi in tutta la struttura sferoidea e un minimo di background. Il protocollo incorpora una procedura di montaggio che utilizza agarosio a basso punto di fusione (LMPA) per fornire un supporto strutturale delicato a sferoidi delicati, consentendo al contempo un abbinamento ottimale dell'indice di rifrazione. LMPA è una forma modificata di agarosio con gelificazione ridotta (circa 27 °C) e temperatura di fusione (circa 65 °C) che preserva l'integrità del campione durante l'incasionamento e crea una matrice otticamente chiara con autofluorescenzaminima 4,6. Infine, il metodo cleared unobsted brain/body imaging and computational analysis (CUBIC)10 viene impiegato per la pulizia ottica, al fine di consentire la massima visualizzazione delle strutture interne e la preservazione dell'integrità delle delicate interazionicellula-cellula 5,6,10.
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
L'uso del tessuto pancreasico umano e tutti i protocolli sperimentali sono stati approvati dal Ministero dell'Istruzione Superiore e della Ricerca del governo francese (Direzione Generale per la Ricerca e l'Innovazione, Unità Bioetica) e registrati con il numero DC-2019-3439. Il consenso informato veniva ottenuto da tutti i tutori legali dei soggetti.
1. Preparazione degli sferoidi
NOTA: La linea IEC murina MS-1 e la linea cellulare β-pancreatica murina β-TC6 sono state coltivate simultaneamente per ottenere una quantità cellulare sufficiente per la coltura degli sferoidi. Gli MS-1 sono stati colti in fiaschette a cellule aderenti T75 in un mezzo ad alto contenuto di glucosio DMEM contenente 4,5 g/L di glucosio, con il 5% di siero fetale bovino e 1% di Penicillina/Streptomicina in un'atmosfera umida a 37 °C. I passaggi sono stati eseguiti alla confluenza (2 giorni di coltura) dopo il distacco utilizzando Tripsina EDTA 1x e tre lavaggi in soluzione Hank Balanced (HBSS). β-TC6 sono state colte in T75 per cellule aderenti difficili in un mezzo DMEM ad alto contenuto di glucosio contenente 4,5 g/L di glucosio, con 15% di siero fetale bovino e 1% di penicillina/streptomicina in un'atmosfera umida a 37 °C. I passaggi sono stati eseguiti alla confluenza β-TC6 (coltura di 10 giorni) dopo il distacco con Tripsina EDTA 1x e 3 lavaggi in soluzione Hank Balanced (HBSS).
2. Raccolta e colorazione degli sferoidi
3. Preparazione della soluzione
4. Montaggio e liberazione ottica
5. Imaging
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Per valutare l'efficacia dell'etichettatura e dello clearing ottico, diversi modelli sono stati sottoposti allo stesso protocollo e successivamente fissi (Figura 1). Sferoidi con rapporti di 1 IEC a 20 celle di β e da 1 IEC a 50 β sono stati coltivati secondo il metodo sopra descritto. Da notare che il rapporto 1 IEC per 20 cellule β approssima quello di un isolotto pancreatico umano. L'uso del blu di tripano per colorare gli sferoidi disturbati ha confermat...
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
È stato sviluppato un modello sferoideo che incorpora cellule murine IEC MS-1 e β murine β-TC6, imitando la struttura tridimensionale degli isolotti pancreatici. Questo modello è adatto all'analisi della disfunzione IEC indotta dallo stress in 72 ore e del suo impatto sulla vitalità e funzione delle β cellule, con rilevanza per la ricerca sui trapianti di isolini. È importante sottolineare che lo sferoide costituito da cellule murine era omogeneo per natura e con una rilevante linea endo...
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Gli autori dichiarano di non avere conflitto di interessi
Gli autori sono debitori a Pascal Kessler, della piattaforma di imaging PICSTRA, per l'assistenza esperta nella microscopia a disco rotante e nell'estrazione dei dati grezzi di etichettatura dallo stack Z. Gli autori desiderano riconoscere il gentile dono degli isolotti umani purificati da parte del dott. W. Bietiger, del dott. A. Langlois e del dottor K. Bouzakri del Centro Europeo per lo Studio del Diabete (CEED, Strasburgo, Francia)
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| µ-piastra a 24 pozzi Nero ID 14 mm | IBIDI | 82426 | |
| AggreWell 800 (24 pozzi) | StemCell | 34815 | |
| Soluzione antiaderente per risciacquare | StemCell | 7010 | |
| Anticorpi anti-CD31 [P2B1] | abcam | ab24590 | Concentrazione finale 2.2 & micro; g/mL |
| Anti-Integrina e beta; 1 Anticorpo, clone MB1.2 | Merck | MAB1997 | Concentrazione finale 1,43 & micro; g/mL |
| Fiaschetta per colture cellulari, T-75, superficie, superficie : Cell+, tappo filtro | Sarstedt | 83.3911.302 | β-TC6 cultura |
| Fiaschetta per coltura cellulare, T-75, superficie: Standard, tappo a vite a 2 posizioni | Sarstedt | 83.3911.02 | Cultura MS-1 |
| Dicloridrato DAPI | Thermofisher, | D1306 | Concentrazione finale 2 & micro; g/mL |
| Dimetilsolossido | Sigma | D8418-250ML | |
| DMEM, glucosio alto, GlutaMAX e trade; Integratore, piruvato | Thermofischer scientific | 31966047 | |
| Dulaglutide | |||
| Dulaglutide | Lilly | Penna Trulicity 1,5 mg | |
| Siero bovino fetale | Biowest | S1810-500 | |
| Glicina | Sigma | G7126-1KG | |
| Anticorpo secondario anti-porcellino d'India capra (H+L) Altamente adsorbito incrociatato, Alexa Fluor & trade; 555 | Termofischer | A21435 | Concentrazione finale 2 & micro; g/mL |
| Anticorpo secondario altamente adsorbito incrociato per capre IgG (H+L), Alexa Fluor & trade; 488 | Termofischer | A-11029 | Concentrazione finale 2 & micro; g/mL |
| Anticorpo secondario anti-coniglio (H+L) per capre, Alexa Fluor & trade; 633 | Termofischer | A-21071 | Concentrazione finale 2 & micro; g/mL |
| Anticorpo secondario anti-ratto IgG (H+L) adsorbito incrociato per capra, Alexa Fluor & trade; 555 | Termofischer | A21434 | Concentrazione finale 2 & micro; g/mL |
| Siero per capre | Sigma | S26-100ML | |
| HBSS senza calcio e senza calcio magnesio e nbsp; & Rosso fenolo | Corning | 21-022-CV | |
| Insulina (C27C9) MAb del coniglio | Segnalazione cellulare | 3014S | Concentrazione finale 0,66 e micro; g/mL |
| Isolotti pancreati umani isolati | Centro Europeo e Acuto; en d'Etude du Diabete (CeeD) | Un gentile regalo del dottor Karim Bouzakri. Grado clinico, isolato secondo le linee guida. | |
| Bassa temperatura di gelificazione Agarose | Merck | A9414-10G | |
| Celle MS-1 | ATCC | CRL-2279 | |
| Soluzione di paraformaldeide, 4% in PBS 1x | Fischer scientifico | 15670799 | |
| PBS 10x | Euromedex | ET330-A | Diluito 1x in acqua ultrapura di qualità da laboratorio |
| Penicillina-Streptomicina | PAN Biotech | P06-07100 | |
| Anticorpi anti-porcellino policlonale NTPDdase 3 per porcellino d'India & nbsp; | mN3-1CI4; mN3-2C (I4,I5); mN3-3C(I4,I5) | https://ectonucleotidases-ab.com/Antibodies.php | Diluizione 1:1000 |
| Quadrol/N,N,N′,N′-Tetrakis(2-Idrossipropile) etilediamina | Sigma | 122262-1L | |
| Disco rotante Olympus IXplore SPIN | Olympus Scientific Solutions | ||
| Saccarosio per la biologia molecolare | Sigma | S0389-1KG | |
| Triton X-100 Grado di Laboratorio di Bioqualità | Euromedex | 2000-A | |
| Tripsina/EDTA (10 volte) | PAN Biotech | P10-025100 | |
| Preadolescente-20 | Euromedex | // | |
| Urea | Sigma | U-5128 | |
| Celle β-TC6 | ATCC | CRL-11506 |
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Richiedi il permesso di riutilizzare il testo o le figure di questo articolo JoVE
Richiedi permesso