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方法論記事

犬の動脈と静脈からの初代内皮細胞の単離および培養

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DOI:

10.3791/54786

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2016年11月18日

 ,  ,  , 
1Department of Clinical Sciences of Companion Animals, Faculty of Veterinary Medicine, Utrecht University

この記事について

サマリー

血管からの一次内皮細胞の新規分離方法が必要です。このプロトコルは、目的の血管を完全に反転させ、内皮側のみを酵素消化にさらす新しい技術を説明しています。得られた純粋な内皮細胞培養は、心血管疾患、疾患モデリング、および血管新生の研究に使用できます。

要約

心血管疾患は、人間と獣医学の両方で研究されています。内皮細胞は、血管新生、(腫瘍)血管新生、およびアテローム性動脈硬化症を研究するためのin vitroモデルとして広く使用されています。ヒト内皮細胞(EC)のin vitro研究の現在の標準は、ヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)およびヒト臍帯動脈内皮細胞(HUAEC)の使用です。イヌの内皮研究では、イヌの大動脈内皮に由来する細胞株(CnAOEC)が1つだけ利用可能です。現在完全には理解されていませんが、動脈と静脈のいずれかに由来するECには違いがあります。ECのin vitro機能性研究へのより直接的なアプローチとして、さまざまな血管からイヌ初代内皮細胞(CaPEC)を単離する新しい方法について説明します。この技術は、線維芽細胞や平滑筋細胞などの急速に増殖する細胞による汚染の可能性を低減しますが、これは、酵素溶液で血管を洗い流したり、すべての細胞を含む組織の消化前に血管をミンチしたりするなどの標準的な単離方法で一般的な問題です。ここで説明する手法は、イヌのモデル用に最適化されていますが、人間などの他の種でも簡単に利用できます。

概要

イヌは、心血管疾患の研究のための大型動物モデルとして使用され、また先天性（遺伝的）血管異常1,2苦しむことができる。商業内皮細胞株は、しばしば、内皮細胞（EC）の機能を評価するために使用されるこれらの疾患を研究します。犬のための犬の大動脈由来（CnAOEC）利用可能な1の市販の内皮細胞株は、そこにあります。この細胞株は、主制御通常のEC 3-5として研究に使用されています。人間の心血管研究では、最も一般的に使用される内皮細胞株は、ヒト臍帯静脈内皮細胞（HUVEC）およびヒト臍帯動脈内皮細胞（HUAECs）は、それぞれ、ヒト臍帯静脈と動脈由来。 HUVECを、1980 6以降血管研究の黄金の標準として使用されてきました。これらは、内皮機能および疾患の適応を研究するための古典的なモデル系であると考えられます。異なる血管から単離された内皮細胞は、appearancで変化します遺伝的背景と微小環境7への曝露に起因する電子と機能。また、HUVECをとHUAECsは、臍帯からの条件に関して完全に模倣大人の血管が、彼らはにし、病気への応答さらされていない可能性があり、発達血管構造を導出しています。したがって、一般的には、心血管疾患にHUVECを中に見出された結果とHUAECsを翻訳することは不適切です。

大人ECの適応と行動を研究すると、関心の容器からの一次のECは、より直接的なアプローチとして使用されるべきです。これらの細胞を単離するために、いくつかの方法が報告されています。また、HUVECをするために使用され、広く記載された方法は、酵素消化液8と容器をフラッシュします。これは、多くの場合、平滑筋細胞および線維芽細胞9のような非電気部品の混入をもたらします。分離のためのもう一つの頻繁に使用される方法は、蛍光に続いみじん切り血管組織の酵素消化であります分化（CD）31 7、8。FACSソーティングの内皮細胞マーカーのクラスタとそれに続く細胞培養に基づいて選別（FACS）活性化細胞は、細胞を比較的大量に必要とし、したがって小血管からの内皮細胞の単離に適していません。したがって、我々は、高純度で、様々なイヌの血管から純粋な内皮細胞集団を単離するための新しい堅牢な方法を開発することを目的としました。新しい分離方法の効率を試験するために、我々は、単離され、大小異なるイヌの動脈と静脈からの純粋な犬の初代内皮細胞（CaPEC）の文化を、取得しました。この方法はまた、先天性細胞内または肝外門脈体循環シャント、犬2で共通の疾患などの罹患および/または異常な血管由来の内皮細胞の培養を可能にします。血管の大部分は整数のままための方法は、血管平滑筋細胞と同様の容器の追加の関連する細胞型の単離を可能にします手順の間に行動します。

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プロトコル

倫理の声明：本研究で用いた血管は、新鮮な犬の死体から得た余剰材料として回収した（n = 4）は他の無関係の研究（大学3R政策）のために安楽死させ、健康な犬から。異常な血管（内および肝外門脈体循環シャント、n = 1のそれぞれ）は、ユトレヒト大学のコンパニオンアニマルのための大学クリニックに提示犬から所有者のインフォームドコンセント後の死後に採取しました。

1.単離および培養初代イヌ内皮細胞の

  1. 2ミリリットル/ウェルの0.5％重量/容量ゼラチンとでプレコート6ウェルプレートを37℃で5％CO 2の加湿雰囲気でインキュベーター中で2時間放置します。前の一次細胞を播種し、過剰なゼラチン溶液を除去します。
  2. 無菌的に新鮮な犬の死体（ 図1A）から関心の血管（複数可）（ 例えば、大動脈、大静脈、静脈門脈）を取り外します。血管系の解剖学を維持興味のある容器の両端にストレートピンセットを置くことによって。内皮細胞の損傷を防止するために鉗子で組織の不必要な操作を避けてください。
    1. 手術用ハサミで両端にクランプされた容器をカットし、死体から取り外します。氷上のハンクス平衡塩溶液（HBSS）で輸送。
      注：約5cmの血管の長さは、この手順のために好ましいが、1cmに測定するものはまた、培養に十分な細胞を提供します。
  3. 氷冷HBSSで満たされたペトリ皿に血管を転送します。手術用はさみを使用して、容器の外部から任意の付着組織と脂肪を除去し、（ 図1B）は無傷の容器自体を維持します。最適なビューのためのクランプまたは鉗子で脇に周囲の組織を引っ張る：容器は切断、すべての回ではっきりと見えることを確認してください。
    1. 合字と容器の任意の枝を閉じて（ 例えば 、ポリグラクチン3-0）、続いてそれらを削除手術用ハサミやメスで。
  4. 容器は、湾曲したハルステッドモスキート鉗子で終わる容器の他端に鉗子の先端をクランプし、その後撤回、それは完全に裏返し（ 図1C-G）になるまでゆっくりと容器を反転慎重を入力します。外側は今内皮細胞層で構成されています。いずれかの難易度は、容器を反転する際に遭遇した場合、摩擦を低減するために、再度HBSSに水没。
  5. それを完全に閉じるために、消化手順（ 図1H）への任意の非内皮血管組織の暴露を防止するために、容器の両端に巾着縫合糸を配置します。反転容器を操作するリガチャー端を使用してください。
  6. 消化培養が後に行われた場合、前消化プロトコル（ステップ1.7）に反転容器を凍結保存。
    1. クライオバイアルに反転容器を置き、凍結培地の細胞培養でいっぱい。凍結の共同を使用して、-80℃まで凍結ntainer。 -80℃で保存容器は1週間以内に使用される場合。長期保存の場合は、場所は-180℃で凍結バイアル。 ECの分離を行う場合は、水浴（37℃）で急速にクリオバイアルを解凍し、直ちに氷冷HBSS中に配置します。 1.7に示すように進んでください。
      注：分離後のECの合計収率が原因で凍結プロセス中の生存能力の喪失に低くなることを考慮してください。
  7. （ 図1I）50ミリリットルチューブに容器を移し、（解凍の際に又は残留凍結媒体）赤血球を除去するために、HBSS中でそれを2回すすいでください。
  8. 断続的に穏やかで、37℃で1時間、イヌ内皮細胞増殖培地（CECGM）に30ミリリットルの溶液コラゲナーゼII型（0.15 U / ml）及びディスパーゼ（0.15 U / ml）で50ミリリットルチューブに容器をダイジェスト攪拌。
  9. チューブから容器を外し、250×gで5分間、細胞懸濁液を遠心してください。
  10. CECGM aの細胞ペレットを再懸濁しNDシード2mLの細胞懸濁液をウェルあたり（1 - 3のウェルは、容器のサイズに応じて）。培養物を空気中5％CO 2を含む加湿雰囲気中、37℃での細胞とは1週間に2回培地を変えます。
  11. 通路70の密集度、細胞 - 80％に達しました。
    1. 死亡または非付着細胞を除去するために、予め温めたHBSSで細胞を洗浄。各ウェルに200μlの組換え細胞解離酵素（1X）を追加し、5分間、または全ての細胞が分離されるまで、バックインキュベーター内に置きます。
    2. 15mlチューブに細胞を移し、10％ウシ胎児血清（FCS）を含む培地10mlの（CEGM）を加えることによりトリプシン処理を停止させます。 250×gで5分間遠心分離します。ゼラチンプレコートプレートまたはフラスコ培養を続けます。

2.キャラクタリゼーション

  1. 文化イヌ大動脈内皮細胞（CnAOECs）、顕微鏡で週二回、プライマリおよび市販の細胞株の形態を比較します。
    注：T彼は、典型的な> 70％の集密度に達したときに最も良く観察することができるパッチに電気部品のパターンを成長させます。
    1. 0.5％w / vのゼラチンをプレコートしたT75フラスコ上CECGM文化CnAOECs。週に一度継代細胞密集度が70である - 80％。
      1. 継代のために、予め温めておいたHBSSで細胞を1回洗浄し、1 mlの組換え細胞解離酵素（1X）を追加します。 5分間、または全ての細胞が分離されるまで、バックインキュベーターでフラスコを置きます。 10％FCSを含む10mlの培地（CEGM）を添加することによってトリプシンを不活性化します。 、250×gで5分間、細胞懸濁液を遠心し、上清を捨て、1mlの培養培地中で細胞を再懸濁。
      2. 細胞懸濁液の10μlのアリコートを取り、1希薄：0.4％トリパンブルーで1。自動細胞カウンターを用いて細胞を計数し、新しいT75フラスコに4.0×10 5生細胞をプレートアウト。 5％CO 2の加湿雰囲気中で37℃でフラスコや文化に予め温めておいたCECGMの10ミリリットルを追加します。
  2. 培養CaPECsとCnAOECsの通路1からRNAを分離します。
    1. 試料調製試薬（SPR）の20μlを添加し、細胞を溶解するために1分間インキュベートし、ペレットとして、少なくとも1×10 3個の細胞を収集します。インキュベーション後、慎重に-70℃で全RNAとストアを含む細胞溶解物を収集します。
  3. 製造業者の説明書に従ってcDNA合成キット（ 例えば、iScript）を使用してcDNAにするmRNAを変換します。定量PCRを実行する準備ができてまで長期的に4°C一週間まで、または-20℃でで保存したcDNAを用いることができます。
  4. 内皮細胞の起源を確認するために、内皮マーカーCD31の遺伝子発現を測定します。 MIQEのPRECISガイドライン10を使用して実験と定量化を行います。正規化のために、参照遺伝子GAPDH、RPS19、およびB2MG 11の発現を測定します。
    1. ヌクレアーゼを含まない水で得られたcDNAの10倍希釈を準備します。
    2. 準備します標準的なラインのためのプールされたcDNA試料から4倍希釈し、非鋳型対照としてヌクレアーゼを含まない水を使用しています。 qPCR反応のために50倍希釈合計に到達するために、サンプルを5倍希釈します。 4μlのcDNAおよびリバースとフォワードプライマー（ 表1）の20ピコモルと混合した蛍光体の6μLを使用して、384ウェルフォーマットで二重にピペット10μlの反応。
    3. 変性のために95℃で10秒、アニーリングおよび伸長のためのTmで30秒間の39サイクル、続いてTaqポリメラーゼの活性化のため5分間、95℃にプログラムを設定します。各プライマーセットのTmを表1に示します。
    4. 融解曲線を実行すると、1つの製品だけが増幅されていることを確認するためにあらゆるランの次に分析します。参照遺伝子の平均相対量を使用して試料の発現レベルを標準化し、反応効率が95％と105％の間である場合のΔCtを計算します。
  5. AngIとECの機能性を評価ogenesisアッセイ。
    1. 予め冷却した血管新生のスライドの各ウェルに細胞外マトリックスの10μlを添加して、ウェルの表面を覆うようにピペットチップを用いて拡散。氷上で細胞外マトリックスを維持し、ゲル内への気泡の導入を避けます。 30分間、5％CO 2、37℃のインキュベーター中で水に浸したペーパータオルでペトリ皿にスライドを配置することによってゲルを固めます。
    2. 1.0×10 4、主なものを追加します。 50μlの内皮増殖培地ウェルあたりでのEC。 5％CO 2で37℃で6時間、スライドをインキュベートします。
    3. 6時間後、画像全体をよく含まれていることを確認し、20Xの倍率で写真を撮ります。

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結果

別の血管が正常に記載の単離プロトコール（ 図2）に供しました。解剖や健康犬の大動脈、大静脈、静脈門脈、及び冠動脈反転することが可能であった（それぞれのイヌからの全ての船舶を、N = 4）。同じアプローチのECは2先天性門脈体循環シャント（肝外と肝内、n = 1のそれぞれ）から単離したと。大動脈を容易に反転されたが、胸部大動脈セグメントは、腹部大動脈よりも困難でした。胸部セグメントに大動脈を消化溶液に厳密内皮露出を確実にするために個々にライゲーションされる必要があることから分岐する多くの肋間動脈を、有しています。尾部大静脈の解剖セグメントが反転する前にライゲートする必要が腎静脈の分岐点を、含まれています。静脈gastroduodenalisの貢献枝静脈ポータルの血管の反転の前に連結しました。 coronar我々は回旋枝のセグメントを切除し、そこから - （中型犬で直径2mm約1）、イヌにおけるyの動脈は、はるかに小さい血管です。それは小さい直径を有するので、モスキート鉗子をはるかにさらに挿入することができなかったので、1センチかなり短いセグ...

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ディスカッション

イヌのECに焦点を当てた研究ではCnAOECプライマリラインは犬3、12、13の内皮系統をモデル化するために使用されている。ヒトの研究では、HUVECの文化は、まだゴールドスタンダードと考えられています。明らかに、臍帯由来のECに単に焦点を当てすることは、心血管研究の会社制限があります。内皮細胞は、静脈の仕様を決定する特定の遺伝子の発現パターンを有します。出生後の血管におけるこれらの違いを考慮するために、我々は、内皮細胞の特定の解剖学的位置に基づいて、この新たな分離法を提示します。一般に、一次EC単離するために使用される方法は、両方の非電気部品との汚染の危険性を有する2つの方法を酵素溶液で容器を洗浄するか、消化の前に容器をミンチしています。また、小血管に使用することができ、汚染の少ないチャンスで犬の初代内皮細胞（CaPECs）の単離のための技術を確立しました。この分離メートル内皮細胞のethodは、他のすべての血管細胞型の消化を回避する容器の反転に基づいています。 図1Aに示されるように、内皮細胞培養物の細菌または真菌汚染を防止するために、無菌的に容器を除去することが重要です。細菌...

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開示事項

著者には競合する金銭的利益はありません。

謝辞

著者は、ECの培養における技術支援に対して、Hans de GraafとTomas Veenendaal

に感謝したいと思います。

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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
コラゲナーゼII型Life Technologies17101-015
DispaseLife Technologies17105-041
DMEM (1x) + GlutaMAXLife Technologies31966-021
Hank's Balanced Salt SolutionLife Technologies14025-050
犬の内皮細胞増殖培地 細胞アプリケーションCn211-500
CnAOECs細胞アプリケーションCn304-05
子牛胎児血清(FCS) GE Healthcare16000-044
TrypLE ExpressLife Technologies12604-013
SPRBio-Rad170-8898
iScript 合成キットBio-Rad170-8891
SYBR green super mixBio-Rad170-8886
Recovery Cell Freezing MediumGibco/Life Technologies12648-010
冷凍容器、Nalgene Mr. FrostySigma-AldrichC1562
GelatinSigma-AldrichG1890
手術用ハサミ (メイヨーまたはメッツェンバウム)B. Braun MedicalBC555R
蚊用鉗子 B. Braun MedicalFB440R
蚊の鉗子が湾曲B. Braun MedicalFB441R
ポリグラクチン 3-0EthiconVCP311H
Trypan blueBio-Rad145-0013
自動計数チャンバーBio-Rad145-0102
計数スライド、デュアルチャンバーBio-Rad145-0011
マトリゲルBDバイオサイエンスBD356231氷上でゆっくりと解凍
するµ-スライド血管新生同上81501
内皮成長培地ロンザCC-3156
EGM-2シングルクォートキット ロンザCC-4176

参考文献

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