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Research Article
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Erratum Notice
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Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
本プロトコールは、ブロイラー胚における脂肪組織から前駆脂肪細胞を単離するための簡単な方法を記載する。この方法は、高収率での単離、初代培養、および前駆脂肪細胞の脂肪生成分化を可能にする。オイルレッドO染色および脂質/DNA染色は、分化培地で誘導された単離細胞の脂肪生成能力を測定しました。
初代前駆脂肪細胞は、脂肪細胞の分化と代謝を制御する分子経路を理解するための貴重な実験系です。ニワトリ胚は、脂肪発生の初期段階から前駆脂肪細胞を単離する機会を提供する。この初代細胞は、前駆脂肪細胞の増殖および脂肪生成分化に影響を及ぼす因子を同定するために使用することができ、小児肥満および家禽における過剰な脂肪沈着の制御に関連する研究のための貴重なモデルとなる。出生後の脂肪組織の急速な成長は、ブロイラー鶏の筋肉成長から離れてそれを割り当てることによって効果的に飼料を無駄にします。したがって、脂肪組織発達の初期段階を理解する方法は、この傾向を調節し、人生の早い段階で脂肪膨張を制限する方法を特定する手がかりを提供する可能性がある。本研究は、市販のブロイラー(肉型)ニワトリ胚の発生脂肪組織から単離された前駆脂肪細胞の単離、初代培養、および脂肪生成分化のための効率的な方法を開発するために設計された。この手順は、高い生存率(〜98%)および成熟脂肪細胞への分化能力の増加を有する細胞を産生するように最適化されている。胚性前駆脂肪細胞の単離、培養、および分化のこの簡単な方法は、早期の脂肪の成長と発達の機能解析をサポートします。
肥満は、成人と子供の両方にとって世界的な健康上の脅威です。太りすぎまたは肥満の子供は、成人として肥満になる可能性が約5倍高く、心血管疾患、糖尿病、および他の多くの併存疾患のリスクが著しく高くなります。2〜5歳の米国の子供の約13.4%が肥満1を有しており、過剰な体脂肪を蓄積する傾向が人生の非常に早い段階で動き出すことができることを示している。非常に異なる理由から、過剰な脂肪組織の蓄積はブロイラー(肉型)鶏にとって懸念事項です。現代のブロイラーは信じられないほど効率的ですが、生理学的に必要であるよりも多くの脂質を蓄積します2,3。この傾向は孵化直後に始まり、筋肉の成長から離れて割り当てることによって、最も高価な生産成分である飼料を効果的に無駄にします。したがって、子供とブロイラー鶏の両方にとって、非常に異なる理由にもかかわらず、脂肪組織の発達に影響を与える要因を理解し、人生の早い段階で脂肪膨張を制限する方法を特定する必要があります。
脂肪細胞は、前駆脂肪細胞から形成され、成熟した脂質貯蔵脂肪細胞を発達させるために分化を受ける脂肪組織由来幹細胞である。したがって、インビトロでの脂肪前駆細胞は、肥満研究のための貴重な実験モデルである。これらの細胞は、脂肪デポーの間質血管画分から単離され、脂肪細胞の分化および代謝を制御する分子経路の基本的な理解を提供することができる4、5。ひよこ胚は、卵を所望のスケジュールで培養すると、母親の犠牲を払わずに胚を取得して胚の一連の発生段階を観察できるため、実験操作が容易になるため、発生研究において好ましい実験モデルである。さらに、より大規模な動物モデルと比較して胚を得るために、複雑な外科的処置および長い期間を必要としない。したがって、ひよこ胚は、脂肪組織発達の初期段階から前駆脂肪細胞を得る機会を提供する。皮下脂肪組織は、胚期12日目(E12)の周りのひよこにおいて、大腿部の周囲に位置する明確に定義されたデポーとして見えるようになる。このデポーは、成熟脂肪細胞を形成するための発達の手がかりの下で積極的に分化を受ける高度に増殖性前駆脂肪細胞に富んでいる6,7。脂肪生成分化のプロセスは、ニワトリとヒトの間で同等である。したがって、ひよこ胚から単離された前駆脂肪細胞は、ヒトおよび家禽に関連する研究のための二重目的モデルとして使用することができる。しかし、前駆脂肪細胞の収量は、細胞が成熟脂肪細胞に成長するにつれて加齢とともに低下する5。
本プロトコールは、ブロイラーニワトリ胚において脂肪生成分化および脂肪細胞肥大がピークとなる段階(E16−E18)における脂肪組織からの前駆脂肪細胞の単離を最適化する8。この手順は、鶏の食事療法などの ovoにおいて発達中の胚が曝露される因子が脂肪細胞の発生および エキソビボでの脂肪生成可能性に及ぼす影響を評価することができる。また、脂肪形成に対する様々な操作(例えば、低酸素、栄養素添加、薬理学的アゴニスト、およびアンタゴニスト)または脂肪細胞前駆細胞の様々な'omes(例えば、トランスクリプトーム、メタボローム、メチローム)への影響を試験することもできる。脂肪形成の初期段階の表現として、このプロトコルを使用して得られた細胞は、家禽およびヒトに関連する研究のための貴重なモデルである。
すべての動物の手順は、テネシー大学施設動物ケアおよび使用委員会によって承認されました。受精したばかりの市販ブロイラー卵(Cobb 500)は、地元の孵化場から入手しました。卵を、胚発生日16〜18日目に解剖するまで相対湿度60%で38°Cでインキュベートした(E16−E18)。脂肪組織は、皮下(大腿骨)デポーから採取した。
1. 単離・培養の準備
2. 脂肪組織の採取と消化
3. 前駆脂肪細胞の播種と培養
4. 継代培養と凍結保存
5. アジポジェニック分化
注:2%ゼラチンコーティングプレートを使用して、細胞接着性を高めることができます。
6. 脂肪形成の評価
初代前駆脂肪細胞は形態学的に線維芽細胞に類似しており、不規則で星のような形状と中心核を有する(図2A-C)。細胞は組織培養プラスチックに容易に接着し、付着後すぐに増殖し始める。それらは、培地中に脂肪酸を供給されると、脂質滴(図3D)を急速に分化し、蓄積する。ここで表わされる単離物において報告された生存率(色素排除に基づく98%)は典型的である。細胞はかなり堅牢ですが、単離中の積極的な取り扱いは細胞の損傷につながり(図3E)、付着が悪く増殖に失敗する細胞を生成します。微生物汚染を防ぐために組み込まれた手順にもかかわらず、非滅菌材料の移送が起こり得る(図3F)。それらの急速な増殖速度のために、ひよこ胚前駆脂肪細胞は、培地中のグルコースを高い速度で消費する。メディアは、エネルギーの供給を維持するために48時間ごとに交換する必要があります。
ここで提示される代表的な結果は、ニワトリ胚前駆脂肪細胞の脂肪生成能を示す。これらの細胞は、脂肪生成条件下で脂肪滴を発達させるために迅速に蓄積し、蓄積は時間の経過とともに進行する(図4および図5)。脂肪形成の直接的な反映であるこれらの細胞における脂質蓄積の程度をよりよく視覚化および定量化するために使用することができる2つの方法が提示されている。Oil Red Oで脂質を染色することは、脂肪滴の蓄積を可視化および定量化する低コストの方法です(図4)。光学顕微鏡を使用して画像を収集し、画像が収集されるまで染色された細胞をベンチトップに保持することができます。細胞の各ディッシュにおける脂質蓄積は、染色剤を抽出し、分光光度計を用いて495nmにおける吸光度を読み取ることによって記載されているように定量することができる。選択した脂質とDNA染色剤の組み合わせを用いて、細胞数に対する脂質蓄積を定量することができ、これは培養中に持続し得る非脂肪生成性細胞を補う(図5)。いくつかの時点にわたって測定が行われる場合(図5B-C)、この組み合わせは、例えばホルモンまたはペプチドの添加に応答して、脂肪生成および増殖の両方を評価することを可能にする。

図1:脂肪組織採取(A)卵殻を砕くと、白色の卵殻膜が明らかになった。(b)滅菌ピンセットを用いて羊膜を突き刺す。(c)E16から合計〜80mgの大腿骨皮下脂肪を得ることができる。この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

図2:酵素消化のための組織断片および消化後の細胞ペレット。 (A)酵素溶液中の脂肪組織を細切る(〜1mm3)。(b)矢印はRBC溶解後の細胞ペレットを示す。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

図3:単離された初代前駆脂肪細胞の細胞形態比較 (A)単離後24時間における前駆脂肪細胞。(b)単離後48時間での脂肪前駆細胞。(C)単離後72時間で80%のコンフルエンシーを有する前駆脂肪細胞。(d)継代4で48時間脂肪生成誘導後の前駆脂肪細胞に、脂肪滴が見える。挿入図は、脂肪滴の拡大画像を示す。(E)損傷した細胞の代表的な画像。(F)矢印は、汚染された培養物中の黒い遊泳ドットを示す。スケール バー = 100 μm 。この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

(A)エクスビボでの脂肪生成分化24時間、48時間、および72時間後のE16前駆脂肪細胞のオイルレッドO染色の代表的な画像。(B)オイルレッドO染色の溶出により測定した脂肪滴の定量。値は、ポストホック・テューキー±HSD検定による一元配置分散分析によってSD. a,b,c P < 0.05の平均として表されます。この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

図5:脂質染色/DNA染色による脂肪細胞分化の評価(A)エキソビボでの脂肪生成分化24時間、48時間、72時間後のE16前駆脂肪細胞の脂質染色(赤)およびDNA(青)染色の代表的な画像。(B)脂質染色(励起:485 nm/発光:572 nm)を行い、分化した前駆脂肪細胞における脂質蓄積を評価した。(C)DNA染色(励起:359nm/発光:450nm)を行い、細胞数の変動を評価した。(d)脂質とDNA染色の比率。脂質蓄積はDNA含量に正規化される。値は、ポストホック・テューキー±HSD検定による一元配置分散分析によってSD. a,b,c P<0.05の平均として表されます。この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
| 年齢 (n=) | x106 細胞/100 mg 組織 | 生存率(%) |
| E12 (4) | 0.97 ± 0.115 a,b | 98.5 ± 0.58 a |
| E14 (4) | 1.22 ± 0.232 a,b | 98.3 ± 0.96 a,b |
| E16 (21) | 1.61 ± 1.717 a | 97.6 ± 1.58 a |
| E17 (4) | 0.81 ± 0.282 a,b | 96.8 ± 2.63 a,b |
| E18 (7) | 0.72 ± 0.611 a,b | 95.9 ± 1.81 a,b |
| E20 (4) | 0.94 ± 0.171 a,b | 97.8 ± 0.8 a,b |
| D4 (9) | 0.24 ± 0.164 a,b | 93.6 ± 4.28 b |
| D5 (4) | 0.25 ± 0.073 a,b | 98.5 ± 0.71 a,b |
| D7 (10) | 0.17 ± 0.162 b | 96.8 ± 3.49 a,b |
| D14 (4) | 0.25 ± 0.051 a,b | 99.0 ± 0.00 a,b |
表1:胚および孵化後のひよこから単離された細胞の平均細胞数および生存率。
値は、ポストホックTukey±HSD検定による一元配置分散分析によってSD. a,b P < 0.05の平均として表されます。
著者らには開示するものは何もありません。
本プロトコールは、ブロイラー胚における脂肪組織から前駆脂肪細胞を単離するための簡単な方法を記載する。この方法は、高収率での単離、初代培養、および前駆脂肪細胞の脂肪生成分化を可能にする。オイルレッドO染色および脂質/DNA染色は、分化培地で誘導された単離細胞の脂肪生成能力を測定しました。
著者らは、このプロトコルを支援し最適化してくれたUT AgResearchと動物科学科に感謝する。この作業はUSDAの助成金によって資金提供されました。
| 1 mLピペット | Eppendorf | Z683825 | シングルチャンネルピペット、100 - 1000 µL |
| 1 mL ピペットチップ | フィッシャーサイエンティフィ | ック02-707-402 | |
| 100% イソプロパノール | フィッシャーサイエンティフィック | A426P4 | |
| 1x PBS | Gibco | 10010023 | |
| 25 mL フラスコ | パイレックス | 4980-25 | |
| 37% ホルムアルデヒド | フィッシャーサイエンティフィ | ックF75P-1GAL | |
| 6 ウェルプレート | ファルコン | 353046 | 組織培養処理 |
| 96ウェルアッセイプレート | Costar | 3632 | |
| 96ウェルプレート、ブラックボトム | Costar | 3603 | 組織培養処理 |
| 済みアディポレッド | ロンザ | PT-7009 | |
| アムホテリシンB | Gibco | 15290026 | |
| ベンチトップワイパー(キムテックワイパー) | キンバリークラーク | 34155 | |
| タジン | アップ&アップ | NDC | 1167300334 20%ワーキングソリューション |
| セルカウンター | コーニング | 6749 | |
| セルストレーナー、40&マイクロ;m | SPL | 93040 | |
| 遠心分離機 | Eppendorf | 5702 | |
| チキン血清 | Gibco | 16110082 | |
| 円錐形遠心分離管、15 mL | VWR | 10025-690 | |
| 円錐形遠心分離管、50 mL | ファルコン | 352098 | |
| クライオバイアル | Nunc | 343958 | |
| 湾曲鉗子、100 mm | Roboz Surgical | RS-5137 | |
| 湾曲した外科用ハサミ、115 mm | Roboz Surgical | RS-6839 | |
| 蒸留水 | ミリポア | SYNSV0000 | 必要に応じて |
| DMEM/F12 | HyClone | SH30023.01 | |
| DMSO | Sigma | D2650 | |
| エタノール | Decon Labs | 2701 | 70% ワーキングソリューション |
| ウシ胎児血清 (FBS) | Gibco | 10437028 | |
| 蛍光顕微鏡 | EVOS | M7000 | |
| 蛍光プレートリーダー | Biotek | Synergy H1 | |
| Foil | Reynolds | Reynolds Wrap ヘビーデューティ アルミ ホイル、125 平方フィート | |
| 冷凍容器 | Thermo Scientific | 5100-0001 | |
| ゼラチン | ミリポア | 4055 | 2% ワーキングソリューション |
| 血球計算量計(計数チャンバー) | Corning | 480200 | 0.1 mm 深さ |
| インキュベーター | フィッシャーサイエンティフィック | 6845 | |
| 器具滅菌器 | VWR | B1205 | |
| リノール酸-オレイン酸酸-アルブミン | Σ | L9655 | 1x ワーキングソリューション |
| 顕微鏡 | Evos | AMEX1000 | |
| マルチチャンネルピペット | Thermo Scientific | 4661070 | 12チャンネルピペッター、30 - 300 µL |
| Na2HPO4Σ | S-7907 | ||
| NaH2PO4 | Σ | S-3139 | |
| NucBlue | Invitrogen | R37605 | |
| オイルレッド O | Σ | O-0625 | |
| オービタルシェーカー | IKA | KS130BS1 | |
| ペーパータオル | Tork | RK8002 | |
| パラフィルム | パラフィルム M | PM996 | |
| ペニシリン/ステプトマイシン (P/S) | Gibco | 15140122 | 1x Working Solution |
| Petri Dishes, 100 mm | Falcon | 351029 | |
| Petri Dishes, 60 mm | Falcon | 351007 | |
| Plate Shaker | VWR | 200 | |
| RBC Lysis Buffer | ロシュ | 11814389001 | |
| 試薬予約 | VWR | 89094-680 | |
| 小型ビーカー、100mL | パイレックス | 1000-100 | |
| 光度計プレートリーダーBiotek | シ | ナジーH1 | |
| 滅菌ガーゼ | マッケソン | 762703 | |
| ストレート鉗子、120mm | ロボズサージカル | RS-4960 | |
| ストレートハサミ、140 mm | Roboz Surgical | RS-6762 | |
| T-25 Flask | Corning | 430639 | Tissue Culture-treated |
| Tissue Culture Incubator | Thermo Scientific | 50144906 | |
| Tissue Strainer、250 & micro;m | Pierce | 87791 | |
| Trypan Blue Stain | Gibco | 15250061 | |
| Trypsin | Gibco | 15400054 | 0.1% Working Solution |
| Tweezers, 110 mm | Roboz Surgical | RS-5035 | |
| Type 1 Collagenase | Gibco | 17100017 | |
| Water | Bath Fisher Scientific | 15-462-10 | |
| Whatman グレード 1 濾紙 | Whatman | 1001-110 |