このプロトコルは、非肥満糖尿病(NOD)重症複合免疫不全マウスにNIT-1細胞を移植およびイメージングするための簡単で低侵襲な方法を説明しています。
このコンテンツを表示するには、JoVEへの購読が必要です。 または、無料トライアルをお申し込みください。
このプロトコルは、非肥満糖尿病(NOD)重症複合免疫不全マウスにNIT-1細胞を移植およびイメージングするための簡単で低侵襲な方法を説明しています。
1型糖尿病は、膵臓のインスリン産生ベータ細胞の自己免疫破壊によって特徴付けられる。この病気の有望な治療法は、幹細胞由来のベータ細胞の移植です。しかし、移植された細胞を持続的な自己免疫から保護するために、遺伝子組み換えが必要な場合があります。糖尿病マウスモデルは、移植細胞を自己免疫攻撃から保護するための戦略の予備評価に有用なツールです。ここで説明するのは、マウスにおける糖尿病の養子移植モデルにおける細胞移植片を移植および画像化するための低侵襲的方法である。このプロトコルでは、ホタルルシフェラーゼ導入遺伝子 luc2 を発現するマウス膵臓ベータ細胞株NIT-1からの細胞を、免疫不全非肥満糖尿病(NOD)重症複合免疫不全(scid)マウスに皮下移植します。これらのマウスに、自己免疫を移すために自然糖尿病NODマウス由来の脾細胞を同時に静脈内注射する。移植片は、細胞の生存を監視するために、非侵襲的な生物発光イメージング を介して 一定の間隔でイメージングされます。変異細胞の生存率は、同じマウスに移植された対照細胞の生存率と比較されます。
1型糖尿病(T1D)は、膵臓のインスリン産生ベータ細胞の自己免疫破壊によって引き起こされます。ベータ細胞塊の損失は、インスリン欠乏症および高血糖をもたらす。T1D患者は、外因性インスリンの毎日の複数回の注射に依存しており、生涯を通じて重度の高血糖および低血糖のエピソードを経験します。これらのエピソードに関連する合併症には、糖尿病性網膜症、腎機能の低下、および神経障害が含まれます1。
インスリン注射は治療法ですが、T1Dの治療法ではありません。しかし、失われたベータ細胞塊を置き換えることは、患者が自分のインスリンを産生できるようにすることで、病気を逆転させる可能性があります。ただし、死体ドナー島の供給は限られています2。幹細胞由来膵島(SC膵島)は、移植用のベータ細胞の事実上無制限の供給を提供し得る。いくつかのグループは、ヒト胚性幹細胞(ESC)および人工多能性幹細胞(iPSC)を分化させて機能的なベータ様細胞を生成できることを実証している3,4,5。有望な初期の臨床試験データは、これらの細胞が移植後も機能を維持し、患者がインスリン非依存性になることを可能にする可能性があることを示しています6。ただし、慢性免疫抑制が必要であり、癌や感染症に対する感受性が高まります。さらに、免疫抑制剤は、長期的に移植片に対して細胞毒性があり得る7。免疫抑制の必要性を排除するために、SC膵島を遺伝子組み換えして、移植後の再発性自己免疫および同種免疫から保護することができます。
幹細胞研究は、コストと労力が非常に厳しいものです。マウス細胞株と動物モデルは、移植細胞を自己免疫から保護するための戦略の初期同定と実験的検証に有用なツールです。NODマウスは、ヒトT1D8と多くの類似点を有する自然発生性自己免疫性糖尿病を発症し、NIT-1インスリノーマ細胞株はこのマウス系統9と遺伝的背景を共有している。糖尿病は、複製実験マウス10における糖尿病の発症を時間的に同期させるために、NODマウスからの糖尿病性脾細胞の注射を介して関連する免疫不全NOD-scidマウス系統に養子縁組に移され得る。このモデルは、SC島でのさらなる検証のために、遺伝的標的を比較的迅速かつ安価に特定するために使用できます。最近、この方法は、in vivoでの自己免疫から初代ヒト膵島を保護することが判明した標的であるRNLSおよびin vitroでのベータ細胞ストレスからのiPS細胞由来膵島を同定および検証するために適用されました11。ここでは、遺伝子操作されたNIT-1細胞を移植し、マウスの自己免疫性糖尿病の養子導入モデルでそれらの生存を非侵襲的に監視するための簡単なプロトコルについて説明します。
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。

図1:マウスの糖尿病の養子移植モデルにおける移植片の移植とイメージングのワークフロー。 ホタル導入遺伝子ルシフェラーゼ(luc2)を発現するNIT-1細胞をNOD-scidマウスに皮下移植する。マウスには、自然糖尿病NODマウスから単離された自己反応性脾細胞を同時に注射する。移植片は、非侵襲的生物発光イメージングによって一定の間隔でイメージングされる。BioRender.com によって作成された図。略語:NOD =非肥満糖尿病患者。SCID =重度の複合免疫不全。 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。
すべての動物の世話と研究のプロトコルは、ジョスリン糖尿病センターの施設動物管理および使用委員会(IACUC)によって承認され、それに従って実施されました。NODおよびNOD-scidマウスは、市販の供給源から容易に入手することができる。この研究のすべてのマウスは、センチナルモニター施設で維持されています。このプロトコルで使用されるすべての材料、動物、機器、およびソフトウェアに関連する詳細については、 材料の表 を参照してください。
1. NIT-1細胞株のエンジニアリングとメンテナンス
2. 移植用NIT-1細胞の調製
3. NIT-1細胞のNOD-scidマウスへの移植
4. 自己反応性脾細胞の単離・精製
5.外側尾静脈 を介した 糖尿病性脾細胞の静脈内注射
6. NIT-1移植片の 生体 内生物発光イメージング
注:移植片を週に1〜2回画像化します。移植当日は、移植後少なくとも2時間待って、移植片が落ち着いて安定したルシフェラーゼ発現を確保します。時間が制限要因である場合は、代わりに最初の測定を1日目に行うことができます。推奨される初期イメージングスケジュールは、注射後0日目または1日目、5日目、10日目、14日目、18日目、および25日目です。ただし、生物発光シグナルの喪失によって判断される自己免疫の進行に基づいてスケジュールを調整します。

図2:生物発光移植片をイメージングするためのソフトウェアコマンドのスクリーンショット 。 (A)イメージングの前に、 初期化 を選択して機器を準備します。画像は、[ 取得] を選択することで、選択したフォルダに自動保存できます。 自動保存先... (B)イメージングパラメータの概要。マウスを機器に配置したら、 取得を選択します。(C) イメージング中にポップアップするダイアログボックスのスクリーンショット。時点やマウス系統などの詳細をここに入力できます。 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。
7.データ分析
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
プロトコルの概要を 図 1 に示します。変異体および非標的対照などの2つの細胞株の生存率を比較してもよいし、または1つの細胞株の生存を、薬物処理マウス対ビヒクル処理対照などの複数のマウス群で測定してもよい。 図3A は、非標的対照(左)および変異(右)細胞株を移植した3匹の8週齢の雌NOD-scidマウスを示す。マウスはまた、糖尿病を移すために自己反応性脾細胞を静脈内注射した。
マウスを注射後0日目、5日目、10日目、14日目、および18日目に画像化した。3匹のマウスのうち2匹では、生物発光シグナルの喪失によって証明されるように、対照移植片は18日目までに破壊されましたが、変異体移植片は保護されていました。1匹のマウスでは、対照移植片ではなく変異体移植片が破壊され、動物間の生物学的変異が浮き彫りになった。生物発光シグナルを 、図3Bに記載されるように定量化した。移植片の生存率は、最初の時点と比較した残留生...
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
T1Dは現在治療法が存在しない壊滅的な病気です。ベータ細胞補充療法は、この病気の患者に有望な治療法を提供しますが、この戦略に対する重大な障壁は、移植されたベータ細胞に対する再発性自己免疫攻撃の可能性です。免疫の可視性または感受性を低下させるためのSC-β細胞の遺伝子工学は、この問題に対する1つの潜在的な解決策です。本明細書に記載されるのは、マウスにおける自己免疫性糖尿病の養子導入モデルにおいてそれらの生存を測定するために移植されたベータ細胞を非侵襲的に画像化するためのプロトコルである。
この方法の主な利点は、プロトコルの適応性です。ここでは、変異細胞株と非標的対照を比較するためにこの方法が適用されますが(図3)、プロトコルはさまざまな実験的質問に対応できます。自己免疫攻撃に対する幅広い遺伝子組み換え、薬物、またはその他の治療法の保護効果を調査することができます。自己免疫に対する保護における薬物または他の治療の有効性を評価する場合、追加の遺伝子改変なしでルシフェラーゼを発現する細胞のみが必要です。本論文では、自己免疫防御を試...
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
著者は、利益相反がないことを宣言します。
このプロトコルに記載されている方法を開発したエリカ・P・カイ博士と石川祐樹博士に感謝します(参考文献11を参照)。S.K.とP.Y.の研究室での研究は、国立衛生研究所(NIH)(R01DK120445、P30DK036836)、JDRF、ハーバード幹細胞研究所、ビートソン財団からの助成金によってサポートされています。T.S.は国立糖尿病・消化器・腎臓病研究所(NIDDK)(T32 DK007260-45)のポスドクフェローシップによってサポートされ、K.B.はメアリーK.アイアコッカ財団からのフェローシップによって部分的にサポートされました。
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 0.05% トリプシン、0.53 mM EDTA | Corning | 25-052-CI | |
| 293FT | Invitrogen | R70007 | SV40 large T antigen |
| ACK Lysing Buffer | Gibco | A10492-01 | |
| Alcohol prep pads, 70% Isopropyl alcohol | Amazon/Ever Ready First Aid | B08NWF31DX | |
| BD 5ml シリンジ Luer-Lok Tip | BD | 309646 | |
| BD PrecisionGlide Needle 26G x 5/8 (0.45 mm x 16 mm) Sub-Q | BD | 305115 | |
| BD 1 mL TB シリンジ スリップチップ | BD | 309659 | |
| Blasticidin S HCl | Corning | 30-100-RB | |
| セルストレーナープレミアムSureStrain、70&マイクロ;m、滅菌 | 済みサザンラボウェア | C4070 | 孔径40-70umの同様の滅菌ストレーナーを使用してください |
| CellDrop自動セルカウンター | Denovix | CellDrop BF-PAYG | または同様のセルカウンターデバイスを使用してください |
| コーニング100mLペニシリン-ストレプトマイシン溶液、100x | Corning | 30-002-CI | |
| 使い捨て吸引ピペット、ポリスチレン、滅菌、容量= 2 mL | VWR | 414004-265 | または、同様の吸引ピペット |
| D-ルシフェリン、カリウム塩、分子生物学グレード、粉末、>99% | Goldbio | LUCK-100 | |
| DMEM、高グルコース、ピルビン酸、グルタミンなし | Gibco | 10313039 | |
| Falcon BDチューブ、50mL | ッシャーサイエンティフィック | 14-959-49A | |
| ウシ胎児血清 | Gibco | 10437-028 | |
| を使用してください組織用鉗子プレミアム、1 x 2歯5インチ、ドイツ鋼 | 製フィッシャーサイエンティフィック | 13-820-074 | |
| コース尿テストストリップ | カリフォルニアペット薬局 | u-tsg100 | または、尿/血中のグルコース測定に同様のテストストリップを使用してください |
| GlutaMAX–1 (100x) | Gibco | 35050-061 | |
| 赤外線加熱ランプ | コール・パーマー | 03057-00 | または同様の赤外線ランプを使用 |
| インスリン注射器 0.5 mL、U-100 29 G 0.5 in | Becton Dickinson | 309306 | |
| Isoflurane, USP | Piramal Critical Care | 6679401725 | |
| IVIS Spectrum in vivo イメージングシステム | Perkin Elmer | 124262 | 移植細胞の生物発光画像を非侵襲的に収集するための機器 |
| 生体画像解析ソフトウェア | Perkin Elmer | 128113 | 生物発光シグナルを収集し定量するためのソフトウェア |
| マイクロ遠心チューブ シールライト、1.5 mL | USA Scientific | 1615-5510 | または、同様の滅菌マイクロ遠心チューブを使用 |
| NIT-1 | ATCC | CRL-2055 | NOD/LtマウスNOD由来の膵臓ベータセルライン |
| 。Cg-Prkdcscid/J | ジャクソン研究所 | 001303 | 重度の複合免疫不全自然突然変異に対するマウスのホモ接合性 Prkdcscid、一般に と呼ばれる。scidは、機能的なT細胞とB細胞の欠如、リンパ球減少症、低ガンマグロブリン血症、および正常な造血微小環境によって特徴付けられます。 |
| NOD/ShiLtJ | ジャクソン研究所 | 001976 | マウスのNOD/ShiLtJ系統(一般にNODと呼ばれる)は、自己免疫性1型糖尿病 |
| PBS、pH 7.4 | サーモフィッシャーサイエンティフィック | 10010031 | カルシウム、マグネシウム、フェノールレッドなし |
| pCMV-VSV-G | Addgene | 8454 | |
| pLenti-luciferase-blast | ご要望 | に応じて社内で入手可能なプラスミドです補足ファイル1 | |
| pMD2.G | Addgene | 12259 | |
| pMDLg/pRRE | Addgene | 12251 | |
| ポリエチレン、線形、MW 25,000、トランスフェクショングレード(PEI 25K) | を参照してくださいFisher Scientific | NC1014320 | |
| pRSV-Rev | Addgene | 12253 | |
| Restrainer for rodents, broome-style round 1 in | Fisher Scientific | 01-288-32A | |
| はさみ、鋭利なフィ | ッシャーサイエンティフィック | 08-940 | または、外科グレードのステンレス鋼で作られた他のはさみを使用してください |
| 組織培養処理された培養皿 | ミリポアシグマ | CLS430167-20EA | または、他の滅菌細胞培養処理されたペトリ皿を使用 |
| ピンセット/鉗子、精密中先端 | フィッシャーサイエンティフィック | 12-000-157 |
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。