方法論記事

脂肪デポ固有のSca1の免疫磁気分離

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DOI：

10.3791/53890

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2016年8月11日

 , 
1Department of Internal Medicine, Division of Metabolism, Endocrinology and Diabetes, Biointerfaces Institute, University of Michigan

この記事について

サマリー

マウスの鼠径部(皮下)および性腺周囲(内臓)脂肪組織デポから間質血管画分(SVF)を分離し、それらの遺伝子発現とコラーゲン分解活性を評価するために必要な技術を紹介します。この方法には、免疫磁気細胞分離を用いたSca1高脂肪由来幹細胞(ASC)の濃縮が含まれます。

要約

脂肪由来幹細胞(ASC)の単離は、脂肪組織生物学、脂肪形成、および細胞外マトリックス(ECM)リモデリングの分野で重要な方法です。In vivoでは、原線維性コラーゲンからなるECMに富む環境が、肥満の進行と退行の際に脂肪組織を構造的にサポートします。マトリックスメタロプロテイナーゼ(MMP)によって媒介される生理学的ECMリモデリングは、脂肪組織のサイズと機能の調節に大きな役割を果たします1,2。生理的コラーゲン溶解性ECMリモデリングの喪失は、過剰なコラーゲン蓄積(組織線維症)、マクロファージ浸潤、そして最終的にはインスリン抵抗性を含む代謝恒常性の喪失につながる可能性があります3,4。遺伝子標的マウスモデルで脂肪組織の表現型の変化が観察された場合、in vitro研究のために脂肪デポから一次ASCを単離することは、ASCの機能調節における特定の遺伝子の役割を定義するための効果的なアプローチです。以下では、Sca1高ASCの免疫磁気分離を定義します。

概要

細胞抗原1（のSca1、またはLy6A / E）の幹第造血および間葉系幹細胞5,6によって発現される細胞表面マーカーとして同定されました。マウス脂肪デポから得られた脂肪組織の間質の血管画分（SVF）は、線維芽細胞、マクロファージ、血管内皮細胞、神経細胞、および脂肪細胞前駆細胞の7を含む細胞の異種集団です。脂肪細胞の前駆細胞、または脂肪由来幹細胞（ASCには）、コラーゲンが豊富な血管周囲の細胞外マトリックス（ECM）8内に存在する非脂質を含んだ細胞です。 CD34 +：のSca1 + 9とCD29 + -約SVFの50％は、系統陰性（林）として特徴付けられるのASC、から構成されています。 ; in vitroでの脂肪細胞分化が可能である脂肪細胞前駆細胞、 - CD24：これらの細胞のほとんどはのSca1 +ですしかし、細胞の一部のみ（SVFの0.08％）がのSca1を構成します +：増殖性およびin vivoの条件9で脂肪細胞に分化を完全に行うことができますCD24 +細胞。 CD24からCD24 +細胞を区別することなくのSca1 + SVFを使用しての潜在的な警告にもかかわらず-免疫細胞分離を使用して、貯蔵脂肪からのSca1 +のASCを、細胞を単離一次脂肪細胞前駆細胞の細胞自律的な表現型を決定するための効率的かつ実用的なアプローチです。

肥満および糖尿病の分野では、組織線維症及び炎症が2型糖尿病3の発達および維持において重要な役割を果たしています。最近、徳永ら 。 （VIS、または内臓）鼠径部（または皮下、SQ）およびperigonadal C57BL6 / J脂肪デポから分離されたのSca1 high細胞は、in vitro 10 で異なる遺伝子署名およびECMリモデリングを示すことが示されました。 MMP14（MT1-MMP）、膜 - トンの原型メンバーYPEマトリックスメタロプロテアーゼ（MMP）ファミリーは、コラーゲン分解活性の1を介して、白色脂肪組織（WAT）の開発を仲介します。

以下のプロトコルを使用して単離され、濃縮された細胞を用いて行ってもよいの実験例は、三次元培養、分化研究、コラーゲン分解アッセイ、およびRNA配列10,11を含みます。分解アッセイは、テロペプチド11,12の保全を確実にするために、酸抽出コラーゲンで行われるべきです。次のプロトコルが異なる脂肪デポからの一次血管間質細胞を分離し、免疫磁気細胞分離を用いて、脂肪細胞の前駆細胞を豊かにする方法を紹介します。細胞選別の有効性は、フローサイトメトリーを用いてとのSca1プロモーター 13によって駆動されるのSca1 +細胞においてGFPを発現するのSca1-GFPマウスを用いによって評価されます。

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プロトコル

倫理声明：動物の使用およびケアに関するミシガン大学委員会（UCUCA）は、実験動物の管理と使用に関する指針（実験動物研究所、国家研究評議会）に従い、すべての方法およびプロトコルを承認しました。マウスは、ミシガン大学の飼育に維持され、食料と水を自由に与え、12時間の明/暗サイクルで維持されています。

1.準備

  1. DMEM、10％FBS、1×P / S / G、および1×抗生物質/抗真菌剤で初代培養培地を準備します。これは、消化の前に組織を維持するために使用されます。 37ºCの水浴中にストックし、アリコートを置きます。
  2. 5匹までの、単離される脂肪パッドの種類ごとにHBSS（+カルシウム、+ Mg）を中に溶解させミリリットルの5mg /でタイプIIIコラゲナーゼ溶液の5ミリリットルを準備します。 10ミリリットルを作る、単一の遺伝子型からSQとVISを分離する際に、例えば、野生型および変異体SQとVIS場合、20ミリリットルを作ります。 7.4およびSTEにpHを調整しますフィルタを波立たせます。 50ミリリットルチューブに小分けし。光を避けて脇に置きます。
  3. 手術野を消毒するために70％エタノールを使用してください。拭うと青のパッドでカバーしています。青いパッドの上にいくつかのエタノールをスプレーしてください。
  4. 発泡スチロールの板に吸収パッドを突き止めるし、はさみでトリミングするために22 G針を使用してください。青いパッドの上にボードを設定し、解剖を開始するまで、別の青色のパッドでカバーした後、エタノールでパッドをスプレーします。
  5. 手術野に隣接するスタンドにエタノールと場所を持つ2つの50mlチューブを埋めます。エタノールにハサミやピンセットを置きます。
  6. 手術器具をエタノールを洗い流すためにPBSプラス1×抗抗持つ別の50ミリリットルチューブを埋めます。
  7. フードでは、各組織型のラベル60ミリメートルの料理とは、37ºCに温めた培養培地で満たします。手術領域に隣接するプレートを置きます。

皮下（SQ）脂肪パッドの2の単離

  1. イソフルランおよび気胸の過剰投与によりマウスを安楽死させます。
  2. 優しく70％エタノールでマウスをスプレーし、仰臥位横たわっていました。 22 G針で発泡ボードに足をピン。
  3. 下腹部の皮膚の小さなカットを行います。鉗子でカットの上部を持ち、はさみを取り、腹膜から皮膚を分離します。
  4. 皮膚が胸部に腹部から腹膜から分離された後、本体の側面に沿って皮膚の横カットを行うことで、離れて頭に向かって腹膜から肌を反映しています。
  5. 体から離れ鼠径部脂肪を保持し、残りの皮膚を反映し、22 G針でボードに突き止めます。
  6. 細かいハサミやピンセットに切り替えます。腹膜の近くに原点にピンセットで鼠径部脂肪パッドをつかみ、皮膚とのSQを汚染回避鼠径部に向かって進行し、皮膚や鼠径部脂肪の間離れてスニップ。
  7. ラベルされた60ミリメートル皿にばらばら鼠径部脂肪パッドを配置します。

内臓（VIS）脂肪パッドの3分離

  1. 2.5ステップと同様に、内臓脂肪パッドおよび腸を露出させる開放腹膜を切りました。
  2. 胸部に向かって腸を離れて移動します。
  3. 遠位端にVIS脂肪パッドをつかみ、ゆっくりと引き上げます。組織（雌マウスを使用している場合、または子宮）精巣上体を除外するように注意しながらVIS脂肪パッドを解剖。
  4. ラベルされた皿、残りVISパッドの繰り返しステップ3.3で配置します。

脂肪パッドの4コラゲナーゼ消化

  1. 組織培養フードに60ミリメートルの皿を移動し、メディアを吸引します。
  2. 湾曲したハサミで脂肪パッドをミンチ後、コラゲナーゼ溶液に追加します。エタノールおよびPBSで組織タイプの間にはさみとピンセットを洗浄してください。
  3. 組織が消化されるまで、300 rpmで10〜20分間、37ºCで振ります。 SQのいくつかの作品がまだ表示されている場合は、許容可能です。これは、後の手順で対処します。
  4. collagを停止するためにコラゲナーゼ溶液を培地25 mlを加え消化された組織を分散させるために10ミリリットルの血清学的ピペットを用いenase処理、ピペットを上下に10回。
  5. 100μmの細胞ストレーナーを用いて株細胞。 300×gで10分間遠心分離します。
  6. 慎重にペレットを乱さし、細胞を懸濁するペレットと静かにピペットに滅菌水5ミリリットルを追加していないメディアをオフにデカント。赤血球を溶解するために2分を待ちます。
  7. 新しい100μmのセルストレーナーを介して、10％FBSおよび株細胞と培地25ミリリットルを追加します。
  8. 300×gで10分間遠心分離します。デカントメディアと培養培地の1ミリリットルでペレットを再懸濁し。
  9. 1トリパンブルー：1を用いて、血球計数器を用いて細胞を数えます。
  10. 6ウェルプレートに1ウェル内のプレート1×10 6個の細胞。

5.磁気細胞分離

  1. 細胞接着の約4~6時間後、HBSS（-Ca、-Mg）で細胞を2回洗浄します。 0.05％トリプシンを用いて接着細胞を解離します。 1mLの分離緩衝液中でトリプシン細胞懸濁液を希釈し、は回転300×gで5分間。
  2. 上清を吸引。 500μlの緩衝液中で細胞を再懸濁し。 10μlのアリコートを削除し、血球計数器を用いて細胞数を計測します。
  3. 300×gで5分間スピン細胞。
  4. 完全に上清を吸引。 90μlの緩衝液中で細胞を再懸濁し。 10μlの抗のSca1-FITC一次抗体を追加します。よく混ぜ、暗所で4ºCで10分間インキュベートします。
  5. mlのバッファーと遠心セル300×gで5分間1で細胞を洗浄。完全に上清を取り除きます。
  6. 80μlの緩衝液中で細胞を再懸濁し。 20μlの抗FITCマイクロビーズを追加します。よく混ぜ、暗所で4ºCで15分間インキュベートします。
  7. mlのバッファーと遠心セル300×gで5分間1で細胞を洗浄。
  8. 上清を除去し、500μlの緩衝液中にペレットを再懸濁。
  9. 磁気ホルダーに列を配置し、500μlの緩衝液でカラムをすすぎます。
  10. カラムに細胞懸濁液を追加します。ピペッティングしながら気泡を避けてください。
  11. 非標識のSca1を収集- </ SUP>細胞および500μlの緩衝液でカラム3回洗浄します。リザーバが空である場合にのみ、新しいバッファを追加します。ピペッティングしながら気泡を避けてください。
  12. 磁気ホルダーから列を削除し、15ミリリットルコニカルチューブに配置します。
  13. 列にバッファリングし、カラムリザーバーを介して供給されるプランジャーを押してのSca1の+を溶出1ミリリットルを追加します。
  14. 300×gで5分間、細胞画分をスピンダウン。 1mLの培地中に再懸濁した細胞。
  15. 標識し、非標識画分から10μlのアリコートを削除し、血球計数器を用いて細胞数を計測します。
  16. プレート6ウェルプレートの1ウェル中の各細胞画分。

フローサイトメトリーでのSca1 高のACSの免疫磁気分離の6.検証

  1. HBSS（-Ca、-Mg）で2回細胞を洗浄し、0.05％トリプシンを用いて細胞を解離します。
  2. 5分間、300×gで遠心分離した細胞。 1ミリリットル培養培地中で細胞を再懸濁し、血球計数器を用いてカウントします。
  3. 入手> 10 6 1ミリリットル培養培地中の細胞と5分間、300×gで遠心。
  4. さらに2回上清を除去し、ステップ6.3を繰り返します。
  5. 2％ヤギ血清+ RTで30分間、2％BSA及びブロック1mlで再懸濁細胞。
  6. 5分間、300×gで遠心分離した細胞。
  7. ブロッキング溶液を除去します。
  8. 4℃で2％ヤギ血清および2％BSA + PBSで100μlのPBS中で、：または抗のSca1アレクサフルオロ647（4000.25μgの、1）：ラットIgG2aのアレクサフルオロ647（4000.25μgの、1）を追加します。暗所で30分間。
  9. 細胞に冷PBSの1ミリリットルを追加します。 4°Cで5分間遠心分離300×gで。
  10. さらに2回上清を除去し、ステップ6.9を繰り返します。
  11. 1mlのPBSで細胞を再懸濁し。フローサイトメトリー分析の準備のために100μmのセルストレーナーを介して細胞懸濁液を渡します。

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結果

別の脂肪パッドからのSca1 高のASCの濃縮。

SQ脂肪表示線維芽細胞などから単離された血管間質細胞は、関係なくのSca1の発現レベル（ 図1A）のセル形状を伸ばしました。一方、VIS（eWAT由来）のSca1 高いとのSca1 低細胞は、その細胞形状の明確な違いを示しています。 SQのように（IWAT由来）のSca1 high細胞、VIS（eWAT由来）のSca1 high細胞は、VISのSca1 低い細胞に対し、延伸し、線維芽細胞様細胞形状を表示する類上皮形状を示しています。 SCA1-GFPマウスから単離したSCA1 高い細胞は容易に組織培養（ 図1B）におけるGFP陽性細胞として同定されます。これらの細胞をフローサイトメト...

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ディスカッション

ここで我々は分離と異なる脂肪パッドからマウスのASCの免疫細胞分離およびin vitro実験のためのそれらの使用を実証します。提示された方法は、ASCを9,14の技術的に複雑で高価なFACS媒介分離よりも有利で ​​あるのSca1陽性のASCの多数の迅速な隔離のために有効です。 FACSは異なり、免疫細胞の分離は、標的細胞集団を同定するための多数の抗原の使用を許可しません。表面抗原は、十分に特徴づけされている場合はそれにもかかわらず、免疫磁気分離の使用は中核施設なしまだ小さい機関で多くの生物学的研究者に容易にアクセスすることはできませんFACS機器15の使用に頼ることなく、分析される細胞の数が増加します。

成功した結果を確実にするために観察しなければならない手順のいくつかの重要な側面があります。 ADIPの調達オース由来幹細胞、マウスの脂肪組織デポの外科的分離を必要とします。したがって、組織の検索の速度と精度は、生存細胞の高い数を得るために不可欠です。また、きれいな手術用のフィールドや楽器のメンテナンスは、細胞や組織サン...

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開示事項

著者らは、開示することは何もありません。

謝辞

この作品は、カンナビノール（THC）はNIH DK095137によってサポートされています。私たちは、記載された方法の開発と高度化に貢献して現在および過去の研究室のメンバーに感謝します。

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材料

この記事で使用された材料の一覧
名前会社カタログ番号コメント
3型コラゲナーゼWorthington 生化学的LS004182組織消化
DMEMGibco11965-092高グルコース培養培地
ペン/連鎖球菌/グルタミン (100x)Gibco10378-016培地抗生物質
抗抗抗 (100x)Gibco15240-062抗真菌
剤 FBSGibco16000-044
PBS (1x, pH 7.4)Gibco10010-023
トリプシン (0.05%)Gibco25300-054
Cell strainerBD Bioscience352360100-μmセルス
トレーナー60mmプレートBDファルコン353004
ハサミFST14001-12大型
ハサミFST14091-11細かい湾曲した先端
鉗子FST11000-12
細かい鉗子任意のベンダー25G
5/8インチ針BD305122
22G 1.5インチ針BD305159
15 mlコニカルチューブBDファルコン352097
50 mlコニカルチューブBDファルコン352098
MACS分離カラムMiltenyi Biotec130-042-201
Anti-Sca1 microbead kit (FITC)Miltenyi Biotec130-092-529FITC-anti-Sca1 1ºAbおよび抗FITCマイクロビーズ2ºAb
AutoMACS ランニングバッファーMiltenyi Biotec130-091-221
MiniMACS セパレーターMiltenyi Biotec130-042-102
MACS マルチスタンドMiltenyi Biotec130-042-303
ブルーチャックスパッドフィッシャー276-12424
吸収パッドフィッシャー19-165-621
発泡スチロールボード50 mLチューブから使用
70% エタノール
イソフルラン任意のベンダー
ラット IgG2a アレクサ フルーア 647InvitrogenR2a21
ラット IgG2a 抗マウス Sca1 アレクサ フルーア 647InvitrogenMSCA21
ラット IgG2a R-PEインビトロジェンR2a04
ラット IgG2a アンチマウス F4/80R-PEInvitrogenMF48004
丸底チューブBD Falcon352058
HBSS (–Ca、–Mg)Gibco14175-095
HBSS (+Ca, +Mg)Gibco14025-092コラゲナーゼ溶液
I 型コラーゲン (2.7 mg/ml in 37mm 酢酸調製 12><>
10x MEMGibco11430-030
1 M HEPESGibco15630-080
0.34 N NaOH社内で調製
カバースリップCorning2870-22
Alexa Fluor 594 カルボン酸、スクシンイミジルエステル、混合異性体InvitrogenA-20004
0.89 M NaHCO3 Gibco25080-094
大きな) で

参考文献

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