Name: ハイコンテンツインビトロ膵島β細胞の複製ディスカバリー・プラットフォーム (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-07-16T15:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 35 s
Description: 学ぶハイコンテンツスクリーニング法による膵島β細胞の複製促進メカニズムの探索。マウス膵島を用いた自動化解析プラットフォームで、糖尿病再生医療への応用を目指す。

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この作業は、NIH(JPA)、スタンフォード大学のSpectrum Child Health Research Institute(CHRI)、およびSPARK(UL1 TR001085、JPA)からのNIDDK助成金DK098143およびDK101530によって支援されました。

このプロトコルは、スタンフォード大学医学部の施設内動物管理使用委員会（IACUC）に準じて行きました。膵島細胞複製の評価のための384ウェルプレートのウェル228を生成するのに十分である - （9週齢8）雄性Sprague Dawleyラット300 - Gに記載のプロトコルは、6つの250からの膵島単離のためにスケーリングされます。 1.材料の準備<ol><li> 15cmの組織培養皿28に3日間前にコンフルエントに維持804Gラット膀胱癌細胞の馴化培地を収集することによって、膵島の分離を開始する（RPMI1640 20 ml）をコーティング媒体を準備します。滅菌フィルターとストア（-20℃）後の使用のために馴化培地。 </li><li>手術器具を滅菌する（1 12センチメートル歯状の組織鉗子、1 11.5センチメートル細かいハサミ、1 14.5センチメートル手術用はさみ、2 16センチメートルの湾曲鉗子、1 12センチメートル湾曲した止血剤、1〜12センチメスハンドル）とinitの前に1 30メッシュの組織ふるいです膵島単離をiating。 </li><li> 60％を溶解することによって、膵臓消化溶液を準備し、精製クラスIの40％混合物：クラスIIコラゲナーゼ（300,000総コラゲナーゼ活性- 40万台）をカルシウムおよびマグネシウムを補充した1×ハンクス平衡塩溶液（HBSS）60ml中。氷上で1「22 G針と場所で10mlシリンジ（6）への膵臓消化バッファーの負荷10ミリリットル。 注：消化溶液の10mlを、ラットあたりに噴射されます。それに応じてスケール。 </li><li>ケタミンの1.3ミリリットル（100 mg / mlで）、キシラジンの0.2ミリリットル（100 mg / mlで）およびPBSの3ミリリットルを混合することにより、換気フード内で麻酔薬カクテルの4.5ミリリットルを準備します。膵島単離を開始する1時間以内に麻酔薬カクテルを準備します。 </li><li> HBSSの500ミリリットルに新生仔ウシ血清の25ミリリットルを追加することで、 洗浄バッファーを準備します。後で使用するために氷の上に洗浄バッファーを置きます。 </li><li>低グルコースのダルベッコ改変イーグル培地（DMEM）、5の500ミリリットルである膵島媒体の1瓶を準備0 mlのウシ胎児血清（FBS）、ペニシリンの5,000単位/ ml及びストレプトマイシンの5,000μgの/ mlです。 </li><li> 2％FBS、2mMグルタミン、ペニシリンの5 mMグルコース、5000単位/ mlおよびストレプトマイシンの5,000μgの/ mlの機能/生存性溶液（500ミリリットル）から膵島機能媒体を準備します。後で使用するために膵島機能メディア （4℃）で保管してください。 </li><li> 1×リン酸緩衝生理食塩水（PBS）のミリリットル37.38 2.5 mLのロバ血清0.12 mLのトリトンX-100を添加することによって、ブロッキング緩衝液40ミリリットルを準備します。後で使用するためにストアブロッキングバッファー（4℃）。 </li><li>プロトコルを開始する前に必要な抗体を得ます。 注：PDX-1（TRITC）およびKi-67（FITC）の共染色は、一次β細胞複製のスクリーニングのために使用されます。 PDX（Cy5の）およびKi-67（FITC）染色、核（DAPI）と一緒に、追加のセルアイデンティティマーカー（TRITCインスリン、グルカゴン、ビメンチンまたはソマトスタチン）のための免疫蛍光染色を行い、系統特異的複製分析のため。代替担当者licationマーカー、 例えば 、PCNAは、使用してもよいです。 </li><li>四重に行われる各処理条件で228ウェルの治療計画を準備します。 （：666希釈DMSO 1）をウェルポジティブ（5-ヨードツベルシジン[1μM]またはジピリダモール[15μM]）および車両制御が含まれます。 </li></ol>膵臓の2灌流<ol><li>希釈された麻酔薬カクテル溶液（0.30ミリリットル/ 100g体重）の腹腔内注射によって、ラットを麻酔。ラットが完全に麻酔をかけ、有害な刺激に応答しなくなったら、頸椎脱臼を行います。 </li><li>ペーパータオルのスタック上に仰臥位（頭尾の向き）に安楽死させたラットを置き、70％エタノールで腹部をスプレー。 </li><li> U-切開（陰部の塩基）と腹腔を開き、腹腔を露出するように胸の上に吻側方向に皮膚を撤回。 </li><li>慎重に、湾曲した鉗子の2ペアを使用して十二指腸をつかむ共通Bの十二指腸エントリを見つけますイルダクト（オッディの括約筋）とは、湾曲した止血剤と乳頭で十二指腸開口部をクランプします。 </li><li>総胆管乳頭をクランプし、湾曲した鉗子を使用して肝臓に近い胆管をつかむために使用される湾曲した止血剤を持ち上げます。胆管を分離し、公開するために、湾曲鉗子で鈍的切開を使用してください。 </li><li>ヘッド近位と足の先端でラットを再配置します。 </li><li> 膵臓の消化液で嚢胞と共通の肝管の接合部に総胆管（CBD）で、またはちょうど遠位にカニューレを挿入10ミリリットル注射器を-loaded、ゆっくりと膵臓の消化溶液の10ミリリットルを注入。注入しながら、メスハンドルにCBDをサポートしています。ダクトと膵臓は膨らまに失敗した場合、針の位置を変更します。 </li><li>下行結腸、腸、胃と脾臓からそれを分離するために、湾曲鉗子と細かいハサミを使用して膨張した膵臓を削除します。 5 mlを含む50mlチューブ中で、氷上で膨張した膵臓を置き<eメートル&gt;膵臓消化溶液。 注：最大膵島収量については、各50ミリリットルの消化管で30分と場所のみ1または2の膵臓内のすべての膵臓を集めます。 </li></ol>膵臓の3解離<ol><li>いったんすべて膵臓が採取され、15分間37℃の水浴中に消化管を置きます。静かにチューブを3分毎に渦巻きます。 </li><li> 15分後、精力的にチューブを（垂直方向）を10回振ると冷 ​​洗浄緩衝液 10mlを追加します。精力的にチューブをさらに5回振って、氷上に置きます。 </li><li>冷洗浄緩衝液で50mlに消化管を記入し、チューブを5回転倒混和します。 </li><li> 4℃で1分間97×gでチューブを遠心し、上清を捨てます。ペレット化した組織を落とさないように注意してください。 </li><li> 25ミリリットルの洗浄緩衝液を加え、穏やかにボルテックスして組織を再懸濁。繰り返しをさらに2回3.4と3.5を繰り返します。 </li><li>目の上に30メッシュの組織ふるいを置きerile 250ミリリットルのビーカーとふるい上に組織懸濁液を注ぎます。 洗浄バッファーの追加の20ミリリットルでの消化管を洗浄し、メッシュの上に注ぎます。未消化膵臓および脂肪組織は、この段階で除去されます。 </li><li> 2新鮮な50mlチューブ中に濾過材を注ぎ、4℃で1分間、97×gで回転させて組織をペレット。上清をデカントし反転チューブは、過剰なバッファを排出します。 </li></ol>島の4精製<ol><li>ペレット化した膵臓組織に冷たいポリス/ジアトリゾ酸ナトリウム溶液20ml（1.119グラム/ mlの濃度）を追加します。均一にそっとピペットで5回上下各管の内容物を再懸濁。 </li><li>静かに10ミリリットルのHBSSとポリス/ジアトリゾ酸ナトリウム水溶液を重ねます。ゆっくり管壁に沿ってHBSSを追加することで、シャープな液体界面を維持します。 </li><li>緩加速とブレーキなしで15分間（4℃）560×gで消化された膵臓を遠心。 </li><li>共同10ミリリットルのピペットを使用して、インターフェイスからの膵島層llect、新鮮な50mlチューブに島を置きます。この段階で島をプールしないでください。 </li><li> 4℃で140×gで1分間、各50mlチューブやスピンに洗浄緩衝液の40ミリリットルを追加します。 </li><li>上清を捨て、チューブを数回反転させて、洗浄緩衝液 50ml中のプールされた膵島を再懸濁します。ペレット中に膵島を収集するために、4℃で97×gで1分間チューブを遠心します。 </li><li> 洗浄緩衝液を捨て、洗浄を繰り返します。組織培養フードの中に島を持参し、上清を吸引除去します。 </li><li> 膵島培地 6ml中膵島の各チューブを再懸濁します。 </li><li> 6ウェル組織培養皿のウェルに各50ミリリットルチューブから膵島を転送します。ウェルの中央に島を収集し、顕微鏡下で膵島の品質と純度を観察するために6ウェルディッシュを渦巻。 </li><li>手動で1ミリリットルピペットを用いて膵島を収集し、隣接に選ばれた膵島を転送よく膵島メディアの6ミリリットルを含みます。膵島旋回を繰り返し、&gt; 90％の純度が達成されるまで、ピッキング。 </li><li> 膵島培地 20mlを含む10cmの組織培養皿に精製された膵島を転送します。 </li><li>組織培養インキュベーターに入れ島（37℃、5％CO 2）で一晩（ 図1A）。 </li><li>膵島細胞、コートウェル当たり804G馴化培地40μlの384ウェルプレートのウェルを、めっきの製造において。組織培養インキュベーター中で一晩インキュベートします。 </li></ol> 5.分散および膵島細胞のメッキ<ol><li>次の日は、静かに、セルスクレーパーで10cmの皿から膵島を切り離し、50ミリリットルチューブに膵島を移します。 </li><li>室温で22×gで1分間遠心分離することにより、島をペレット。上清を吸引除去します。 </li><li>温かいPBS 20mlで膵島を洗浄し、上記のようにデカント。 </li><li> 0.25％トリプシンで膵島（ラット膵臓あたり150μLを再サスペンド）と37℃で10分間インキュベートします。ピペットアップ膵島ダウン10時間インキュベーションの5および10分後、1 mlピペットを用いて。 </li><li> 10分後、完全な消化を保証し、血球計数器を使用して、膵島細胞をカウントするために顕微鏡下でトリプシン処理した膵島の20μlのサンプルを評価します。 5分であり、ピペットを上下に10回以上 - 未消化の島が残っている場合は、追加の3のためのインキュベーションを続けます。必要に応じて繰り返します。 注：典型的な収量は〜125,000である - ラット15万膵島細胞。 </li><li>インキュベーターから804G馴化培地でコーティングされた384ウェルプレートを取り外し、12ウェルマニホールドアスピレーターを使用してメディアを削除します。 </li><li> 膵島機能培地 1ml当たり45,000細胞の密度で膵島細胞を懸濁し、マルチチャンネルピ ​​ペット（図1B）でウェルあたり70μL（3150細胞）をプレート。 注：外側のウェルに位置するβ細胞がNと列にプレート使用行Cの周囲に向かって移動する傾向があるので46匹のラットから単離した膵島細胞を228ウェルプレートに21に。 </li><li>細胞接着を可能にするために、48時間組織培養インキュベーター中でプレートを置き。 </li></ol> 6.膵島細胞培養処理、固定および染色<ol><li> 膵島機能の培地中の 2倍の濃度で（処理条件は、四重に行われている）は、車両および化合物の200μlのを準備します。マルチウェルピペッティングを容易にするために、滅菌96ウェルプレート中の化合物を配置します。 </li><li>慎重に12ウェルマニホールドアスピレーターで膵島培地を除去し、12ウェルピペットを用いて膵島機能媒体（35μL/ウェル）と交換してください。 （図1C）を乾燥させるリスクを制限するために、一度に1行からメディアを取り外し、交換してください。 </li><li> 2倍の化合物溶液35μlの/ウェルを転送することにより、治療を開始します。 48時間の治療期間のためのインキュベーターにプレートを返します。 </li><li>処理の48時間後、プレートを反転させて処理媒体をデカント。&lt;/李&gt; <li>静かに1×PBS（1分）のウェルあたり50μlの膵島細胞を洗浄します。マルチチャンネルピペットを用いてPBSを加えます。 </li><li> PBSをデカントし、1×PBSで希釈し、冷4％パラホルムアルデヒド（PFA）のウェルあたり50μLを追加することにより、細胞を固定。 4℃で15分間細胞をインキュベートします。 </li><li> PFAを除去するためにプレートを反転させ、ゆっくりと上記のようにウェルあたりPBSを60μlを添加することによって、細胞を3回（各5分）洗浄します。 </li><li>ホルムアミド14.25ミリリットルと0.75ミリリットル0.15 Mクエン酸ナトリウム（pHが6）を混合して15ミリリットル抗原回復溶液を調製します。使用直前に、抗原回復溶液を作ります。 </li><li>プレートを反転させたウェルからPBSを削除し、各ウェルに60μlの抗原回復ソリューションを追加します。 45分間70℃の水浴中でプレートを加熱します。マルチウェルプレートの反りを防ぐために、このインキュベーション中、プレートの上に加熱ブロックを配置します。 注意：水は、プレートスカートハーフウェイアップでなければなりません。プレートが水没するべきではありません。 </li><li&gt;は水浴からプレートを取り外して、常温で20分間冷却します。プレートは目視検査によって反っていないことを確認します。 </li><li> 1×PBSのウェルあたり60μlの3回（各5分）で細胞を洗浄。マルチチャンネルピペットを用いてPBSを加え、プレートを反転させ、PBSをデカント。 </li><li>ブロッキング緩衝液をウェルあたり40μLを添加し、室温で30分間インキュベートし、マルチチャンネルピペットを使用。プレートを反転し、デカントすることによりブロッキングバッファーを削除します。 </li><li>そしてヤギ抗ヒトPDX-1（1：100）：マウス抗ヒトのKi-67（200 1）40μlの追加を各ウェルにブロッキング緩衝液中に希釈した抗体を、4℃で一晩インキュベートします。 </li><li>翌日、抗体溶液をデカントし、上記のように1×PBSで3回（各5分）で細胞を洗浄します。 PBSをデカント。 </li><li>ブロッキング緩衝液中のビオチン化ロバ抗マウスIgGおよびローダミン結合ロバ抗ヤギIgG：希釈（200 1）のウェルあたり40μLを加えます。 1時間インキュベート室温で。 </li><li> 1×PBSで3回、5分ごとに細胞を洗浄。各ウェルにフルオレセイン結合ストレプトアビジン：（ブロッキング緩衝液中で400 1）で希釈し、40μlのを追加します。室温で30分間インキュベートします。 </li><li> 1×PBSで3回、5分ごとに細胞を洗浄。 DAPIのウェルあたり40μlの（ブロッキング緩衝液で300 nM）を添加し、室温で15分間インキュベートします。 </li><li> 1×PBSで2回細胞を洗浄し、PBS 1×40μlの細胞を残します。プレートは現在、分析する準備ができました。 </li></ol> 7.β-細胞複製の分析注：アッセイプロトコルは、β細胞の複製を測定するために使用される高含量スクリーニング顕微鏡のために確立されなければなりません。その最も単純な組成物では、このプロトコルは、識別マーカーはβ細胞（PDX-1 +β細胞）の定義に使用され、複製マーカー（KI-67）細胞分裂イベントを定義するために使用される2色アッセイです。 <ol><li> averagに基づいてオブジェクト（β細胞）を同定β細胞の核（図2A）の予想される画素領域内：近似円（幅&lt;1.6長）内のPDX-1染色（549 nmのフィルター）の電子蛍光強度。 </li><li>次に、PDX-1 +領域（図2B）内の平均蛍光強度（485 nmのフィルター）に基づいて複製イベント（のKi-67-陽性）を識別するための設定を確立。 注：露光時間は、画像全体の画素強度の比較を可能にするために修正する必要があります。アッセイプロトコルパラメータは、マシンの呼び出しが一貫悪影響データの品質に影響を与える可能性がある非特異的な染色、破片および細胞凝集体を除外するように調整されています。 </li><li>精度と限界可変性を最大化するために、ウェルあたり500β細胞の最小値を分析します。 注： - 3％のラット膵島培養における基底β細胞複製指数は0.5であることが期待されます。一般的に、ウェルあたり40の画像は、500β細胞を識別するのに十分以上のものです。 </li><li>分析の前にプレート全体を、選択されたネガ型（DMSO処理）および陽性対照分析（5-ヨードツベルシジン[1μM]またはジピリダモール[15μM]）をアッセイプロトコルの妥当性を評価するために井戸を処置されました。アッセイが正しく確立されると、正の対照化合物は、β細胞の複製の割合の少なくとも2倍の増加を誘導します。 </li><li>アッセイプロトコルが検証された後、プレート全体をお読みください。 </li></ol>

<ol><li>Butler, A. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Beta-cell+deficit+and+increased+beta-cell+apoptosis+in+humans+with+type+2+diabetes%5BTitle%5D)+AND+%22Diabetes%22%5BJournal%5D)">Beta-cell deficit and increased beta-cell apoptosis in humans with type 2 diabetes.</a> Diabetes. 52 (1), 102-110 (2003).</li>
<li>Kloppel, G., Lohr, M., Habich, K., Oberholzer, M., Heitz, P. U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Islet+pathology+and+the+pathogenesis+of+type+1+and+type+2+diabetes+mellitus+revisited%5BTitle%5D)+AND+%22Surv+Synth+Pathol+Res%22%5BJournal%5D)">Islet pathology and the pathogenesis of type 1 and type 2 diabetes mellitus revisited.</a> Surv Synth Pathol Res. 4 (2), 110-125 (1985).</li>
<li>Harlan, D. M., Kenyon, N. S., Korsgren, O., Roep, B. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Current+advances+and+travails+in+islet+transplantation%5BTitle%5D)+AND+%22Diabetes%22%5BJournal%5D)">Current advances and travails in islet transplantation.</a> Diabetes. 58 (10), 2175-2184 (2009).</li>
<li>Nath, D. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Outcomes+of+pancreas+transplants+for+patients+with+type+2+diabetes+mellitus%5BTitle%5D)+AND+%22Clin+Transplant%22%5BJournal%5D)">Outcomes of pancreas transplants for patients with type 2 diabetes mellitus.</a> Clin Transplant. 19 (6), 792-797 (2005).</li>
<li>Nichols, R. J., New, C., Annes, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Adult+tissue+sources+for+new+beta+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Transl+Res%22%5BJournal%5D)">Adult tissue sources for new beta cells.</a> Transl Res. 163 (4), 418-431 (2014).</li>
<li>Pagliuca, F. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Generation+of+functional+human+pancreatic+beta+cells+in+vitro%5BTitle%5D)+AND+%22Cell%22%5BJournal%5D)">Generation of functional human pancreatic beta cells in vitro.</a> Cell. 159 (2), 428-439 (2014).</li>
<li>Kushner, J. A., MacDonald, P. E., Atkinson, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stem+cells+to+insulin+secreting+cells%3A+two+steps+forward+and+now+a+time+to+pause%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Stem+Cell%22%5BJournal%5D)">Stem cells to insulin secreting cells: two steps forward and now a time to pause.</a> Cell Stem Cell. 15 (5), 535-536 (2014).</li>
<li>Dor, Y., Brown, J., Martinez, O. I., Melton, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Adult+pancreatic+beta-cells+are+formed+by+self-duplication+rather+than+stem-cell+differentiation%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Adult pancreatic beta-cells are formed by self-duplication rather than stem-cell differentiation.</a> Nature. 429 (6987), 41-46 (2004).</li>
<li>Meier, J. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Beta-cell+replication+is+the+primary+mechanism+subserving+the+postnatal+expansion+of+beta-cell+mass+in+humans%5BTitle%5D)+AND+%22Diabetes%22%5BJournal%5D)">Beta-cell replication is the primary mechanism subserving the postnatal expansion of beta-cell mass in humans.</a> Diabetes. 57 (6), 1584-1594 (2008).</li>
<li>Chick, W. L., Lauris, V., Flewelling, J. H., Andrews, K. A., Woodruff, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+glucose+on+beta+cells+in+pancreatic+monolayer+cultures%5BTitle%5D)+AND+%22Endocrinology%22%5BJournal%5D)">Effects of glucose on beta cells in pancreatic monolayer cultures.</a> Endocrinology. 92 (1), 212-218 (1973).</li>
<li>Brelje, T. C., Sorenson, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Role+of+prolactin+versus+growth+hormone+on+islet+B-cell+proliferation+in+vitro%3A+implications+for+pregnancy%5BTitle%5D)+AND+%22Endocrinology%22%5BJournal%5D)">Role of prolactin versus growth hormone on islet B-cell proliferation in vitro: implications for pregnancy.</a> Endocrinology. 128 (1), 45-57 (1991).</li>
<li>Chen, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((PDGF+signalling+controls+age-dependent+proliferation+in+pancreatic+beta-cells%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">PDGF signalling controls age-dependent proliferation in pancreatic beta-cells.</a> Nature. 478 (7369), 349-355 (2011).</li>
<li>Liu, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Glycogen+synthase+kinase-3+and+mammalian+target+of+rapamycin+pathways+contribute+to+DNA+synthesis%2C+cell+cycle+progression%2C+and+proliferation+in+human+islets%5BTitle%5D)+AND+%22Diabetes%22%5BJournal%5D)">Glycogen synthase kinase-3 and mammalian target of rapamycin pathways contribute to DNA synthesis, cell cycle progression, and proliferation in human islets.</a> Diabetes. 58 (3), 663-672 (2009).</li>
<li>Metukuri, M. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((ChREBP+mediates+glucose-stimulated+pancreatic+beta-cell+proliferation%5BTitle%5D)+AND+%22Diabetes%22%5BJournal%5D)">ChREBP mediates glucose-stimulated pancreatic beta-cell proliferation.</a> Diabetes. 61 (8), 2004-2015 (2012).</li>
<li>Wang, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+high-throughput+chemical+screen+reveals+that+harmine-mediated+inhibition+of+DYRK1A+increases+human+pancreatic+beta+cell+replication%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Med%22%5BJournal%5D)">A high-throughput chemical screen reveals that harmine-mediated inhibition of DYRK1A increases human pancreatic beta cell replication.</a> Nat Med. 21 (4), 383-388 (2015).</li>
<li>Schisler, J. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stimulation+of+human+and+rat+islet+beta-cell+proliferation+with+retention+of+function+by+the+homeodomain+transcription+factor+Nkx6.1%5BTitle%5D)+AND+%22Mol+Cell+Biol%22%5BJournal%5D)">Stimulation of human and rat islet beta-cell proliferation with retention of function by the homeodomain transcription factor Nkx6.1.</a> Mol Cell Biol. 28 (10), 3465-3476 (2008).</li>
<li>Fueger, P. T., Hernandez, A. M., Chen, Y. C., Colvin, E. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Assessing+replication+and+beta+cell+function+in+adenovirally-transduced+isolated+rodent+islets%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">Assessing replication and beta cell function in adenovirally-transduced isolated rodent islets.</a> J Vis Exp. (64), (2012).</li>
<li>Walpita, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+human+islet+cell+culture+system+for+high-throughput+screening%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomol+Screen%22%5BJournal%5D)">A human islet cell culture system for high-throughput screening.</a> J Biomol Screen. 17 (4), 509-518 (2012).</li>
<li>Miyazaki, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Establishment+of+a+pancreatic+beta+cell+line+that+retains+glucose-inducible+insulin+secretion%3A+special+reference+to+expression+of+glucose+transporter+isoforms%5BTitle%5D)+AND+%22Endocrinology%22%5BJournal%5D)">Establishment of a pancreatic beta cell line that retains glucose-inducible insulin secretion: special reference to expression of glucose transporter isoforms.</a> Endocrinology. 127 (1), 126-132 (1990).</li>
<li>Song, W. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Phosphorylation+and+inactivation+of+glycogen+synthase+kinase+3beta+%28GSK3beta%29+by+dual-specificity+tyrosine+phosphorylation-regulated+kinase+1A+%28Dyrk1A%29%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biol+Chem%22%5BJournal%5D)">Phosphorylation and inactivation of glycogen synthase kinase 3beta (GSK3beta) by dual-specificity tyrosine phosphorylation-regulated kinase 1A (Dyrk1A).</a> J Biol Chem. 290 (4), 2321-2333 (2015).</li>
<li>Hohmeier, H. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Isolation+of+INS-1-derived+cell+lines+with+robust+ATP-sensitive+K%2B+channel-dependent+and+-independent+glucose-stimulated+insulin+secretion%5BTitle%5D)+AND+%22Diabetes%22%5BJournal%5D)">Isolation of INS-1-derived cell lines with robust ATP-sensitive K+ channel-dependent and -independent glucose-stimulated insulin secretion.</a> Diabetes. 49 (3), 424-430 (2000).</li>
<li>Cozar-Castellano, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lessons+from+the+first+comprehensive+molecular+characterization+of+cell+cycle+control+in+rodent+insulinoma+cell+lines%5BTitle%5D)+AND+%22Diabetes%22%5BJournal%5D)">Lessons from the first comprehensive molecular characterization of cell cycle control in rodent insulinoma cell lines.</a> Diabetes. 57 (11), 3056-3068 (2008).</li>
<li>Efrat, S., Fusco-DeMane, D., Lemberg, H., aL Emran, O., Wang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Conditional+transformation+of+a+pancreatic+beta-cell+line+derived+from+transgenic+mice+expressing+a+tetracycline-regulated+oncogene%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+U+S+A%22%5BJournal%5D)">Conditional transformation of a pancreatic beta-cell line derived from transgenic mice expressing a tetracycline-regulated oncogene.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 92 (8), 3576-3580 (1995).</li>
<li>Wang, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Identification+of+small-molecule+inducers+of+pancreatic+beta-cell+expansion%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+U+S+A%22%5BJournal%5D)">Identification of small-molecule inducers of pancreatic beta-cell expansion.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 106 (5), 1427-1432 (2009).</li>
<li>Annes, J. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Adenosine+kinase+inhibition+selectively+promotes+rodent+and+porcine+islet+beta-cell+replication%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+U+S+A%22%5BJournal%5D)">Adenosine kinase inhibition selectively promotes rodent and porcine islet beta-cell replication.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 109 (10), 3915-3920 (2012).</li>
<li>Zhao, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Repurposing+cAMP-modulating+medications+to+promote+beta-cell+replication%5BTitle%5D)+AND+%22Mol+Endocrinol%22%5BJournal%5D)">Repurposing cAMP-modulating medications to promote beta-cell replication.</a> Mol Endocrinol. 28 (10), 1682-1697 (2014).</li>
<li>Chen, C. A., Carolan, P. J., Annes, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vivo+screening+for+secreted+proteins+that+modulate+glucose+handling+identifies+interleukin-6+family+members+as+potent+hypoglycemic+agents%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">In vivo screening for secreted proteins that modulate glucose handling identifies interleukin-6 family members as potent hypoglycemic agents.</a> PLoS One. 7 (9), e44600(2012).</li>
<li>Izumi, K., Hirao, Y., Hopp, L., Oyasu, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vitro+induction+of+ornithine+decarboxylase+in+urinary+bladder+carcinoma+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Cancer+Res%22%5BJournal%5D)">In vitro induction of ornithine decarboxylase in urinary bladder carcinoma cells.</a> Cancer Res. 41 (2), 405-409 (1981).</li>
<li>Serup, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+homeodomain+protein+IPF-1%2FSTF-1+is+expressed+in+a+subset+of+islet+cells+and+promotes+rat+insulin+1+gene+expression+dependent+on+an+intact+E1+helix-loop-helix+factor+binding+site%5BTitle%5D)+AND+%22Biochem+J%22%5BJournal%5D)">The homeodomain protein IPF-1/STF-1 is expressed in a subset of islet cells and promotes rat insulin 1 gene expression dependent on an intact E1 helix-loop-helix factor binding site.</a> Biochem J. 310, (Pt 3) 997-1003 (1995).</li>
<li>Szabat, M., Luciani, D. S., Piret, J. M., Johnson, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Maturation+of+adult+beta-cells+revealed+using+a+Pdx1%2Finsulin+dual-reporter+lentivirus%5BTitle%5D)+AND+%22Endocrinology%22%5BJournal%5D)">Maturation of adult beta-cells revealed using a Pdx1/insulin dual-reporter lentivirus.</a> Endocrinology. 150 (4), 1627-1635 (2009).</li>
<li>Rieck, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Overexpression+of+hepatocyte+nuclear+factor-4alpha+initiates+cell+cycle+entry%2C+but+is+not+sufficient+to+promote+beta-cell+expansion+in+human+islets%5BTitle%5D)+AND+%22Mol+Endocrinol%22%5BJournal%5D)">Overexpression of hepatocyte nuclear factor-4alpha initiates cell cycle entry, but is not sufficient to promote beta-cell expansion in human islets.</a> Mol Endocrinol. 26 (9), 1590-1602 (2012).</li>
<li>Wang, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diabetes+mellitus--advances+and+challenges+in+human+beta-cell+proliferation%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Endocrinol%22%5BJournal%5D)">Diabetes mellitus--advances and challenges in human beta-cell proliferation.</a> Nat Rev Endocrinol. 11 (4), 201-212 (2015).</li>
</ol>

著者らは、競合する金銭的利益はないと宣言している。

β細胞の成長と再生を制御する分子経路を研究するための実験方法は、糖尿病の研究者のための重要なツールです。ここで、β細胞複製の小分子の刺激を同定および特徴付けるラット膵島ベースのスクリーニングプラットフォームが提供されます。 このプロトコルのほとんどの側面を容易に経験豊富な研究者によって行われているが、いくつかの手順は、特定の技術を必要とします。まず、膵島単離の間に、その完全性を中断することなく、胆管のカニューレ挿入は練習が必要です。役に立つ戦略は最小限に完全に膵臓の消化溶液を分配する前に、針の適切な位置決めを確実にするために、胆管を膨らませることです。第二に、外分泌組織からの効率的な膵島単離は、消化期間と適切な攪拌に細心の注意が必要です。ケアは、断続的な渦巻きを通じてダイジェスト全体に均一な加熱を確実にするために取られるべきです。第三に、実験の成功が左右されるマニュアル膵島ピッキング時の膵島と外分泌の破片の間堪能差別時の。このスキルは、練習で改善されます。第四に、膵島分散めっきは、全ての島は、単一細胞および二、三の細胞の小さなクラスターの混合物に分散されるように行われます。オーバ...

糖尿病は、破壊されたグルコース恒常性の一般的なエンドポイントを共有する疾患のコレクションを含みます。糖尿病のサブタイプの病原性のメカニズムは異なっているが、それらは減少したβ細胞量、 すなわち 、インスリン産生能力1,2の損失の結果を共有します。現在、糖尿病の治療戦略は、外因性インスリン、インスリン感受性のインスリン産生または増強の薬理学的刺激、およびまれに、膵島または膵臓全体3,4の移植の慢性投与に依存しています。残念ながら、これらの戦略の成功は短命であり、および/または十分に内因性インスリン産生の機能を再現することができません。 β細胞の再生を刺激するための方法の開発の有用性にもかかわらず、そのような手法は存在しません。したがって、主要な糖尿病の研究の目標は、新しいβ細胞を生成するために、または内因性β細胞量5を展開するための方法を開発することです</sup&gt;。このような胚性幹細胞などの再生可能エネルギー源からのβ細胞の再生が進んでいるが、安全性と効率性の懸念は、成熟β細胞の拡大、優先度6,7を含む代替戦略の追求を行います。重要なことには、in vivoでの新β細胞の主な供給源は、既存のβ細胞ではなく、特殊な前駆細胞8,9です。 β細胞は、制限された複製能力を有するように見えるが、β細胞量（〜30％）のわずかな増加は、多くの糖尿病患者のグルコースホメオスタシスを回復するのに十分であり得ます。また、β細胞量のその場の薬理学的刺激に潜在的に安価でスケーラブルな治療戦略です。本明細書中でβ細胞の増殖を刺激する小分子を同定し、特徴づけるためのハイコンテントスクリーニング方法が提供されます。 インビトロ実験方法の様々な遺伝子産物および/ ​​または分子THAを同定することができますトンの一次β細胞の複製を促進します。 β細胞複製の誘導を測定するための初期の努力は、特定の処理条件10に対応してアルデヒドチオニンまたはインスリン染色された集団内の[3 H]チミジン取り込み、BrdU取り込みや有糸分裂体を測定するために胎児げっ歯類膵臓培養または無傷の単離された膵島培養を使用しました11。これらのin vitroでのアプローチと密接な変異体は、それらのいくつかの制限があります。著名な欠陥が成熟β細胞とは異なり、高い基礎β細胞の複製速度を表示し、明確な方法12で調節成長している、胎児細胞の（1）の使用が含まれます。 （2）β細胞の複製イベントの実験に依存する裁定の主観的な性質; （3）β細胞の複製イベントの実験に依存カウントの労力と時間集約的な性質は、実験的なスループットを遅らせます。 （4）核取り込み/染色/外観を使用することはあっても、複製を識別するためにTSおよびβ細胞を同定するための非重複細胞質染色はβ細胞に近接する非β細胞複製イベントの誤帰属につながります。 より最近では、成熟一次β細胞は、β細胞の複製13-16の過剰発現導入遺伝子の影響だけでなく、遺伝子産物または化合物の治療を評価するために使用されてきました。しかし、これらの研究はまた、複製イベント、β細胞の同定および/ ​​またはスループットを制限する労働集約型の手順、 例えば 、細胞または無傷の膵島の個々のスライドウェルめっきの細胞質staining-または非特異的な方法の主観的なカウントに依存していますパラフィン包埋し、処理17。なお、本明細書に提示1に似たイメージベースのヒトβ細胞複製のスクリーニング方法は、18を公開されています。しかしながら、このアッセイの使用の成功が実証されておらず、一次スクリーニングのためのヒト膵島の使用が広くFEAではないかもしれませんsible。 複製促進物質を同定するための代替戦略は、β細胞株の増殖の誘導を評価することです。初期の努力は、MIN6細胞またはINS 13分の832細胞14,19-21形質転換β-細胞株を使用していました。しかし、これらの細胞株は、気ままな成長を示し、高分化型β細胞22に少し似ていません。したがって、成長誘導能力は、最小限の不明確関連性と再現することが困難な場合があります。細胞株ベースのスクリーニングのための改良された戦略は、テトラサイクリン（ドキシサイクリン）の非存在下での増殖停止依存SV40のT抗原の発現23,24ある細胞を「可逆的に形質転換された」利用します。しかし、これらの細胞はドキシサイクリンの除去の際に「正常な」β細胞様の状態に戻すかどうかは不明です。残念ながら、これらの細胞の使用は、即時の有用性を有するとは思われない一般的な成長促進化合物をもたらしました24。全体的に、最小限の自発的複製活性を示す細胞型の成長調節を研究するための細胞系の使用が制限された適用性を有していてもよいです。 本明細書に提示β細胞複製スクリーニングプラットフォームは、マルチ、成熟した初代ラットβ細胞は、系統制限成長促進活動の識別を可能にするために、可能な限り生体内増殖調節、混合細胞型組成物の膵島細胞培養で保持することを利用しますバイアスを排除し、スループットを容易にするために、スループットと自動分析を最大化するために、書式設定型ウェル。このプラットフォームの使用の成功は、β細胞の複製25,26を促進するいくつかの化合物の同定を可能にしました。さらに、アッセイは、β細胞の複製の分子調節に機構的洞察を提供するために、構造活性相関研究および化学エピスタシス実験に使用されてきました。提示プラットフォームが正常にfoが適応されましたRβ細胞複製のレンチウイルスのRNAiベースの調査は25の経路。アッセイの制限事項は、（一次細胞の使用）スケーラビリティを制限含まれ、むしろ抗体ベースのイメージングおよび一次膵島の使用、使用に関連した（アッセイは、ヒト膵島研究のために適合させることができるけれども）は、ヒト膵島細胞、費用よりもげっ歯類の使用画像収集および分析機能を備えた自動顕微鏡の利用時に自動化された画像の取得と依存性を容易にするために、分散した島（破壊された膵島アーキテクチャ）の。遺伝子産物またはその場での β細胞の再生を刺激する化合物を同定するための容易なin vivoでのスクリーニング方法が理想的であろうが、このようなプラットフォームは、まだ27利用できません。したがって、記載プラットフォームはβ細胞複製のほとんどの側面を調査することに興味の研究者に適しています。

<table><tbody><tr><td>250 gの男性のSpragueのDawlyのラット</td><td>チャールズ川</td><td>の汚れ#400</td><td></td></tr><tr><td>12 cmの歯tisuueの鉗子</td><td>のファインサイエンス用用具</td><td>11021-12</td><td></td></tr><tr><td>11.5 cmの細かい科学用はさみ</td>の<td>ファインサイエンス用用具</td><td>14058-11</td><td></td></tr><tr><td>14.5 cmの外科用はさみ</td><td>の細かい科学用用具</td><td>14001-14</td><td></td></tr><tr><td>16 cmの湾曲した鉗子</td><td>の細かな科学用用具</td><td>11003-16</td><td></td></tr><tr><td>12 cm 湾曲ヘポスタット</td><td>ファイン サイエンス ツール</td><td>13011-12</td><td></td></tr><tr><td>12 cm メス ハンドル</td><td>ファイン サイエンス ツール</td><td>10003-12</td><td></td></tr><tr><td>組織ふるい-30 メッシュ</td><td>ベルコ ガラス</td><td>1985-85000</td><td></td></tr><tr><td>Cizyme RI、375,000 CDA ユニット</td><td>VitaCyte</td><td>005-1030</td><td></td></tr><tr><td>ハンクス バランス塩溶液 (Ca++ および Mg++)</td><td>Gibco</td><td>24020-117</td><td></td></tr><tr><td>Ketamine HCl (200 mg/20 ml)</td><td>JHP Pharmaceuticals</td><td>NDC# 42023-113-10</td><td>to make anesthetic cocktail&nbsp;</td></tr><tr><td>キシラジン(5g / 50 ml)</td><td>LLOYD</td><td>NADA#139-236</td><td>麻酔カクテルを作る&nbsp;</td></tr><tr><td>Histopaque 1077</td><td>Sigma</td><td>H-1077</td><td>to make histopaque 1100</td></tr><tr><td>Histopaque 1119</td><td>Sigma</td><td>H-1119</td><td>to make histopaque 1100</td></tr><tr><td>Newborn Calf Serum 500 ml</td><td>Hyclone</td><td>SH30118.03</td><td></td></tr><tr><td>Hanks' Balanced Salt solution</td><td>Hyclone</td><td>SH30268.01</td><td></td></tr><tr><td>Dulbecco's Modified Eagle Medium/Low Glucose&nbsp;</td><td>Hyclone</td><td>SH30021.01</td><td></td></tr><tr><td>機能性/実行可能性ソリューション&nbsp;</td><td>メディアテック</td><td>99-768-CV</td><td></td></tr><tr><td>RPMI1640メディア&nbsp;</td><td>Hyclone</td><td>SH30096.01</td><td>to make conditioned medium</td></tr><tr><td>804G rat bladder carcinoma cell-line</td><td>Available to make</td><td></td><td>conditioned medium</td></tr><tr><td>Fetal Bovine Serum, Qualified</td><td>Gibco</td><td>26160</td><td></td></tr><tr><td>GlutaMax-I</td><td>Gibco</td><td>35050-061</td><td></td></tr><tr><td>Penicillin (5,000 IU/ml/Strptomycin (5 mg/ml)&nbsp;</td><td>MP Biomedicals</td><td>1670049</td><td></td></tr><tr><td>Formamide 500 ml</td><td>Fisher BioReagents</td><td>BP227-500</td><td></td></tr><tr><td>抗原アンマスキング溶液 250 ml (pH 6.0)</td><td>Vector Laboratories</td><td>H-3300</td><td>0.15 M Sisium Sitsurate solution</td></tr><tr><td>Dextrose, Anhydrous</td><td>EMD Chemicals</td><td>DX0145-1</td><td>to make 1 M glucose solution</td></tr><tr><td>Nomal Donkey Serum (Powder)</td><td>Jackson ImmunoResearch</td><td>017-000-121</td><td></td></tr><tr><td>Triton X-100</td><td>Sigma</td><td>T8787-100ML</td><td></td></tr><tr><td>マウス抗ヒト Ki67抗体</td><td>BD Biosciences</td><td>556003</td><td></td></tr><tr><td>ヤギ抗ヒト PDX-1 抗体</td><td>R&D Systems</td><td>AF2419</td><td></td></tr><tr><td>ポリクローナルモルモット抗インスリン抗体</td><td>Dako</td><td>2016-08</td><td></td></tr><tr><td>ポリクローナルウサギ抗グルカゴン抗体</td><td>Dako</td><td>2014-06</td><td></td></tr><tr><td>ポリクローナルウサギ抗ソマトスタチン抗体</td><td>Dako</td><td>2011-08</td><td></td></tr><tr><td>ポリクローナルニワトリ抗ビメンチン抗体</td><td>abcam</td><td>ab24525</td><td></td></tr><tr><td>ビオチン-SP-結合、ロバ抗マウスIgG</td><td>Jackson ImmunoResearch</td><td>715-065-150</td><td></td></tr><tr><td>StreptAvidin、Alex Flour 488 共役&nbsp;</td><td>Invitrogen</td><td>S32354</td><td></td></tr><tr><td>ロダミン標識ロバ抗ヤギIgG&nbsp;</td><td>Jackson ImmunoResearch</td><td>705-025-147</td><td></td></tr><tr><td>ロダミン結合ロバ抗モルモットIgG&nbsp;</td><td>Jackson ImmunoResearch</td><td>706-025-148</td><td></td></tr><tr><td>ロダミン標識ロバ抗ウサギIgG</td><td>Jackson ImmunoResearch</td><td>711-025-152</td><td></td></tr><tr><td>Cy 5標識ロバ抗モルモットIgG&nbsp;</td><td>Jackson ImmunoResearch</td><td>706-175-148</td><td></td></tr><tr><td>Cy 5-conjugated Donkey Anti-Goat IgG</td><td>Jackson ImmunoResearch</td><td>705-175-147</td><td></td></tr><tr><td>Cy 5-conjugated Donkey Anti-Rabbit IgG</td><td>Jackson ImmunoResearch</td><td>711-175-152</td><td></td></tr><tr><td>Cy 5-conjugated Donkey Anti-Chicken IgG</td><td>Jackson ImmunoResearch</td><td>703-175-155</td><td></td></tr><tr><td>DAPI</td><td>Millipore</td><td>S7113</td><td></td></tr><tr><td>使い捨て試薬リザーバー 25 ml</td><td>Sorenson BioScience</td><td>39900</td><td></td></tr><tr><td>384 ウェル、ブラック/クリア、組織培養処理プレート</td><td>BD Falcon</td><td>353962</td><td></td></tr><tr><td>96 ウェル、ブラック/クリア、組織培養処理プレート</td><td>Costar</td><td>3603</td><td></td></tr><tr><td>マルチチャンネルピペッター</td><td>Costar</td><td>4880</td><td></td></tr><tr><td>12チャンネル真空吸引器</td><td>ドラモンド</td><td>3-000-096</td><td></td></tr><tr><td>セルスクレーパー</td><td>ファルコン</td><td>353085</td><td></td></tr><tr><td>イソテンプ ウォーター バス モデル 2223&nbsp;</td><td>フィッシャーサイエンティフィック</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ハイコンテントスクリーニング装置:ArrayScan VTI</td><td>Thermo Scientific</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

ハイコンテンツ<em&gt;インビトロ</em&gt;膵島β細胞の複製ディスカバリー・プラットフォーム

A High-content In Vitro Pancreatic Islet &#946;-cell Replication Discovery Platform

インスリン産生のβ細胞の喪失は、糖尿病の中心的な特徴です。さまざまな潜在的な代替療法が検討されていますが、内因性インスリン産生膵島β細胞の拡大は依然として魅力的な戦略です。β細胞の自発的な再生活動は限られています。したがって、β細胞の増殖を抑制する分子経路を正確に理解し、これらの制約を克服できる薬剤を特定することは、重要な研究努力です。ここでは、β細胞複製を促進する小分子を同定するための、自動化されたハイコンテント画像ベースの初代細胞スクリーニング法を紹介します。いくつかの、以前の方法論の限界が克服されています。まず、不死化細胞株ではなく初代膵島細胞を使用することで、in vivo増殖抑制の保持が最大化されます。第二に、β細胞株ではなく混合組成の膵島細胞培養物を使用することで、系統制限された増殖刺激物質と一般的な増殖刺激剤の両方を同定することができます。第三に、この技術は、384ウェルフォーマットを使用して、制限されたリソースである一次島の使用を実用化します。第四に、不安定な膵島培養品質に関連する有害な実験的変動性は、単離、分散、プレーティング、および培養パラメータの最適化によって克服されます。第五に、膵島内分泌細胞の低い基礎複製速度を正確かつ一貫して測定することの難しさは、最適化された免疫染色パラメータ、自動データ取得、およびデータ解析によって克服されます。自動化は、スループットを向上させると同時に、実験者のバイアスを制限します。このアッセイの注目すべき制限は、膵島の構造を破壊する分散膵島培養物の使用、ヒト膵島ではなくげっ歯類の使用、および初代細胞の使用に関連するスループットとコストの固有の制限です。重要なことは、この戦略はヒトの膵島の複製研究に容易に適応できることです。このアッセイは、物質がβ細胞に及ぼす分裂促進効果や、β細胞の増殖を調節する分子メカニズムの調査に適しています。

β細胞またはα-細胞複製を評価するために、四色アッセイプロトコルが必要とされます。まず、オブジェクトは、DAPI染色（チャンネル1、386ナノメートル）によって識別されます。次に、β細胞（イベント1）がカウントされます：PDX-1 +（チャネル2、650 nm）を核周囲インスリン（チャネル3、549 nm）を同時発現するオブジェクトを。その後、複製β細胞（イベント2）をカウントされています（イベント1）その共発現のKi-67（チャンネル4、485 nm）を（図3）β細胞。 β細胞の複製の割合が計算されます（イベント2 /イベント1）はα-細胞複製を定量化するために×100、合計オブジェクトは、DAPI染色（チャネル1）によって識別され、その後、α細胞（イベント1）はによって列挙されていますPDX-1染色（チャネル2）および核周囲グルカゴン染色（チャネル3）の存在の不在。 α細胞（イベント2）を複製するのKi-67（チャンネル4）（図 4）を共発現す...

糖尿病研究分野のための重要な課題は、膵島β細胞の複製を調節する分子機構を理解し、β細胞の再生を刺激するための方法を開発することです。本明細書中の小分子のβ細胞の複製を促進する活性を同定および評価するためのハイコンテントスクリーニング方法が提供されます。

Loss of insulin-producing &#946;-cells is a central feature of diabetes. While a variety of potential replacement therapies are being explored, expansion ...

このハイスループットβ細胞複製スクリーニングプラットフォームの全体的な目的は、β細胞の増殖を制限する分子経路の研究を促進することです。本手法は、β細胞再生を制御する主要なシグナル分子や経路など、β細胞生物学分野における重要な疑問を解明するのに役立ちます。本手法の主な利点は、特定の評価に対する細胞ラインの処理能力を向上させることが可能である点と、初代膵島細胞増殖のデータ解析を自動化できる点にあります。この技術の活用は、社会的に多大な健康および経済的コストをもたらしている疾患である糖尿病の再生医療の開発へと展開できる可能性があります。まず、22ゲージの針を装着し、膵臓消化液を満たした10 mLシリンジを用いて、嚢管と総肝管の合流点またはその直遠位で総胆管をカニューレ化します。メスハンドルで総胆管を支持しながら、溶液10 mLをゆっくりと注入します。コラゲナーゼをすべて投与した後、曲線鉗子とはさみを用いて、膨張した膵臓を下行結腸、腸、胃、および脾臓から分離します。次に、5 mLの膵臓消化液を含む氷上の50 mLチューブに、膵臓を最大2個まで入れます。すべての膵臓を回収し終えたら、消化チューブを37 °Cのウォーターバスに15分間置き、3分ごとに緩やかに撹拌します。消化後、チューブを垂直に10回激しく振ります。そして、検体に10 mLの冷やした洗浄バッファーを加えます。チューブをさらに5回激しく振り、氷上に置きます。次に、冷やした洗浄バッファーでチューブの最終容量を50 mLにし、チューブを5回転倒混和させます。その後、組織を遠心分離して上清を捨てます。この際、ペレットを落とさないように注意してください。組織のスラリーを25 millilitersの洗浄緩衝液に再懸濁し、緩やかにボルテックスします。遠心分離と再懸濁の手順をさらに2回繰り返します。組織懸濁液を30メッシュの組織シフターでろ過し、滅菌済みの250 mLビーカーに注ぎます。消化チューブをさらに20 mLの洗浄バッファーで洗浄し、その洗浄液をメッシュ上に注いで、未消化の膵臓組織および脂肪組織を除去します。ろ過した物質を2本の新しい50 mLチューブに等分し、遠心分離によって組織をペレット化します。その後、上清をデカントし、チューブを反転させて過剰な緩衝液を切ります。島細胞を精製するため、膵臓組織のペレットに20 millilitersの冷密度勾配液を加え、ピペッティングを5回穏やかに行い、内容物を均一に再懸濁します。次に、10 millilitersのHBSSを各チューブの壁面に沿ってゆっくりと重層し、液界面が鮮明に保たれるように注意しながら、遠心分離によって膵細胞を分離します。10 mLピペットを使用して、界面のアイレット層を新しい50 mLコニカルチューブに移します。次に、40～50 mLの洗浄バッファーでアイレットを3回洗浄します。各遠心分離の間にチューブを反転させ、ペレットを再懸濁させてください。最終洗浄後、チューブを組織培養フード内に移動させます。上清を吸引し、ペレットを6 mLのアイレット培地で再懸濁します。各チューブの膵島を、6ウェル組織培養プレートの各ウェルに篩い分ける。プレートを回転させて、ウェルの中央に膵島を集める。顕微鏡下で膵島の純度を評価する。アイレットをさらに精製するため、1 mLピペットを用いて回収し、6 mLのアイレット培地を使用して隣接するウェルに転移させます。アイレットの撹拌、回収、転移、および顕微鏡による評価を、純度が90%以上に達するまで繰り返します。次に、アイレットを20 mLのアイレット培地を含む1枚の10 cm組織培養ディッシュに転移させます。すべての膵島を回収した後、培養皿を組織培養インキュベーターに一晩置きます。次に、384ウェルプレートの各ウェルに804G調整培地を40 microlitersずつコーティングし、プレートをインキュベーターに一晩置きます。翌日、セルスクレイパーを用いて膵島を穏やかに剥離させます。その後、アイレットを50 milliliterチューブに移します。遠心分離によりアイレットを回収してください。次いで、20 millilitersの温めたp, b, sで洗浄します。1分間遠心分離します。上清を吸引し、ペレットを0.25% Trypsinに再懸濁します。アイレットを37°Cで10分間インキュベートし、1 mLピペットを用いて5分後と10分後にアイレットを10回吸引・吐出します。2回目のトリチュレーション後、トリプシン消化したアイレット細胞の20 µLサンプルをカウントします。組織が完全に消化されていることを確認した後、解離したアイレット細胞をアイレット機能培地中で4.5 × 10⁴ cells/mLの濃度に懸濁します。次に、12ウェルマニホールドアスピレーターを使用して、事前に準備した384ウェルプレートから804G条件培地を除去します。そして、4列目から21列目のc行からn行までの各ウェルに、70 µLの膵島を分注します。組織培養インキュベーター内で48時間静置し、膵島を接着させます。2日後、12ウェル用マニホールドアスピレーターを用いてアイレット培地を慎重に除去し、12チャンネルピペットを用いて各ウェルに35 µLのアイレット機能培地を加えます。次に、調製したばかりの2x濃度の目的化合物の溶液を35 µLずつ各ウェルに転送します。その後、アイレットをインキュベーターに戻し、さらに48時間培養します。48時間後、化合物を処理したアイルレット培養物を固定、染色し、自動ハイコンテンツイメージングプラットフォームを用いて解析します。典型的な実験では、DAPI、PD-1、およびインスリン陽性のβ細胞の複製率は、Ki-67を共発現しているβ細胞の割合によって決定されます。α細胞の複製は、DAPI陽性、PD陰性、グルカゴン陽性で、Ki-67を共発現している細胞の割合として測定します。例えば、この代表的な実験において、Dipryridamoleはβ細胞の複製を促進するが、α細胞の複製は促進しないことが観察されました。この手法は7日間で完了させることができます。本手順に従って、β細胞の複製を促進する化合物を特定することで、その作用機序をさらに詳しく研究することが可能です。この手法により、β細胞生物学の分野の研究において、β細胞の増殖を制御する新しいシグナル因子や経路を特定することが可能になりました。このビデオを視聴することで、低分子化合物がβ細胞の再生を選択的に刺激する能力をどのようにテストするかについて、十分に理解できるはずです。

a-high-content-vitro-pancreatic-islet-cell-replication-discovery

Research

JoVE Journal

Medicine

医学

ランゲルハンス単離したマウスの膵島を用いたin vitroβ細胞機能をアッセイすることは、糖尿病の病態と治療薬の研究に重要な要素である。多くの下流のアプリケーションが利用可能であるが、このプロトコルは、具体的にはβ細胞機能を決定する本質的なパラメータとして、細胞内サイクリックアデノシン一リン酸（cAMP）の測定を記載する。...

マウス膵島の単離と細胞内cAMP測定法

単離するためのプロトコルは、ヒト胎児膵臓細胞由来培養し、画像膵島細胞クラスター（ICCは）が記載されている。方法は、組織、文化単層として、または凝集体懸濁液中、および増殖のマーカーと膵臓細胞運命決定のための画像からのICCを生成するために必要な手順を詳しく説明します。...

ヒト胎児膵臓細胞クラスターの単離、培養、およびイメージング

このプロトコルで説明した3次元培養法は、分枝状の臓器へのそれらの大幅な拡大、分化および形態形成などの分散したマウス胎児の膵臓前駆細胞から膵臓の発達を再現。この方法は、画像化、ニッチの機能的干渉や操作に適している。...

分散マウス胚性前駆細胞からin vitro膵臓器官形成

自己再生および成体マウスの膵臓から単離された前駆細胞の分化を検出するためのインビトロコロニーアッセイに考案されています。これらのアッセイでは、膵臓前駆細胞は、メチルセルロースを含む半固形培地中で3次元空間での細胞コロニーを生じます。単一細胞、個々のコロニーの特徴を処理するためのプロトコルが記載されています。...

インビトロコロニーアッセイでトライ強力な前駆細胞を特徴付けるための大人のマウスの膵臓から分離されました

前のヴィヴォ膵研究、糖尿病研究のため重要です。ネイティブ 3 d アーキテクチャで培養膵島を研究する既存の技術は、時間がかかり、非効率的で、使用頻度の低いです。この作品は、全体培養膵島の高品質パラフィン...

パラフィン セクションの埋め込み膵島

マウス膵臓内分泌細胞の単一細胞トランスクリプトーム解析

ここでは、液滴ベースのマイクロ流体単一細胞RNAシーケンシング技術を用いて、単体ヒト膵島から単一細胞の高品質で大規模なトランスクリプトームデータを生成するプロトコルを提示する。...

ヒト膵島の単一細胞RNAシーケンシングと解析

幹細胞の膵島細胞への分化は、従来の糖尿病治療や疾患モデリングに代わるソリューションを提供します。市販の分化キットと以前に検証された方法を組み合わせて、インスリン分泌性幹細胞由来の膵島を皿で産生するのに役立つ詳細な幹細胞培養プロトコルについて説明します。...

ヒト多能性幹細胞のインスリン産生膵島クラスターへの分化

この記事はセルのようなβ細胞の指示された微分そして機能分析のためのプロトコルを示す。インスリン産生膵細胞を作製する前のヒト多能性幹細胞の最適な培養条件と継代について記述します。6段階の分化は、決定的な内胚葉の形成から、グルコースに反応してインスリンを分泌する機能的なβ細胞様細胞へと進行します。...

ヒト多能性幹細胞から機能的な膵臓インシュリン分泌細胞を生成するための最適化されたプロトコル

分離された膵島の移植は1型糖尿病の治療薬であることが提案されている。ここでは、マウスの膵臓から膵島を分離し、腎臓の被膜下のスペースにそれらを移植する方法を説明します。...

マウス膵島の単離と被膜下腎移植のための方法

学ぶハイコンテンツスクリーニング法による膵島β細胞の複製促進メカニズムの探索。マウス膵島を用いた自動化解析プラットフォームで、糖尿病再生医療への応用を目指す。

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