脂肪細胞分化を評価する従来の方法では遺伝子発現の変化に固有ではありませんが、安くて使いやすい。間葉系細胞の分化成熟脂肪細胞の血統の特定のマーカーを使用して定量化するアッセイを開発しました。このアッセイでは、基礎医学と臨床医学の間で多様なアプリケーションがあります。
Method Article
脂肪細胞分化を評価する従来の方法では遺伝子発現の変化に固有ではありませんが、安くて使いやすい。間葉系細胞の分化成熟脂肪細胞の血統の特定のマーカーを使用して定量化するアッセイを開発しました。このアッセイでは、基礎医学と臨床医学の間で多様なアプリケーションがあります。
いくつかの染料は、間葉系細胞の脂肪細胞への分化を検出するに使用するため現在利用します。オイル赤 O などの染料は間葉系細胞の脂肪分化能の分析研究所、安い、使いやすい、広く利用。しかし、彼らは遺伝子のトランスクリプションの変更に固有ではありません。間葉系細胞が脂肪細胞系列にその運命を切り替えを分析する遺伝子特異的分化アッセイを開発しました。脂肪酸結合タンパク質 4 (FABP4)、脂肪細胞分化の系統特異マーカーに対して免疫ラベルには可視化と分化細胞の定量化が有効になります。96 よくマイクロ プレート フォーマットでの間葉系細胞の脂肪細胞分化を定量化することは、アプリケーションの数の有望な意味を持ちます。何百もの臨床試験を含む成人間葉系間質細胞の使用と現在内と特にそのような臨床試験の治療結果を関連付けることは困難です。この単純な高スループット FABP4 アッセイ患者由来細胞の微分の潜在性を評価するための定量的アッセイを提供、さまざまな分離と拡張方法を比較するための強力なツールです。間葉系細胞製品で患者に投与されている細胞の多様性の増加の認識を与え、これは特に重要です。アッセイ肥満と糖尿の研究で特に、高スループット薬物スクリーニングの潜在的効用があります。
多能性間葉系間質細胞を定義するために、細胞療法 (ISCT) の国際協会によって確立された重要な要件の 1 つは細胞、脂肪細胞、骨と軟骨細胞系統に分化する能力が必要です。1。 これら 3 つに分化を測定の従来の方法は化学染料1を使用して高分子製品の検出に依存します。(これは脂肪細胞形成を経た細胞における脂肪滴を汚れ) オイル赤い O などの染料が安くて使いやすい。しかし彼らは、各それぞれのリネージュ2に間葉系細胞が分化するときに発生する遺伝子の特定の変化を検出する失敗します。ここでは、脂肪細胞の系統特異マーカー、脂肪酸結合タンパク質 4 (FABP4)3,4、5の発現を定量化する分化アッセイを開発しました。FABP4 は、マウス 3T3 ‐ L1 脂肪細胞3で発見された当初とひと皮下脂肪組織6で表される発見された後。ゾル性細胞質蛋白質、細胞による脂肪酸取り込みをガイドするシャペロンとして機能し脂肪分解4過程で関与しているです。
前駆細胞の分化アッセイに使用された脂肪派生間葉系間質細胞 (Asc)7,8。Asc は、骨髄由来間葉系幹細胞 (BM MSCs)、大人8,9の主要な間葉系幹細胞の人口の多くのプロパティを共有します。Asc は、細胞の大きな収率はより容易にアクセス可能な組織ソース8,9から分離でき、臨床応用に BM MSCs 上いくつかの利点を提供しています。孤立セル人口は、Asc として定義される特定の条件を満たす必要があります。まず、標準的な文化の条件1でプラスチックの組織培養容器への付着を見せなければなりません。また、表面抗原式1を表示する必要があります。難の Asc は CD45 と HLA の10の否定的表現、低発現 CD105 CD90 CD73 CD34 の肯定的な表面抗原の発現によって特徴付けられます。プラスチック (付着精製 Asc) 28 日間培養精製 Asc は CD105、CD90 CD73 の肯定的な表現と CD34、CD45、HLA-DR の10の否定的表現を示しています。最後に、細胞は様々 な系統1,7、8に分化する能力を保持する必要があります。
脂肪細胞分化プロトコル FABP4 の細胞内でタンパク質の視覚化に検体を使用し、単一セルのレベルで FABP4 式を定量化、FABP4 式他の脂肪細胞系列遺伝子の中の印象的なアップレギュレーションを誘発します。自動蛍光高コンテンツ スクリーニング顕微鏡を使用します。この方法は伝統的な染料上有利な脂肪細胞系列の分化過程の非常に特定可能です。スクリーニング法も高いコンテンツと組み合わせるような遺伝子特定の血統のアッセイは、特定系統に分化可能な異種セル準備内のセルの割合の定量化を有効にします。私たちの研究では細胞培養後新鮮単離 Asc の脂肪細胞の微分の潜在性の損失を確認する FABP4 アッセイを使用されます。
1. 分化アッセイのため Asc の準備
2. Asc の分化を誘導します。
3. 染色分化 - 伝統的な染料ベースの汚れ
4. 差別化 - 遺伝子特異的抗体の染色
5. イメージングは、スループットの高い顕微鏡を用いた細胞します。
6. 取得した画像を分析します。
注: リモート データベース サーバーを有効に迅速かつ簡単な評価取得画像の画像解析ソフトウェアの使用へのアクセスします。
この研究では、3 つの異なる方法で Asc の脂肪分化分化能を測定しました。分化した細胞、このマーカーが細胞質にローカライズされたことを示した、FABP4 の蛍光ラベルとラベル (図 1 a) DAPI ラベル核とオーバー ラップします。自動画像解析では、後半の一節細胞 (図 1 b) は 6.9 倍に増加と比較して初期の通路細胞で分化したグループにおける FABP4 陽性細胞 $.6 倍を明らかにしました。オイル赤 O 染色は分化した細胞の細胞質に分散している脂肪滴にローカライズされ、ほとんど DAPI ラベル核; とオーバー ラップ表示ただし目視検査からオイル赤い O 初期一節細胞 (図 2 a) と比較して後半の通路細胞における脂肪滴と関連付けられた少数の細胞核があります。自動画像解析では、オイル赤 O 染色初期一節細胞のセルと後半の一節細胞 (図 2 b) のセル面積を染色で 53.9 倍あたりのエリアで 11.1 倍を明らかにしました。両方の汚れのイメージングを行ったソフトウェア (補足図 1、補足表 2-5) セル得点 (FABP4) または Transfluor (オイル赤い O) モジュールを使用して量を示される..FABP4 式のアップレギュレーションは西部のしみの分析 (図 3図 5 の補足) によって確認されました。すべて 3 解析方法では、初期の通路 Asc がある後半の一節細胞よりも潜在的な高い脂肪細胞分化を明らかにしました。脂肪細胞分化は、(補足図 2 3) ウェルあたりの細胞数には影響しなかった。しかし、FABP4 陽性分化細胞の核の大きさは後半通路 Asc のみの制御の細胞に比べ大幅に小さく (補足の図の 3).
細胞が培養、または継代、脂肪細胞分化の減少、以前発行したデータ11と一貫性のあることができる文化の中で細胞の割合としました。年齢、ボディマス指数、以前の病歴12などの要因、本研究での制御し、異なるドナー サンプル (補足表 1) 間観測された変動に貢献した可能性がありますはないに注意してくださいすることが重要です。

図 1: FABP4 immunolabelling 初期一節細胞がある後通路細胞よりも大きい分化の能力を示しています。初期と後期の通路、コントロール、DAPI (核染色) と FABP4 ラベル分化細胞の A) 代表的なイメージは、マージと分割画像と一緒に表示されます。画像表示領域分割は、緑のオーバーレイを使ってセルと赤のオーバーレイの未分化細胞に区別されます。初期と後期の一節細胞における脂肪細胞分化と発現細胞 FABP4 の B) の大幅な増加を認め、初期一節細胞が後半の一節細胞 (マン ・ ホイットニーよりも分化の有意に高い増加を実証するただし、テスト * P を表す < 0.05 と * * * P を表す < 0.001)。表示されるデータは、平均早期成立 (p4; n = 8) または後半の一節 (p10; n = 4) ドナーのサンプル、SEM. ±この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。

図 2: 初期一節細胞がある後通路細胞よりも大きい分化の能力を示していますオイル赤 O 染色します。DAPI (核染色) とオイル赤い O (灰色、脂質液滴染色) の A) の代表的なイメージは、マージと分割画像と一緒に表示されます。画像の領域分割を描く緑のオーバーレイのすべての核とオイル赤 O 染色赤のオーバーレイで脂質液滴。オイル赤 O 染色領域の B) の大幅な増加は、脂肪細胞分化と観察されました。初期一節細胞は、後半の一節細胞と比較して細胞 1 個あたりオイル赤 O 染色の大きい領域を示した。オイル赤 O 染色 (μ2) 細胞 1 個あたりの面積を使用ここでは潜在的な脂肪細胞分化の指標として。表示されるデータは、平均早期成立 (p4; n = 8) または後半の一節 (p10; n = 4) ドナーのサンプル、± SEM (マン ホイットニー テスト * P を表します = < 0.05 と * * * P を表します = < 0.001)。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。

図 3: 分化初期と後期の通路 Asc の FABP4 タンパク質発現レベルの西部のしみの分析。総蛋白負荷制御、ベータ アクチン (ACTB) 早期成立と区別される低い度後半通路 FABP4 immunolabelling が大幅に増加を示したの比率として FABP4 バンドの光学密度の半定量的解析セルです。表示されるデータは、平均早期成立 (p4; n = 8) または後半の一節 (p10; n = 4) ドナーのサンプル、± SEM (マン ホイットニー テスト * P を表します = < 0.05 と * * * P を表します = < 0.001)。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
| ターゲット抗原 | アイソタイプ (クローン) | 種 | 希釈 |
| FABP4 | ポリクローナル | ウサギ | 1: 100 |
表 1: 一次抗体
| ターゲット抗体 | 蛍光ラベル | 種 | 希釈 |
| ウサギ IgG します。 | Alexa フッ素 488 | ヤギ | 1: 200 |
表 2: 二次抗体
補足図 1: 仮想環境イメージ解析の概要。バイアスの任意のソースを避けるために高スループットの自動蛍光顕微鏡を用いた染色細胞をイメージしました。画像は、ImageXpress マイクロ XLS を使用して取得、MDCStore データ マネージャー データベースに直接保存されに最適化し、特定の分析パラメーターをテスト ユーザーを使用して仮想デスクトップ接続を介して表示できます。画像を自動実行キューに 'ジョブ' を送信する複数の異なるユーザーを可能にする専用 '自動' インスタンスに行った。ユーザーは、彼らの '仕事' が完了したら、仮想インスタンスを介して各自のデータを取得できます。この図をダウンロードするここをクリックしてください。
補足図 2: 合計の比較細胞/ウェル コントロールの数と初期と後期の通路 Asc、FABP4 ステンド グラス プレートを使用してのための井戸を区別します。表示されるデータは、平均早期成立 (p4; n = 8) または後半の一節 (p10; n = 4) ドナーのサンプル、SEM. ±コントロールと初期と後期の両方の通路 Asc の分化した細胞の統計的に有意な違いはなかった。まあ、後半の一節細胞と比較して初期の一節細胞あたりより多くの細胞があった。この図をダウンロードするここをクリックしてください。
補足図 3: 合計の比較細胞/ウェル コントロールの数と初期と後期の通路 Asc、オイル赤 O 染色プレートを使用してのための井戸を区別します。表示されるデータは、平均早期成立 (p4; n = 8) または後半の一節 (p10; n = 4) ドナーのサンプル、SEM. ±コントロールと初期と後期の両方の通路 Asc の分化した細胞の統計的に有意な違いはなかった。この図をダウンロードするここをクリックしてください。
補足図 4: 後通路にいた FABP4 肯定的な分化細胞いた細胞よりも大幅に小さい核領域制御井戸で。早期成立にコントロール、分化した細胞の核領域に統計的に有意な違いはなかった。表示されるデータは、平均早期成立 (p4; n = 8) または後半の一節 (p10; n = 4) ドナーのサンプル、± SEM. (対になっていない t テスト * * * P を表します = < 0.001)。平均 ± SEM を示します)。この図をダウンロードするここをクリックしてください。
補足図 5: 画像の西部のしみのゲル。赤のチャネルは、β-アクチンを示しています。緑のチャネルは、FABP4 immunolabelling を示しています。この図をダウンロードするここをクリックしてください。
補足表 1: ドナーの臨床病理学的情報この表をダウンロードするにはここをクリックしてください。
補足テーブル 2: 画像設定 (FABP4)この表をダウンロードするにはここをクリックしてください。
補足テーブル 3: 画像設定 (オイル赤い O)この表をダウンロードするにはここをクリックしてください。
補足表 4: 解析パラメーターの使用 (FABP4) のテーブル。セル スコアリング モジュール。この表をダウンロードするにはここをクリックしてください。
補足表 5: 解析パラメーターの使用 (オイル赤い O) のテーブル。トランス蛍光モジュール。この表をダウンロードするにはここをクリックしてください。
本稿は、ユーティリティと正確に検出し、成熟脂肪細胞に由来する間葉系間質細胞を定量化する FABP4 immunolabelling の利点を示します。FABP4 は血統で、特定の蛋白質3,4,5その他一般的に反して成熟した脂肪細胞に発現の変化使用高分子どちらのラベル変更13,14 染料を検出することがオイル赤い O15、Nile Red16スーダン ブラック17など。FABP4 immunolabelling 可視化や細胞の形態変化の解析ができます。これは定量的逆転写 PCR (RT qPCR) 任意視覚化5,18,19 せずトラン スクリプト レベルでの変更を分析するを使用して上記の方法で特徴的な利点 ,20、またはフローサイトメトリー懸濁液20、または西部にしみが付くことにする細胞が必要なタンパク質19,20を分離する分離するセルが必要です。FABP4 immunolabelling 固定セルが安定している、ソリューションに漏れないが、ゾル性細胞質蛋白質の細胞付着性単分子膜のラベルとされて、容易な視覚化を可能にする、自動化された分析の精度を追加核と重複。
高コンテンツ スクリーニングは、高速、正確、再現性のある客観的だから便利です。画像集録および解析を最小限の手動操作を必要とする、計測器の自動処理に依存は試薬と研究時間の費用効果が大きい使用のためにプラットフォームを提供します。いくつかの要因が決定的な要素として識別された、再現性高いコンテンツ スクリーニングの試金31。抗原の発現の定量化は、画像の品質に依存します。成功画像解析、ウェルあたり各チャネルからの画像する必要がある焦点になるし、グレー値の最適なダイナミック レンジ内に収まる (自動公開の設定が理想的)。フォーカスまたは誤った結果へ飽和画像鉛のアウト。
この資料で説明する方法のいくつかの潜在的な制限は次のとおりです。専門的なイメージング機器と解析ソフトウェアの要件。類似画像の領域分割を実行する、この資料の範囲外にいて代替オープン ソース ソフトウェア オプション (たとえば、ImageJ32,33, フィジー34, CellProfiler32,35) を使用できます。タスク;ただし、ダウンロードしオンライン使用可能なマクロを調整またはその特定の解析パイプラインのマクロ/コマンドを記述するスキルが不要します。バック グラウンド ノイズのレベルはすべての自動イメージング解析パイプラインに固有のものです。これは主の破片に起因することができます悪いイメージ品質または解析エラー、注意して試料調製及び画像処理および解析プラットフォームの注意セットアップ必要性を強調します。30未分化前駆細胞を検出するマウス FABP4 ラベルが見つかりました(これは未分化細胞から成っている) 本研究でコントロールしながら特定 FABP4 の染色を欠いています。このアンダー スコアは、FABP4 式をチェックインの必要性未分化前駆細胞アッセイの採用、各生物学的文脈で。
ため、FABP4 ラベリング及びオイル赤 O 染色、生物学的に関連する必要な画像解析からの出力測定値間の有効な比較を描画します。したがって、FABP4、使用された測定、'% 陽性細胞' と 'セルあたり染色の領域' だったオイル赤い o. に使用オイル赤 O 標識脂肪滴を与えられた核; 正確に原因はなかったので我々 の研究で細胞を標識にメジャー '% 陽性細胞' が使用されて注目すべきです。脂肪滴は細胞体のサイズ、数、流通にかなり変化し、核とほとんど重なります。オイル赤 O 染色可変性が異なる組織源由来の細胞間に存在します。% 陽性細胞測定が現在の研究のため適当ではない、別のグループが正常に使用して脂肪細胞に由来する人間の腺細胞22を定量化するため、スパン 1 つの大きな脂肪滴として登場オイル赤 O 染色、細胞質と核と % 陽性細胞として提示される有効にするデータ。
対照的に、FABP4 の immunolabelling の形態は脂肪細胞に由来する様々 な組織のソース23,24,25の範囲で一貫しました。細胞分化のことができる文化の中での比率を数値化することで、アプリケーションの数。大人の間葉系間質細胞は、多様な治療上の使用の重要な約束を保持します。臨床の翻訳で生じている重要な問題は患者26間、分離27,28, サイト間分離12 法およびこれらの細胞の能力に固有の変動とセル番号12治療上の使用の拡大。付着性間質細胞の培養は頻繁に異種、ASC 文化のアッセイを示していくつかの細胞分化およびいくつかは12,17私たち FABP4 としてことができる、それは以前示されています。このような試金、濃縮技術と組み合わせて、異種文化系統固有の分化の能力内のサブ集団を特定しやすくなります。この FABP4 アッセイなど、定量化が可能な標準化されたアッセイを持つすべてのこれらの変数と臨床試験と内治療成果を評価する電位との比較のための簡単な方法を提供します。
半自動化された方法で FABP4 の定量化は、多くのドナーの場合とサンプルの間で客観性と分析の再現性をできます。さらにラベルは細胞質、それすることができます潜在的肥満研究のかなりの重要性のある区別過形成 (脂肪細胞数の増加) に加え肥大 (脂肪細胞サイズの拡大) を分析するため、肥大が強く脂肪肥満個人21障害に関連付けられて。肥満の伝染病はかなりの量の脂質ストレージを制御することができる薬剤を識別するの関心に拍車をかけています。この FABP4 アッセイは、何千もの脂肪蓄積を抑制する機能のための化合物のスクリーニングのため単純な読み出しを提供します。
著者は利益相反を宣言しません。
脂肪組織や研究の専門家を収集し、私たちにこのリソースを提供する研究用のドナーに感謝しております。アラガン社による支援の資金を確認したいと思います。Videoing とこの資料の提出のための編集のコストの資金調達もオークランド大学、医学部、健康科学パフォーマンス ベース研究基金に感謝しています。
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| トリス塩基 | Invitrogen | 15504-020 | トリス緩衝生理食塩水 |
| 塩化ナトリウム | メルク | 1064041000 | トリス緩衝生理食塩水 |
| 塩化カリウム | メルク | 1049360500 | トリス緩衝生理食塩水 |
| アジ化ナトリウム | シャーラウ | SO0091 | カゼイン遮断液 |
| カゼイン | シグマ | C7078-500G | カゼインブロッカー溶液 |
| PBS錠 | Sigma P4417-100TAB | リン酸緩衝生理食塩水 | |
| DMEM/F12 | Gibco | 11330-032 | 細胞培養 |
| ペニシリン/ストレプトマイシン | Invitrogen | 15140-122 | 細胞培養 |
| Glutamax | Gibco | 35050-061 | 細胞培養 |
| ウシ胎児血清 | Gibco | 10091-148 | 細胞培養 |
| TrypLE Select Enzyme (1X), no phenol red | Gibco | 12563-029 | 細胞解離酵素 |
| 96 ウェルプレート (平底) | Falcon | FAL353072 | 細胞培養装置 |
| T75 培養フラスコ、フィルターキャップ付き | Greiner | 658175 | 細胞培養装置 |
| インスリン | シグマ | 19278-5ML | 脂肪形成分化培地 |
| デキサメタゾン | シグマ | D2915-100MG | 脂肪形成分化培地 |
| インドメタシン | シグマ | I7378-5G | 脂肪形成分化培地 |
| オイルレッドO | シグマ | O-0625 | 形成のためのクラシック染色 |
| ソプロパノール | メルク | 1.09634 | 形成のためのクラシック染色 |
| 16% ホルムアルデヒド | Pierce | 28908 | 細胞固定 |
| アセトン | メルク | 100983 | 細胞固定 |
| DAPI | Sigma | D9542 | 免疫細胞化学 |
| 抗ウサギ IgG アレクサ 488 | 分子プローブ | A11008 | 免疫細胞化学 |
| チメロサール | シグマ | T5125-10G | 免疫細胞化学 |
| ウサギ抗ヒト脂肪酸結合タンパク質4(FABP4)抗体 | ケイマンケミカルズ | 10004944 | 脂肪生成マーカー |
| 遠心チューブ(15mL) | グライナー | GR188271 | 一般 |
| 遠心チューブ(50mL) | グライナー | GR227261-P | 一般 |
| ImageXpressマイクロXLS | 分子デバイス | ハイコンテントスクリーニングマシン | |
| MetaXpress | Molecular Devices | ハイコンテントスクリーニングソフトウェア、バージョン5.4.01 |
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