이 프로토콜은 지방전구세포를 얻고 시험관 내에서 지방세포 분화를 달성하기 위해 쥐 지방 조직에서 기질 혈관 분획(SVF)의 반자동 분리를 설명합니다. 콜라게나제 분해를 위해 조직 해리제를 사용하면 실험 변동이 줄어들고 재현성이 높아집니다.
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이 프로토콜은 지방전구세포를 얻고 시험관 내에서 지방세포 분화를 달성하기 위해 쥐 지방 조직에서 기질 혈관 분획(SVF)의 반자동 분리를 설명합니다. 콜라게나제 분해를 위해 조직 해리제를 사용하면 실험 변동이 줄어들고 재현성이 높아집니다.
흰색, 갈색 및 베이지색 지방세포 분화에 대한 시험관 내 연구를 통해 지방세포의 세포 자율 기능과 그 메커니즘을 조사할 수 있습니다. 불멸화 된 백색 지방 전구 세포 세포주는 공개적으로 이용 가능하며 널리 사용됩니다. 그러나 외부 신호에 대한 반응으로 백색 지방 조직에서 베이지색 지방세포의 출현은 공개적으로 이용 가능한 백색 지방세포 세포주를 사용하여 완전히 재현하기 어렵습니다. 쥐 지방 조직으로부터 기질 혈관 분획 (SVF)의 분리는 일반적으로 1 차 지방 전구 세포를 얻고 지방 세포 분화를 수행하기 위해 실행됩니다. 그러나 손으로 지방 조직을 다듬고 콜라게나제를 분해하면 실험적 변형이 발생할 수 있으며 오염되기 쉽습니다. 여기에서 우리는 실험 변형을 줄이고 오염을 줄이며 재현성을 높이기 위해 SVF를 더 쉽게 분리하기 위해 콜라게나제 소화를 위한 조직 해리기를 활용하는 수정된 반자동 프로토콜을 제시합니다. 얻어진 지방전구세포와 분화된 지방세포는 기능적 및 기계론적 분석에 사용할 수 있습니다.
지방 조직 생물학은 전 세계적으로 비만과 제2형 당뇨병의 유병률이 증가함에 따라 점점 더 많은 관심을 받고 있습니다1. 지방 세포는 기아 시 방출되는 지질 방울의 형태로 과도한 에너지를 저장합니다. 또한, 지방 조직은 내분비 기관으로 작용하고 다른 조직과 소통함으로써 전신 에너지 항상성을 유지한다 2,3. 흥미롭게도, 과도한 지방 조직(비만)과 지방 손실(지방이영양증)은 모두 인슐린 저항성 및 당뇨병과 관련이 있습니다1. 지방세포는 흰색, 갈색, 베이지색의 세 가지 유형으로 나뉩니다1. 백색 지방세포는 주로 과잉 에너지를 지질로 저장하는 반면, 갈색 및 베이지색 지방세포는 미토콘드리아 분리 단백질-1(Ucp1)을 통해 열의 형태로 에너지를 발산합니다.1,4. 특히, 베이지색 지방세포("유도성" 갈색 지방세포라고도 함)는 차가운 자극 또는 교감신경 자극에 반응하여 백색 지방세포에 나타나며, "고전적인" 갈색 지방세포와 겹치지만 구별되는 유전자 발현 패턴을 보인다5. 최근, 갈색 및 베이지색 지방세포는 "에너지 섭취 억제"보다는 "에너지 소산 향상"을 목표로 하는 항비만 및 항당뇨병 치료의 잠재적 표적으로 예상되었습니다4. 이를 뒷받침하는 바로는, 인간에서 FTO 비만 변이체 rs1421085의 위험 대립유전자는 일반적인 변이체 6,7 중에서 더 높은 체질량 지수(BMI)와 가장 강한 연관성을 나타내고 다양한 유전자-환경 상호작용8,9을 나타내며, 베이지색 지방세포 분화 및 기능을 음성적으로 조절하는 것으로 보고되었다10. 과산화소체 증식제 활성화 수용체 γ(PPARγ)은 지방생성의 마스터 전사 조절인자로 알려져 있으며, 지방세포 분화에 필요하고 충분하다11. 전사 조절인자, 예컨대 PRD1-BF1-RIZ1 상동 도메인 16 (PRDM16), 초기 b 세포 인자 2 (EBF2) 및 핵 인자 I-A (NFIA)는 갈색 및 베이지색 지방세포 분화 및 기능에 결정적이다 12,13,14,15,16,17,18. 반면에, 백색 지방 세포 유전자 프로그래밍은 트랜스듀신 유사 인핸서 단백질 3 (TLE3) 및 징크 핑거 단백질 423 (ZFP423) 19,20,21과 같은 전사 조절자를 필요로합니다.
체외 모델 시스템을 통해 지방 세포의 기능과 기능 장애의 기초가 되는 메커니즘에 대한 이해를 향상시키는 것을 목표로 하는 분자 연구를 수행할 수 있습니다. 3T3-L1 및 3T3-F442A와 같은 공개적으로 이용 가능하고 불멸화된 지방전구세포 세포주 가 존재하지만22,23,24, 1차 지방전구세포의 배양 및 지방세포로의 분화는 생체내 지방생성을 연구하는 데 더 적합한 모델이 될 것이다. 쥐 지방 조직으로부터 기질 혈관 분획 (SVF)을 분리하는 것은 1 차 지방 전구 세포를 얻는 잘 알려진 방법이다25,26. 그러나 일반적으로 튜브 랙이 있는 박테리아 셰이커를 사용하여 수행되는 지방 조직의 콜라게나제 분해는 실험적 변형을 초래할 수 있으며 오염되기 쉽습니다27,28. 여기에서는 SVF를 더 쉽게 분리하기 위해 콜라게나제 소화를 위해 부드러운 MACS(Magnetic-Activated Cell Sorting) 조직 해리기를 사용하는 대체 프로토콜을 설명합니다.
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이 프로토콜에 설명된 모든 동물 실험은 도쿄 대학의 기관 동물 관리 및 사용 위원회(IACUC)의 승인을 받았으며 도쿄 대학의 기관 지침에 따라 수행되었습니다.
1. 효소액 및 배지의 제조
2. 지방 조직의 분리
3. 지방 조직의 다듬기 및 소화
4. 세포 현탁액의 여과
5. 셀 도금
6. 지방전구세포의 패시징
7. 지방전구세포의 불멸화를 위한 SV40 거대 T 항원을 발현하는 레트로바이러스의 제조(선택사항)
8. SV40 큰 T 항원을 이용한 지방전구세포의 불멸화(선택 사항)
9. 지방세포 분화
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이 프로토콜은 지방 세포 분화를 유도한 후 7일 후에 완전히 분화된 지질이 함유된 지방 세포를 생성합니다. 지방세포 분화 정도는 트리글리세리드 및 지질의 오일 레드 오 염색(도 1A) 또는 지방세포 생성의 마스터 조절인자인 Pparg 및 이의 표적 Fabp4와 같은 지방세포 유전자의 qPCR-RT를 이용한 mRNA 발현 분석에 의해 평가될 수 있다(도 1B). 시험관 내에서 베이지색 지방세포 분화를 유도하기 위해, 로시글리타존과 같은 PPARγ 작용제의 티아졸리딘디온 부류가 사용될 수 있다. 실제로, 로시글리타존을 사용한 실험에서 우리는 Ucp1 및 Ppargc1a와 같은 갈색 지방 특이적 유전자의 발현 수준에 대해 최대 1μM 농도의 용량 의존적 효과를 관찰합니다. 한편, Fabp4에 대한 로시글리타존의 효과는 0.1 μM의 ...
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여기에서 우리는 지방전구세포를 얻고 시험관 내에서 지방세포 분화를 수행하기 위해 쥐 지방 조직으로부터 SVF를 분리하기 위한 프로토콜을 설명했습니다. 콜라게나제 분해를 위한 조직 해리제의 사용은 실험 변형을 감소시키고 오염 위험을 줄이며 재현성을 증가시켰습니다. 이 절차는 제시된 프로토콜 내에서 중요한 단계이지만 프로세스는 고도로 자동화되어 있으며 최적화가 필요하지 않습니다. 그러나 마우스의 나이와 지방 조직 저장소에 따라 다짐의 최적화(예: 조각 크기 또는 절단 시간)가 필요할 수 있습니다.
SVF는 지방전구세포, 대식세포와 같은 면역 세포, 내피 세포 및 기타 세포로 구성된 이종 집단으로 알려져 있습니다. 지방전구세포는 배양 접시에 달라붙고 세척 및 배지 변화에 내성이 있기 때문에 계대 동안 세포 집단이 풍부해집니다. 그러나, 이 프로토콜에 의해 얻어진 "지방전구세포"가 여전히 이질적이라고 가정하는 것이 합리적이다. PDGFRα...
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저자 중 누구도 이 작업과 관련하여 경쟁적인 재정적 이해관계를 가지고 있지 않습니다.
저자는 실험 지원에 대해 Takahito Wada와 Saiko Yoshida (일본 도쿄 도쿄 대학)에게 감사의 말을 전합니다. 이 연구는 Y.H.에 대한 다음과 같은 보조금으로 자금을 지원받았습니다: 도쿄 대학 우수 젊은 연구원 프로그램의 연구 보조금; 일본 과학 진흥회 (JSPS) KAKENHI 초기 경력 과학자 보조금, 보조금 번호 19K17976; 일본 응용 효소학 재단의 미래 당뇨병 연구(FFDR)의 선두주자에 대한 보조금, 보조금 번호 17F005; 약리학 연구 재단의 보조금; 의학 및 제약 연구를 위한 모치다 기념 재단의 보조금; MSD 생명 과학 재단의 보조금; 다이와 증권 건강 재단의 보조금; 도쿄 생화학 연구 재단의 보조금; 다케다 과학 재단 (Takeda Science Foundation)의 생명 과학 연구 보조금; SENSHIN Medical Research Foundation의 보조금.
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 100 mm 접시 | Corning | 430167 | |
| 12 웰 플레이트 | Corning | 3513 | |
| 60 mm 접시 | IWAKI | 3010-060 | |
| 지방 조직 해리 키트, 마우스 및 쥐 | Miltenyi Biotec | 130-105-808 | 내용물 : 효소 D, 효소 R, 효소 A 및 버퍼 A |
| 세포 여과기 70 µ m | BD falcon | #352350 | |
| 콜라겐 코팅 디쉬, 100mm | BD# | 356450 | |
| 콜라겐 코팅 디쉬, 60mm | BD# | 354401 | |
| 콜라겐 I 코트 마이크로플레이트 6 | IWAKI | 4810-010 | |
| 덱사메타손 | Wako | 041-18861 | |
| 사용 전 겸 | N/A | 오토클레이브 | |
| 해부 가위, 무딘/날카로운 | N/A | N/A | 사용 전 오토클레이 |
| 해부 가위, 날카롭고 날카로운 | N/A | N/A | 사용 전 오토클레이브 |
| DMEM/F-12, GlutaMAX 보충제 | Gibco | 10565-042 | |
| Fetal Bovine Serum (FBS) | N/ | A N/A | |
| gentleMACS C Tubes | Milteny Biotec | 130-093-237 | |
| gentleMACS히터가 있는 옥토 해리기 | Miltenyi Biotec | 130-096-427 | |
| Humulin R Injection U-100 | Eli Lilly | 872492 | |
| Indomethacin | Sigma | I7378-5G | |
| Isobutylmethylxanthine (IBMX) | Sigma | 17018-1G | |
| Lipofectamine 2000 | Life Technologies | 11668-019 | |
| Neomycin 황산염 | 후지필름 | 146-08871 | |
| Opti-MEM | 인비트로젠 | 31985-062 | |
| pBABE-neo largeTcDNA (SV40) | 유전자 추가 | #1780 | |
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