ここでは、興味を含んだポリ(lactic-co-glycolic acid)(PLGA)マイクロスフェアの化合物を生成して無傷のマウス膵島に投与し、その後のβ細胞増殖の免疫蛍光分析を行う方法論を紹介します。この方法は、候補のβ細胞マイトジェンの有効性を決定するのに適しています。
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ここでは、興味を含んだポリ(lactic-co-glycolic acid)(PLGA)マイクロスフェアの化合物を生成して無傷のマウス膵島に投与し、その後のβ細胞増殖の免疫蛍光分析を行う方法論を紹介します。この方法は、候補のβ細胞マイトジェンの有効性を決定するのに適しています。
生体材料の開発は、膵臓β細胞を含む、細胞および組織型の様々な標的化薬物送達の可能性を大幅に増加しています。また、生体材料の粒子、ヒドロゲル、および足場はまた、培養及び移植された組織モデルでβ細胞に対する持続的な、制御可能な薬物送達を管理するためのユニークな機会を提供します。これらの技術は、無傷の膵島と翻訳関連システムを使用して、候補β細胞増殖因子の研究を可能にします。また、培養系でβ細胞増殖を刺激するための候補因子の有効性と実現可能性を決定することは、in vivoモデルを楽しみに移動する前に重要です。ここで、我々は、関心のある生分解性化合物(COI)で無傷のマウスの膵島は、その場放出 O の持続的効果を評価する目的で、ポリ(乳酸-コ-グリコール酸)(PLGA)ミクロスフェア-loaded共培養する方法が記載さβ細胞の増殖に対するF分裂促進要因。この技術は、市販の試薬を用いて所望のカーゴを含有PLGA微小球を生成する方法を詳細に記載しています。記載された技術は、例えば、組換えヒト結合組織成長因子(rhCTGF)を使用しながら、COIの多種多様を容易に使用することができます。さらに、この方法は、β細胞増殖を評価するために必要な試薬の量を最小限にするために96ウェルプレートを使用します。このプロトコルは、容易にそのような細胞生存および分化の状態のような代替の生体材料及び他の内分泌細胞の特徴を使用するように適合させることができます。
膵β細胞は体内で唯一のインスリン産生細胞であり、血中グルコース恒常性を維持するために重要です。健康な個体は、十分なβ細胞塊を有し、適切に血糖値を調節するように機能するが、糖尿病を有する個体は、不十分なβ細胞の質量および/または機能1,2を特徴とします。 β細胞の増殖を誘導することは、最終的にβ細胞量を増加させ、糖尿病の3を有する個体においてグルコース恒常性を復元することができることが提案されています。効果的な治療法が開発される前に、しかし、無傷の膵島における潜在的なβ細胞増殖性化合物の評価と検証が必要です。糖尿病を持つ個人に死体ヒト膵島の移植はしばらくの間、血中グルコース恒常性を復元しますが、この実験手順の可用性と成功は、移植のために利用可能なヒト膵島の不足によりおよび膵島の後方におけるβ細胞死によって妨げられていますER移植4。でもインスリン産生細胞の増殖を誘導する因子の発見で、主な課題は、まだin vivoでの関連サイトにこれらの要因を配信中に存在します。 β細胞増殖化合物の持続的局所送達のための1つの戦略は、ポリ(乳酸 - コ - グリコール酸)(PLGA)です。 PLGAは、高い安全性、生分解性、および持続放出動態5による薬物送達製品を承認FDAに使用の歴史を有します。具体的には、PLGAは、 インビボまたは天然に体内で代謝産物を発生している乳酸およびグリコール酸への培養物のいずれかの水で加水分解により劣化ラクチドとグリコリドの共重合体です。封入された薬物化合物は、拡散および/または分解制御放出機序の両方によって、周囲の環境に放出することができます。 COIのカプセル化はunencapsulaに比べ試薬の生物学的利用能を向上させる、酵素分解に対する保護を提供していますテッドCOI 5。我々は、PLGAミクロスフェアは、培養において、最終的にインビボで無傷の膵島に候補化合物を投与するために使用され得ることを示唆しています。移植プロトコルが模索される前に、ex vivoでの膵島するβ細胞マイトジェンを管理するためにPLGAの有効性をテストすることが重要です。
現在、生きた動物におけるβ細胞の増殖を測定するために何の技術がありません。 in vivoでの潜在的な増殖性化合物の有効性を評価するための実験は、したがって、免疫標識のための膵臓のその後の解剖および処理で、動物を生きるために、これらの化合物の投与を必要とします。そのようなプロトコルは、高価で面倒であり、そしてそれらは島に到達するという保証なしに、全身的に投与される化合物を必要とします。逆に、いくつかの不死化β細胞株は、培養物中のインスリン産生細胞の研究に利用可能であるが、これらの細胞株は、膵島アーキテクチャとenvironmenを欠きますtは生物6で見つかりました。不死化β細胞株はまた、このようにして増殖を誘導する化合物の分析を複雑に、 インビボでの内因性のβ細胞よりも複製の非常に高い程度を有することを特徴とします。本研究では、成体マウスから単離された無傷の膵島を使用するプロトコルを記述します。 β細胞株とは異なり、無傷の膵島は、通常の膵島アーキテクチャを保持しています。同様に、培養された無傷の膵島に直接増殖性化合物を投与すること、in vivoで行った実験とは対照的には、かなり正確にβ細胞増殖を測定する必要がある試薬の量を減少させます。
現在の研究は、この例では、COIを投与するためにPLGAを使用し、組換えヒト結合組織成長因子(rhCTGF)。それは目への化合物の継続的な放出を可能にするとして、ここで説明する方法は、培養された膵島への原料化合物を投与する上で重要な利点を付与します電子メディア。特に、このアッセイは、タンパク質と、無傷島に対する目的の抗体の多種多様を投与するために改変することができます。 α細胞を含む他の内分泌細胞型への影響も分析することができます。
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すべての手順は、承認され、ヴァンダービルト施設内動物管理使用委員会に従って行われました。
フルオロフォアで1ラベリングCOI(オプション)
2.水中油中水エマルション液中乾燥法を介してマイクロスフェアの準備をCOI-ロード
膵島培養培地とプレ検定メディアの調製
無傷のマウス膵島の4培養
COI-ロードされ、制御PLGAミクロスフェアの5.再サスペンション
COI-ロードまたは制御PLGAミクロスフェアと島の6治療
7.顕微鏡スライド上に無傷の膵島を分散
インスリンおよび細胞増殖マーカー、Ki67について解離島の8免疫蛍光標識化
9.画像取得と解析
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図1は、上記のプロトコルを使用して生成されたマイクロスフェアを視覚的に表現したものです。ここで説明するプロトコルは、様々なサイズのrhCTGFを充填したミクロスフェアが得られます。いくつかのマイクロスフェアは、( 図 2)大きいかもしれませんが微小球の最大の画分は、直径が1〜10μmの間であろう。所望の場合、マイクロスフェアのサイズが調整され、そのような均質化の速度と時間、使用される界面活性剤の濃度は、それぞれ、水/油/水相10の相対的なボリュームとして製造パラメータに基づいて最適化することができます。
PLGAミクロスフェアおよびその後の免疫標識で処理された無傷の膵島の分散に続いて、細胞( 図3)の間の任意の標識を欠いたサンプルの領域を参照することが一般的です。培養処理期間後に無傷のままであ...
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培養中のβ細胞増殖の研究は、一般的にいくつかの困難によって妨げられています。まず、不死化β細胞株は、生膵島における内因性β細胞で見られるものよりも、増殖の高い程度によって特徴付けられます。さらに、これらの不死化細胞株は通常のβ細胞機能のための重要な正常な構造を欠いています。これらの2つの事実は、結果が、インビボまたは全体の島で試験したとき、真の保持する不死化β細胞株を用いて得られた場合、それは難しいかを決定することを可能にします。膵島アーキテクチャを維持し、β細胞の増殖は、生体内で見つかったものと同等であるとして新たに単離した無傷のマウスの膵島を使用して私たちの記載されているプロトコルは、これらの問題を回避します。
無傷の膵島を培養する一つの重要な関心事は、膵島コア内の細胞が低酸素誘導壊死を受けるかrhCTGFにさらされることはありません可能性です。このため、最終的な0.1mMのEGTAの濃度は、膵島アーキテクチャを中断することなく、細胞 - 細胞接触を緩めるために培地に添加されます。我々は以前、単独EGTAの添加はおそらく膵島コア12...
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著者らは開示するものは何もない。
著者は、この原稿を批判的に読んでくださったBethany Carboneau氏(ヴァンダービルト大学)に感謝します。また、膵島の隔離についてAnastasia Coldren氏(Vanderbilt University Medical Center Islet Procurement and Analysis Core)に感謝し、遠心分離機と組織培養施設を使用してくださったAlvin C. Powers博士(Vanderbilt University Medical Center)とDavid Jacobson博士(Vanderbilt University)に感謝します。この研究では、NIHの助成金DK20593が支援するヴァンダービルト糖尿病研究研修センターの膵島調達・分析コアを使用しました。この研究は、R.C.P.の米国心臓協会ポスドクフェローシップ(14POST20380262)と、若年性糖尿病研究財団(1-2011-592)および退役軍人省(1BX00090-01A1)からのM.A.G.への助成金によって支援されました。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| オレゴングリーン 488 カルボン酸、スクシンイミジルエステル、6-異性体 | サーモフィッシャーサイエンティフィック | O6149 | フルオロフォアによるCOIの標識用 |
| DMSO ジメチルスルホキシド | ッシャーバイオ試薬 | BP231-1 | ステップ1でフルオロフォアを溶解するため |
| ディスポーザブルPD-10脱塩カラム | GE Healthcare | 17-0851-01 | ステップ1 |
| で使用した脱塩カラムResomer RG 505、ポリ(D、L-ラクチド-co-グリコリド)、エステル終端、分子量 54,000 - 69,000 | Sigma-Aldrich | 739960 | ステップ2のマイクロスフェアの生成に使用 |
| ポリ(ビニルアルコール) 分子量 89,000 - 98,000 | Sigma-Aldrich | 341584 | ステップ2のマイクロスフェアの生成に使用 |
| RPMI 1640 | Thermo Scientific | 11879-020 | 膵島 |
| デキストロース無水物の培養用 | Fisher BioReagents | 200-075-1 | 膵島培地用サプリメント |
| ペニシリン-ストレプトマイシン | Sigma-Aldrich | P4333 | 膵島培地用抗生物質 |
| 正常馬血清 | Jackson ImmunoResearch | 008-000-121 | 膵島培地用サプリメント |
| 96ウェル組織培養プレート | Corning | 3603 | 膵島 |
| 培養用エチレングリコビス(2-アミノエチルエーテル)-N,N,N',N'-四酢酸 | Sigma-Aldrich | E4378 | プリアッセイ膵島培地用サプリメント |
| Cytospin 4 Cytocentrifuge | Thermo Scientific | A78300003 | 顕微鏡スライド上に細胞を紡糸するため |
| EZ Single Cytofunnel | Thermo Scientific | A78710020 | 顕微鏡スライド |
| 上に細胞を回転させるためエチレンジアミン四酢酸 | フィッシャーバイオ試薬 | BP118-500 | 離離島パラ |
| ホルムアルデヒド | Sigma-Aldrich | P6148 | 細胞を固定するための |
| トリトン X-100 | Fisher BioReagents | BP151 | 細胞透過処理用 |
| 正常ロバ血清 | Jackson ImmunoResearch | 017-000-121 | 免疫蛍光ブロッキング試薬 |
| 抗Ki67抗体 | abcam | ab15580 | Ki67免疫蛍光 |
| ポリクローナルモルモット 抗インスリン | Dako | A0564 | インスリン免疫蛍光 |
| Cy3 AffiniPureロバ アンチ ウサギ | ジャクソン イムノリサーチ | 711-165-152 | Ki67 免疫蛍光 |
| Cy5 AffiniPure ロバ アンチモルモット | ジャクソン イムノリサーチ | 706-175-148 | インスリン免疫蛍光 |
| DAPI(4',6-ジアミディノ-2-フェニルインドール、二塩酸塩) | モフィッシャーサイエンティフィック | D1306 | 免疫蛍光 |
| アクアマウント | の核可視化用Lerner Laboratories | 13800 | 速乾性封入剤 |
| FreeZone -105 °C 4.5リットルのCascadeのベンチトップ凍結乾燥システム | Labconco | 7382020 | Microsphereの凍結乾燥のため |
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