このプロトコルは、マウス膵島の安定した球状体を生成する詳細な手順と、その小型サイズに適応した3D染色、クリアリング、マウントの詳細な手法を提供します。
方法論記事
このプロトコルは、マウス膵島の安定した球状体を生成する詳細な手順と、その小型サイズに適応した3D染色、クリアリング、マウントの詳細な手法を提供します。
本プロトコルは、膵島の3Dモデルにおける内皮およびインスリン産生β細胞の相互作用を研究するための、小型安定球体の生成、培養、3Dイメージングの最適化方法を詳述しています。150〜200μmの球状体は、最小の膵島サイズ範囲を反映し、1つの島内内皮細胞(MS-1細胞)と20個のインスリン分泌細胞(β-TC-6)を組み合わせた選択された比率から調製されました。低融点アガロースおよびCUBICクリアリング技術を用いた小型球体の染色、クリアリング、マウントの課題、そして異なるプローブを用いた3D構造の効率的な解析のための重要なポイントが詳細に記載されています。データは、NTPDASE-エクトヌクレオチダーゼ3が球状モデルでインスリンと共局所化しないことを示しており、β-TC6の成熟度や機能レベルに異なり、完全な手順は孤立した膵島にも適用可能であり、島内血管の明確な探査が可能です。これらの発見は、膵島モデル内の複雑な膵細胞の組織と相互作用を明らかにする3Dイメージングプロトコルの有効性を強調しています。
膵島移植はしばしば即時の血液媒介炎症反応(IBMIR)によって複雑化し、膵島内の内皮細胞(IEC)を著しく損傷し、移植片の灌流や機能に影響を与えます。長期的には、移植後4年で機能性膵島の質量減少とインスリン依存性の喪失が患者に報告されています。マウスやラットを用いた膵島移植モデルは開発されていますが、IBMIRによって誘導されるサイトカイン駆動の移植片損傷の文脈で特に重要な、膵島の前調整のための薬理学的標的を調査するための標準化されたモデルは欠けています。実際、球状構造体は新たな薬理学的標的の同定や、サイトカイン誘発性細胞機能障害に対する細胞保護分子の評価に特に適しています。さらに、1型糖尿病および膵島移植の動物モデルの使用を制限する代替アプローチも提案しています。
島のサイズ範囲の小型球体に対して、適切な染色、光学的クリアリング、取り付け条件を見つけることは依然として困難です。文献では、小型球体の取り扱いやその主要な構造特性について記述した研究は非常に少ないです。また、組織の浸透性、信号保存、構造的完全性のバランスを取る必要があり、これらミニチュアな3D細胞構造の繊細な性質を維持する必要があることにも困難が生じます。さらに、従来の染色法では球体の均一な標識を得るのに苦労することが多いです。この問題は、抗体や染料の浸透が限られているため、密な細胞組織によって試薬の拡散が妨げられることによってさらに悪化しています。最後に、光散乱背景を低減しイメージング深度を向上させるために不可欠な光学クリアリングのプロセスは、球体の構造を破壊したり生物学的特性を変化させたりしないよう慎重に最適化されなければなりません5。
3D顕微鏡観察のために小型球体を取り付けることもまた課題です。従来の取り付け媒体ではこれらの繊細な構造を十分に支えられず、画像撮影時に変形や崩壊を引き起こす可能性があります。さらに、最適なイメージング品質に必要な屈折率のマッチングは、球状体6,7の深さ全体にわたる正確な可視化を確保するために精密に制御されなければなりません。小型球体に特化したプロトコルの開発は、球状培養で用いられる細胞タイプの多様性や実験条件によってさらに複雑になります。最後に、染色およびクリアリングの過程で複数の細胞集団の完全性を維持するための専門的なアプローチの必要性は、細胞応答の評価に不可欠です。
IBMIR介在の膵島ストレス研究の特有の課題に対応するため、2000細胞の球状体モデルが設計されました。これはマウスのIECとインスリン分泌β細胞を組み合わせ、膵島で観察されるものと同様の1:20の比率でIECとβ細胞の比率を備えました。さらに、以前の実験ではこの構造が96時間持続することを確立しており、短時間(1時間範囲)または長いストレス誘発細胞反応(日数)とその薬理学的調節を観察するための生理学的に関連性の高い3Dモデルを提供しました。球状体モデルは、MS-1マウスの膵島内内皮細胞、膵島微小血管の特徴、およびβ細胞のインスリン分泌構造β-TC-68で構成されています。膵島の最小寸法範囲(直径50〜200μm)とその平均細胞番号9を密接に模倣するよう設計されました。
直径150〜200μmの小型球体取り扱いに特化した新しい収穫・染色法が報告されており、蛍光染料や抗体を球状体構造全体に最適に浸透させ、背景を最小限に抑えることが可能となっています。プロトコルは、低融点アガロース(LMPA)を用いた取り付け手順を取り入れ、繊細な球体に優しい構造的支持を提供しつつ、最適な屈折率のマッチングを可能にします。LMPAは、ゲリングを約27°C、融点(約65°C)を低減したアガロースの改良形態で、埋め込み時に試料の完全性を保ち、自己蛍光が最小限の光学的に透明なマトリックスを作成します。最後に、透明な遮蔽のない脳・身体イメージングカクテルおよび計算解析(CUBIC)10法が光学クリアリングに用いられ、内部構造の最大限の可視化と繊細な細胞間相互作用の完全性の維持を可能にしています。
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。
ヒト膵臓組織の使用およびすべての実験プロトコルは、フランス政府高等教育研究省(研究・イノベーション総局、生命倫理ユニット)によって承認され、番号DC-2019-3439で登録されました。すべての対象者の法定後見人からインフォームド・コンセントが得られました。
1. 球状体調製
注:マウスのIEC系統MS-1とマウスβ膵細胞株β-TC6は同時に培養され、球状培養に必要な細胞量を得ました。MS-1は、4.5 g/LのDMEM高グルコース培地でT75付着細胞フラスコで培養し、5%の胎児牛血清と1%のペニシリン/ストレプトマイシンを含み、湿度37°Cの大気で培養しました。 パッセージは、トリプシンEDTA 1xおよびハンクバランス溶液(HBSS)での3回洗浄を用いて、剥離後のコンフルエンシー(2日間培養)で実施されました。β-TC6は、4.5 g/Lの高グルコースを含むDMEM高グルコース培地で、15%胎児用牛血清と1%ペニシリン/ストレプトマイシンを用いて、湿度37°Cの湿度の大気中でT75で培養しました。 トリプシンEDTA1xおよびハンクバランス溶液(HBSS)での3回洗浄後、トリプシンEDTA1xによる剥離後、β-TC6コンバージェンシー(10日間培養)でパッセージが実施されました。
2. 球状体の収穫と染色
3. 溶液調製
4. 取り付けおよび光学クリアリング
5. イメージング
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。
ラベリングと光学クリアリングの効果を評価するために、複数のモデルに同じプロトコルを適用し、その後固定化しました(図1)。上記の方法で、1 IEC から20 βセル、1 IEC 対 50 βセルの比率を持つ球状体が培養されました。注目すべきは、1 IEC 対 20 β細胞の比率は人間の膵島の比率に近似していることです。トリパンブルーを使って破壊された球体を染色した結果、96時間にわたって生存細胞(80〜90%の生きた細胞)を維持することが確認されました。この観察は、膵島移植の文脈でIBMIRサイトカインによって誘導される進行的な細胞変異や細胞保護剤の特定の研究において特に重要です。
サイトカインストレスの結果の一つがIECの形態と機能の変化であり、これがβ細胞生存やインスリン機能に影響を与えるため、GLP1類似体であるデュラグルチドを用いてサイトカイン誘発ストレスの3次元薬理学的調節の実現可能性をさらに裏付けました。過去の実験では、TGFβ-2またはIL-1...
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。
MS-1マウスのIECおよびマウスβ細胞β-TC6を組み込んだ球状体モデルが開発され、膵島の三次元構造を模倣しています。このモデルは、72時間にわたるストレス誘発IEC機能障害の解析と、β細胞の生存率および機能への影響を分析するのに適しており、膵島移植研究にも関連性があります。重要なのは、マウス細胞から構成された球状体は均質な性質を持ち、関連する島内内皮系譜を持っていたことです。
重要な成果としては、150〜200μmの小型球体を収穫、染色、光学的にクリアするプロトコルの開発と検証があり、三次元イメージングにおける課題、染色強化、LMPAによる構造支持、細胞の完全性を維持しつつ可視化を図るCUBIC光学クリアリング技術などに対応しています。このプロトコルの有効性は、IECとβ細胞比が異なる球状体(1:20および1:50)および単離されたヒト膵島で実証されました。
均一な染色、正確な細胞群区分、細胞間相互作用の保存、そしてヒトアイレットへの成功した応用が、その多...
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。
著者たちは利益相反がないと宣言しています
著者は、PICSTRAイメージングプラットフォームのパスカル・ケスラー氏に、回転ディスク顕微鏡法とZスタックからの生の標識データの抽出に関する専門的な支援に感謝しています。著者は、ヨーロッパ糖尿病研究センター(CEED、フランス・ストラスブール)のW.ビーティガー博士、A.ラングロワ博士、K.ブザクリ博士による精製された人間の島のご厚意に感謝いたします。
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。
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| &マイクロプレート 24ウェル ブラック ID 14 mm | イビディ | 82426 | |
| アグリウェル800(24井戸) | 幹細胞 | 34815 | |
| 粘着防止洗浄液 | 幹細胞 | 7010 | |
| 抗CD31抗体[P2B1] | アブカム | AB24590 | 最終濃度:2.2&マイクロ;g/mL |
| アンチインテグリン&ベータ;抗体1、クローンMB1.2 | メルク | MAB1997 | 最終濃度1.43とマイクロ;g/mL |
| 細胞培養フラスコ、T-75、表面、表面 : Cell+、フィルトキャップ | サーステット | 83.3911.302 | β-TC6 文化 |
| 細胞培養フラスコ、T-75、表面:標準、2段階スクリューキャップ | サーステット | 83.3911.02 | MS-1文化 |
| DAPIジハイドロ塩化物 | サーモフィッシャー、 | D1306 | 最終濃度2&微量;g/mL |
| ジメチルスルオキシド | シグマ | D8418-250ML | |
| DMEM、高グルコース、GlutaMAX™サプリメント、ピルビン酸 | サーモファイッシャー・サイエンティフィック | 31966047 | |
| ドゥラグルチド | |||
| ドゥラグルチド | リリー | Trulicity 1.5mgペン | |
| 胎児用牛血清 | バイオウエスト | S1810-500 | |
| グリシン | シグマ | G7126-1KG | |
| ヤギ抗モルモットIgG(H+L)高交差吸着二次抗体Alexa fluor™555 | サーモフィッシャー | A21435 | 最終濃度2&微量;g/mL |
| ヤギ抗マウスIgG(H+L)高交差吸着二次抗体、Alexa fluor™488 | サーモフィッシャー | A-11029 | 最終濃度2&微量;g/mL |
| ヤギ抗ウサギIgG(H+L)高交差吸着二次抗体Alexa fluor™633 | サーモフィッシャー | A-21071 | 最終濃度2&微量;g/mL |
| ヤギ抗ラットIgG(H+L)交差吸着二次抗体、Alexa Fluor™555 | サーモフィッシャー | A21434 | 最終濃度2&微量;g/mL |
| ヤギ血清 | シグマ | S26-100ML | |
| カルシウムなしのHBSS &マグネシウム &フェノールレッド | コーニング | 21-022-CV | |
| インスリン(C27C9)ウサギ抗体 | 細胞シグナル伝達 | 3014S型 | 最終濃度0.66&微量;g/mL |
| 孤立したヒト膵島 | センター・ヨーロッパ&エコート;en d'Etude du Diabete (CeeD) | カリム・ブザクリ博士からの親切な贈り物です。臨床グレードで、ガイドラインに従って隔離されています。 | |
| 低ゲリング温度 アガロース | メルク | A9414-10G | |
| MS-1セル | ATCC | CRL-2279 | |
| パラホルムアルデヒド溶液、PBS1%に4% | フィッシャー・サイエンティフィック | 15670799 | |
| PBS 10x | ユーロメデックス | ET330-A | 実験室グレードの超純水で1倍希釈した |
| ペニシリン・ストレプトマイシン | PANバイオテクノロジー | P06-07100 | |
| ポリクローナルモルモット抗マウスNTPDase3抗体およびnbsp; | mN3-1CI4;mN3-2C(I4,I5);mN3-3C(I4,I5)とnbsp; | https://ectonucleotidases-ab.com/Antibodies.php | 希釈 1:1000 |
| クアドロール/N,N,N′,N′-テトラキス(2-ヒドロキシプロピル)エチレンジアミン | シグマ | 122262-1L | |
| スピニングディスクオリンパス IXplore SPIN | オリンパス・サイエンティフィック・ソリューションズ | ||
| 分子生物学におけるショ糖 | シグマ | S0389-1KG | |
| Triton X-100 バイオクオリティ・ラボラトリーグレード | ユーロメデックス | 2000-A | |
| トリプシン/EDTA(10倍) | PANバイオテクノロジー | P10-025100 | |
| トゥイーン-20 | ユーロメデックス | // | |
| 尿素 | シグマ | U-5128 | |
| &β;-TC6細胞 | ATCC | CRL-11506 |
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。
このJoVE記事のテキストまたは図の再利用許可をリクエスト
許可をリクエスト