이 프로토콜은 쥐 췌장 섬의 안정적인 구체를 생성하는 상세 절차와 소형 크기에 맞게 3D 염색, 투명화 및 장착 방법을 상세히 제공합니다.
방법 논문
이 프로토콜은 쥐 췌장 섬의 안정적인 구체를 생성하는 상세 절차와 소형 크기에 맞게 3D 염색, 투명화 및 장착 방법을 상세히 제공합니다.
이 프로토콜은 췌장 섬의 3D 모델에서 내피 및 인슐린 생성 β 세포 상호작용을 연구하기 위한 소형 안정 구형 생성, 배양 및 3D 영상 촬영을 위한 최적화된 방법을 상세히 설명합니다. 150-200 μm 구상체는 섬 크기의 가장 낮은 범위를 반영하며, 섬 내 내피세포 1개(MS-1 세포)와 인슐린 분비 세포 20개(β-TC-6)를 결합한 선택된 비율로 준비되었다. 저융점 아가로스와 CUBIC 클리어링 기법을 이용한 작은 구체의 염색, 투명화 및 장착 문제와 3D 구조의 효율적인 분석을 위한 핵심 사항들이 상세히 설명되어 있습니다. 데이터는 NTPDASE-엑토뉴클레오티다제 3가 구형 모델에서 인슐린과 동일 위치하지 않음을 시사하며, 이는 β-TC6의 성숙도와 기능 수준이 다양함을 시사하며, 전체 절차는 섬 내 혈관을 명확히 탐색하여 분리된 췌장섬에도 적용할 수 있음을 시사합니다. 이러한 발견은 3D 영상 프로토콜이 섬 모델 내 복잡한 췌장 세포 조직과 상호작용을 밝히는 데 효과적임을 강조합니다.
췌장 섬 이식은 즉각적인 혈액 매개 염증 반응(IBMIR)으로 인해 종종 복잡해지며, 이는 섬 내 내피세포(IEC)를 크게 손상시켜 이식편 관류와 기능에 영향을 미칩니다. 장기적으로는 이식 후 4년 후 환자에서 기능성 섬 질량 감소와 인슐린 독립성 상실이 보고됩니다. 섬 이식의 마우스 또는 쥐 모델이 개발되었으나, IBMIR에 의해 유발된 사이토카인 기반 이식 손상 맥락에서 특히 중요한 섬 전처리의 약리학적 표적을 조사하는 표준화된 모델이 부족하다. 실제로 구형 구조는 새로운 약리학적 표적 식별과 사이토카인 유발 세포 기능 장애에 대한 세포보호 분자 평가에 특히 적합합니다. 더 나아가, 제1형 당뇨병 및 섬 이식의 동물 모델 사용을 제한하는 대안적 접근법도 제시합니다.
섬 크기 범위를 가진 작은 구체에 적합한 염색, 광학 투명화 및 장착 조건을 찾는 것은 여전히 어렵습니다. 문헌에서는 작은 구형체의 취급과 그 주요 구조적 특성을 다루는 연구가 매우 적습니다. 또한 조직 침투, 신호 보존, 구조적 완전성을 균형 있게 유지하면서도 이러한 소형 3D 세포 구조의 섬세한 특성을 유지해야 한다는 점에서 어려움이 발생합니다. 또한, 기존 염색 방법은 구형체의 균일한 표지를 달성하는 데 어려움을 겪는 경우가 많습니다. 이 문제는 조밀한 세포 조직으로 인해 심화되며, 항체와 염료의 침투가 제한되어 시약의 확산이 방해될 수 있습니다 3,4. 마지막으로, 광 산란 배경을 줄이고 영상 깊이를 향상시키는 데 필수적인 광학 클리닝 과정은 구형 구조를 파괴하거나 생물학적 특성을 변경하지 않도록 신중하게 최적화되어야 합니다.
3D 현미경을 위해 작은 구형을 장착하는 것도 또 다른 도전 과제입니다. 전통적인 마운팅 매체는 이러한 섬세한 구조물을 충분히 지지하지 못할 수 있으며, 영상 촬영 중 변형이나 붕괴로 이어질 수 있습니다. 더불어, 최적의 영상 품질을 위해 필요한 굴절률 매칭은 구점 6,7 깊이 전반에 걸쳐 정확한 시각화를 보장하기 위해 정밀하게 제어되어야 합니다. 작은 구체에 맞춘 프로토콜 개발은 구체 배양에서 사용되는 다양한 세포 유형과 실험 조건으로 인해 더욱 복잡해집니다3. 마지막으로, 염색 및 투명화 과정에서 여러 세포 집단의 무결성을 유지하기 위한 특수한 접근법의 필요성은 세포 반응 평가에 매우 중요합니다.
IBMIR 매개 섬 스트레스 연구의 구체적 과제를 해결하기 위해, 췌장 섬에서 관찰된 것과 유사한 1:200 비율의 2000 세포 구형 모델이 설계되었으며, 쥐 IEC와 인슐린 분비 β β 세포를 결합했습니다. 또한, 이전 실험들은 이 구조가 96시간 동안 생존 가능성을 유지한다는 것을 확인하여, 짧은(한 시간 범위) 또는 긴 스트레스 유발 세포 반응(일)과 그 약리학적 조절을 관찰할 수 있는 생리학적으로 중요한 3D 모델을 제공했습니다. 구형 모델은 MS-1 생쥐 섬 내 내피 세포, 섬 미세혈관 특성, 그리고 β-TC-68 β 세포에서 인슐린 분비를 구성하는 것으로 구성됩니다. 췌장 섬의 가장 작은 크기 범위(직경 50-200 μm)와 평균세포 번호 9를 매우 유사하게 모방하도록 설계되었습니다.
소형 구형 취급(직경 150-200 μm)에 최적화된 새로운 수확 및 염색 방법론이 보고되어 형광 염료와 항체가 구형 구조 전반에 걸쳐 최적 침투와 최소한의 배경 효과를 가능하게 합니다. 프로토콜은 저융점(LMPA)을 이용한 마운팅 절차를 포함하여 섬세한 구형체에 부드러운 구조적 지지를 제공하면서 최적의 굴절률 매칭을 가능하게 합니다. LMPA는 겔링이 약 27°C, 녹는점이 약 65°C로 줄어든 변형된 아가로스로, 삽입 시 시료의 무결성을 유지하고, 자가형광이 최소화된 광학적으로 투명한 매트릭스를 생성합니다. 마지막으로, 광학 클리어링에는 투명 장애 없는 뇌/신체 영상 칵테일 및 계산 분석(CUBIC)10 방법이 사용되어 내부 구조의 최대 시각화와 섬세한 세포 간 상호작용의 완전성을 보존할 수 있습니다 5,6,10.
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인간 췌장 조직 및 모든 실험 프로토콜의 사용은 프랑스 정부 고등교육연구부(연구혁신총국, 생명윤리부)의 승인을 받았으며, DC-2019-3439로 등록되었습니다. 모든 피실험자의 법적 보호자로부터 사전 동의를 받았습니다.
1. 구형 준비
참고: 마우스 IEC 계통 MS-1과 마우스 β-췌장 세포주 β-TC6를 동시에 배양하여 구형 배양에 필요한 충분한 세포 수를 확보하였습니다. MS-1은 4.5 g/L 포도당 함유의 DMEM 고포도당 배지에 T75 부착 세포 플라스크에서 5% 태아 소 혈청과 1% 페니실린/스트렙토마이신을 함께 37°C의 습한 대기 환경에서 배양하였다. 분리 후 트립신 EDTA 1회 및 행크 밸런스 용액(HBSS)에서 세 차례 세척하여 합류(2일 배양)에서 통로를 수행하였다. β-TC6는 4.5 g/L 포도당 함유의 DMEM 고포도당 배지에서 T75에서 어려운 부착 세포를 배양했으며, 15% 태아 소 혈청과 1% 페니실린/스트렙토마이신을 37°C의 습한 대기 환경에서 배양하였다. 트립신 EDTA 1x 및 행크 밸런스 용액(HBSS)에서 3번 세척한 후 β-TC6 합류점(10일 배양)에서 통로가 수행되었습니다.
2. 구형 수확 및 염색
3. 용액 준비
4. 장착 및 광학 클리어링
5. 영상
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라벨링과 광학 클리어링의 효과를 평가하기 위해 여러 모델이 동일한 프로토콜을 적용하고 이후 고정되었습니다(그림 1). 위 설명 방법에 따라 1 IEC 대 20 β 셀, 1 IEC 대 50 β 셀 비율의 구체가 배양되었다. 주목할 점은, 1 IEC 대 20 β 세포 비율이 인간 췌장섬의 근사치를 기준으로 한다는 것입니다. 트리판 블루를 이용해 교란된 구상체를 염색한 결과, 96시간 동안 생존 세포(80-90%)를 유지한다는 것이 확인되었습니다. 이 관찰은 섬 이식 맥락에서 IBMIR 사이토카인에 의해 유발되는 점진적 세포 변형과 세포 보호제 규명에 특히 중요합니다.
사이토카인 스트레스의 결과 중 하나는 IEC 형태와 기능의 변화로, 이는 β세포 생존과 인슐린 기능에 영향을 미칠 수 있기 때문에, 우리는 GLP1 유사체인 둘라글루타이드를 이용해 사이토카인 유발 스트레스에...
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MS-1 쥐 IEC와 β-TC6 쥐 β세포를 포함하는 구형 모델이 췌장 섬의 3차원 구조를 모방하여 개발되었습니다. 이 모델은 72시간 동안 스트레스로 유발된 IEC 기능 장애와 그것이 β세포 생존 및 기능에 미치는 영향 분석에 적합하며, 섬 이식 연구와 관련이 있습니다. 중요하게도, 쥐 세포로 구성된 구체는 본질적으로 균질하며 섬 내 내피 계통을 가졌다.
중요한 성과는 150-200 μm 소형 구형체를 수확, 염색, 광학적으로 투명화하는 프로토콜의 개발 및 검증으로, 염료 침투 강화, LMPA를 통한 구조적 지지, 세포 완전성을 유지하면서도 시각화를 개선하는 CUBIC 광학 클리어링 기법 등 3차원 영상의 과제를 해결했습니다. 이 프로토콜의 효능은 IEC 대 β세포 비율이 다양한 구체(1:20 및 1:50)와 분리된 인간 췌장 섬에서 입증되었습니다.
균일한 염색, 정밀...
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저자들은 이해 상충이 없다고 선언합니다
저자들은 PICSTRA 이미징 플랫폼의 Pascal Kessler에게 스피닝 디스크 현미경 및 Z 스택에서 원시 표지 데이터 추출에 대한 전문가 도움을 받았습니다. 저자들은 유럽 당뇨병 연구센터(CEED, 스트라스부르, 프랑스)의 W. 비티거 박사, A. 랑글루아 박사, K. 부자크리 박사가 제공한 정화된 인간 섬 기증에 감사드립니다.
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| &마이크로판 24웰 블랙 ID 14mm | 이비디 | 82426 | |
| AggreWell 800 (24개의 우물) | 스템셀 | 34815 | |
| 부착 방지 헹정 솔루션 | 스템셀 | 7010 | |
| 항-CD31 항체 [P2B1] | ABCAM | AB24590 | 최종 농도 2.2&미세; g/mL |
| 안티인테그린 및 베타; 1 항체, 클론 MB1.2 | 머크 | MAB1997 | 최종 농도 1.43&마이크로; g/mL |
| 세포 배양 플라스크, T-75, 표면, 표면 : 세포+, 필터 캡 | 사르스테트 | 83.3911.302 | β-TC6 문화 |
| 세포 배양 플라스크, T-75, 표면: 표준, 2단계 스크류 캡 | 사르스테트 | 83.3911.02 | MS-1 문화 |
| DAPI 디하이드로클로라이드 | 써모피셔, | D1306 | 최종 농도 2&미세; g/mL |
| 디메틸 설폭사이드 | 시그마 | D8418-250ML | |
| DMEM, 고혈당, GlutaMAX ™ 보충제, 피루브산염 | 열섬유 과학 | 31966047 | |
| 둘라글루타이드 | |||
| 둘라글루타이드 | 릴리 | 트룰리시티 1.5mg 펜 | |
| 태아 소 혈청 | 바이오웨스트 | S1810-500 | |
| 글리신 | 시그마 | G7126-1KG | |
| 염소 항기니피그 IgG (H+L) 고도로 교차흡착된 2차 항체, Alexa Fluor™ 555 | 열섬유 | A21435 | 최종 농도 2&미세; g/mL |
| 염소 항마우스 IgG (H+L) 고도로 교차흡착된 2차 항체, Alexa fluor™ 488 | 열섬유 | 그리고 nbsp; A-11029 | 최종 농도 2&미세; g/mL |
| 염소 항토끼 IgG (H+L) 고도로 교차흡착된 2차 항체, Alexa fluor™ 633 | 열섬유 | A-21071 | 최종 농도 2&미세; g/mL |
| 염소 항쥐 IgG (H+L) 교차흡착 2차 항체, Alexa Fluor™ 555 | 열섬유 | A21434 | 최종 농도 2&미세; g/mL |
| 염소 혈청 | 시그마 | S26-100ML | |
| 칼슘 없는 HBSS & 마그네슘 & 페놀 레드 | 코닝 | 21-022-CV | |
| 인슐린 (C27C9) 토끼 mAb | 세포 신호 전달 | 3014S | 최종 농도는 0.66&마이크로; g/mL |
| 분리된 인간 췌장 섬 | 센터 유럽 및 예선; en d'Etude du Diabete (CeeD) | Dr. Karim Bouzakri의 친절한 선물입니다. 임상 등급, 지침에 따라 격리됨. | |
| 저겔링 온도 아가로스 | 머크 | A9414-10G | |
| MS-1 세포 | ATCC | CRL-2279 | |
| 파라포름알데히드 용액, PBS 1% 내 4% | 피셔 사이언티브 | 15670799 | |
| PBS 10x | 유로메덱스 | ET330-A | 실험실용 초순수수에 1배 희석한 물에 |
| 페니실린-스트렙토마이신 | PAN 바이오텍 | P06-07100 | |
| 다클론 기니피그 항생쥐 NTPDase3 항체 | mN3-1CI4; mN3-2C(I4, I5); mN3-3C(I4,I5)와 nbsp; | https://ectonucleotidases-ab.com/Antibodies.php | 희석 1:1000 |
| 쿼드롤/N,N,N′,N′-테트라키스(2-하이드록시프로필) 에틸렌디아민 | 시그마 | 122262-1L | |
| 회전 디스크 올림푸스 IXplore SPIN | 올림푸스 사이언티픽 솔루션즈 | ||
| 분자생물학을 위한 자당 | 시그마 | S0389-1KG | |
| Triton X-100 생물품질 실험실 등급 | 유로메덱스 | 2000-A | |
| 트립신/EDTA (10배) | PAN 바이오텍 | P10-025100 | |
| 트윈-20 | 유로메덱스 | // | |
| 요소 | 시그마 | U-5128 | |
| β-TC6 세포 | ATCC | CRL-11506 |
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