Этот протокол предусматривает подробную процедуру создания стабильных сфероидов островков поджелудочной железы мышей, а также подробные методы 3D-окрашивания, очистки и монтажа, адаптированные к их небольшому размеру.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Этот протокол предусматривает подробную процедуру создания стабильных сфероидов островков поджелудочной железы мышей, а также подробные методы 3D-окрашивания, очистки и монтажа, адаптированные к их небольшому размеру.
Этот протокол описывает оптимизированный метод получения малых стабильных сфероидов, их культуры и 3D-визуализации для изучения взаимодействия эндотелиальных и инсулинообразующих β клеток в 3D-модели островков поджелудочной железы. Сфероиды размером 150–200 мкм, отражающие минимальный диапазон размеров островков, были получены из выбранного соотношения, объединяющего 1 внутриостровочные эндотелиальные клетки (клетки MS-1) и 20 клеток, выделяющих инсулин (β-TC-6). Детализированы задачи окрашивания, очистки и установки малых сфероидов и их борьбы с использованием агарозы с низкой температурой плавления и техники CUBIC очистки, а также ключевые моменты для эффективного анализа 3D-структуры с использованием различных зондов. Данные показывают, что NTPDASE-эктонуклеотидаза 3 не колокализируется с инсулином в сфероидной модели, что указывает на разные уровни зрелости и функциональные уровни β-TC6, а также что полную процедуру можно применить к изолированным островкам поджелудочной железы с чётким исследованием внутриостровочных сосудов. Эти результаты подчёркивают эффективность протокола 3D-визуализации в выявлении сложной организации клеток поджелудочной железы и взаимодействия внутри модели островков.
Трансплантация островков поджелудочной железы часто осложняется мгновенной воспалительной реакцией, опосредованной кровью (IBMIR), которая значительно повреждает внутриостровочные эндотелиальные клетки (IEC) и влияет на перфузию и функцию трансплантата. В долгосрочной перспективе у пациентов через 4 года после трансплантации описывается уменьшение массы функциональных островков и потеря независимости инсулина. Хотя были разработаны модели трансплантации островков у мышей или крыс, стандартизированные модели для изучения фармакологических мишеней для предварительной подготовки островков, особенно актуальные в контексте повреждения трансплантата, вызванных цитокином, вызванного IBMIR,отсутствуют 2. Действительно, сфероидная конструкция особенно подходит для выявления новых фармакологических мишеней и оценки цитопротекторных молекул против дисфункции клеток, вызванной цитокином. Кроме того, он предлагает альтернативный подход к ограничению использования животных моделей сахарного диабета 1 типа и трансплантации островков.
Поиск подходящих условий для окрашивания, оптической очистки и монтажа для небольших сфероидов размером с островок остаётся сложным. В литературе очень немногие исследования описывают обращение с малыми сфероидами и их ключевые структурные характеристики. Сложность также связана с необходимостью балансировать проникновение тканей, сохранение сигнала и структурную целостность при сохранении хрупкости этих миниатюрных 3D-клеточных структур. Кроме того, традиционные методы окрашивания часто испытывают трудности с единообразной маркировкой сфероидов. Эта проблема усугубляется плотной организацией клеток, которая может затруднять диффузию реагентов из-за ограниченного проникновения антител икрасителей 3,4. Наконец, процесс оптической очистки, ключевой для уменьшения фона рассеяния света и улучшения глубины изображения, должен быть тщательно оптимизирован, чтобы избежать нарушения структуры сфероида или изменения биологических свойств5.
Установка небольших сфероидов для 3D-микроскопии представляет собой ещё одну задачу. Традиционные монтажные носители могут не обеспечивать достаточной поддержки этих хрупких конструкций, что может привести к их деформации или разрушению во время визуализации. Кроме того, необходимо точно контролировать сопоставление показателей преломления для оптимального качества изображения для обеспечения точной визуализации на всей глубинесфероида 6,7. Разработка протоколов, адаптированных к малым сфероидам, дополнительно осложняется разнообразием типов клеток и экспериментальных условий, используемых в сфероидныхкультурах 3. Наконец, необходимость специализированных подходов для поддержания целостности нескольких популяций клеток на протяжении процессов окрашивания и очистки критически важна для оценки реакции клеток.
Для решения конкретных задач изучения стресса островков, опосредованного IBMIR, была разработана сфера-модель из 2000 клеток, сочетающая мышиный IEC и инсулин, выделяющие β клетки, с соотношением IEC к β клеток 1:20, аналогичным наблюдаемому на островке поджелудочной железы. Кроме того, предыдущие эксперименты показали, что структура сохраняет жизнеспособность в течение 96 часов, обеспечивая физиологически значимую 3D-модель для наблюдения коротких (часовых интервалов) или более длинных стресс-индуцированных ответов (дней) и их фармакологической модуляции. Сфероидная модель состоит из мышиных эндотелиальных клеток MS-1 внутриостровковых, характеристик микроваскулярной системы островка и конститутивного инсулина, секретирующего β клеток, β-TC-68. Он был разработан так, чтобы точно имитировать минимальный диапазон размеров островков поджелудочной железы (диаметр 50–200 мкм) и их средний номерячеек 9.
Сообщается о новой методологии сбора и окрашивания, специально оптимизированной для работы с малыми сфероидами (диаметром 150–200 мкм), обеспечивающей оптимальное проникновение флуоресцентных красителей и антител по всей структуре сфероидов и минимальному фону. Протокол включает монтажную процедуру с использованием агарозы с низкой температурой плавления (LMPA) для обеспечения мягкой структурной поддержки хрупких сфероидов при оптимальном сопоставлении показателей преломления. LMPA — это модифицированная форма агарозы с пониженным гелированием (около 27 °C) и температурой плавления (около 65 °C), которая сохраняет целостность образца при вложении и создаёт оптически чистую матрицу с минимальной автофлуоресценцией 4,6. Наконец, для оптического очищения применяется метод прозрачного непрепятственного изображения мозга/тела и вычислительного анализа (CUBIC)10, чтобы обеспечить максимальную визуализацию внутренних структур и сохранение целостности деликатных взаимодействий междуклетками и клетками 5,6,10.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Использование человеческой поджелудочной ткани и всех экспериментальных протоколов было одобрено Министерством высшего образования и исследований правительства Франции (Генеральное управление по исследованиям и инновациям, Биоэтическое подразделение) и зарегистрировано под номером DC-2019-3439. Информированное согласие было получено от законных опекунов всех субъектов.
1. Подготовка сфероидов
ПРИМЕЧАНИЕ: Мышиная линия IEC MS-1 и мышиная β-поджелудочная β-TC6 были культивированы одновременно для получения достаточного количества клеток для сфероидной культуры. MS-1 был культивирован в колбах с клеточными адгезентами T75 в среде DMEM с высоким содержанием глюкозы, содержащей 4,5 г/л глюкозы, с 5% плодовой сывороткой крупного рогатого рогатого скота и 1% пенициллина/стрептомицина во влажной атмосфере при 37 °C. Пассажи проводились на конфлюэнции (2 дня культуры) после удаления с использованием трипсина EDTA 1x и трёх промывок в растворе Hank Balanced (HBSS). β-TC6 были культивированы в T75 для сложных клеток в среде DMEM с высоким содержанием глюкозы, содержащей 4,5 г/л глюкозы, с 15% плодовой сыворотки крупного рогатого скота и 1% пенициллина/стрептомицина во влажной атмосфере при 37 °C. Пассажи проводились на β-TC6 (10-дневная культура) после отслоения трипсином EDTA 1 раз и 3 промывания в растворе Hank Balanced (HBSS).
2. Сбор и окрашивание сфероидов
3. Подготовка раствора
4. Монтаж и оптическая очистка
5. Визуализация
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Для оценки эффективности маркировки и оптической очистки несколько моделей подвергались тому же протоколу и впоследствии фиксировались (см. рисунок 1). Сфероиды с соотношением 1 IEC к 20 β-клеткам и 1 IEC к 50 β-клеткам культивировались по описанному выше методу. Стоит отметить, что соотношение 1 IEC к 20 β-клеток приблизительно соответствует соотношению человеческого островка поджелудочной железы. Использование трипанового синего цвета для окрашивания наруш...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Была разработана сфероидная модель, включающая мышиный МС-1 IEC и мышиные β клетки β-TC6, имитирующая трёхмерную структуру островков поджелудочной железы. Эта модель подходит для анализа стресс-индуцированной дисфункции IEC в течение 72 часов и её влияния на жизнеспособность и функцию β клеток, что имеет отношение к исследованиям трансплантации островков. Важно, что сфероид, состоящий из мышиных клеток, был однородным по своей природе и имел соответствующую внутриостровковую эндотелиальн...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторы заявляют, что у них нет конфликта интересов
Авторы благодарны Паскалю Кесслеру из платформы визуализации PICSTRA за экспертную помощь в области вращающейся дисковой микроскопии и извлечении исходных данных маркировки из стека Z. Авторы хотят отметить добрый дар — очищенные человеческие островки доктора В. Битигера, доктора А. Ланглуа и доктора К. Бузакри из Европейского центра изучения диабета (CEED, Страсбург, Франция)
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| µ-пластина 24 колодца, Black ID 14 mm | ИБИДИ | 82426 | |
| AggreWell 800 (24 скважины) | StemCell | 34815 | |
| Раствор для промывания против прилизания | StemCell | 7010 | |
| Анти-CD31 антитела [P2B1] | Abcam | ab24590 | Итоговая концентрация 2.2µ g/mL |
| Анти-Интегрин и бета; 1 Антитело, клон MB1.2 | Merck | MAB1997 | Итоговая концентрация 1.43µ g/mL |
| Колба для клеточной культуры, T-75, поверхностная, поверхностная : Cell+, фильтрьная крышка | Сарштедт | 83.3911.302 | β-культура TC6 |
| Термос для клеточной культуры, T-75, поверхность: стандартная, двухпозиционная винтовая крышка | Сарштедт | 83.3911.02 | Культура MS-1 |
| DAPI дигидрохлорид | Термофишер, | D1306 | Итоговая концентрация 2& микро; g/mL |
| Диметилсульфоксид | Sigma | D8418-250ML | |
| DMEM, высокий уровень глюкозы, GlutaMAX и trade; Добавка — пируват | Thermofischer scientific | 31966047 | |
| Дулаглутид | |||
| Дулаглутид | Лилли | Trulicity ручка 1,5 мг | |
| Сыворотка плода для быка | Biowest | S1810-500 | |
| Глицин | Sigma | G7126-1KG | |
| Козий анти-подопытный IgG (H+L) высокоадсорбированный вторичный антител, Alexa Fluor&Trade; 555 | Термофишер | A21435 | Итоговая концентрация 2& микро; g/mL |
| козий антимышиный антител IgG (H+L) с сильной перекрестной адсорбцией, Alexa Fluor&Trade; 488 | Термофишер | A-11029 | Итоговая концентрация 2& микро; g/mL |
| Козий антикроличий антител IgG (H+L) — высокоадсорбируемое вторичное антитело, Alexa Fluor&Trade; 633 | Термофишер | A-21071 | Итоговая концентрация 2& микро; g/mL |
| Козье противокрысиное IgG (H+L) перекрёстно адсорбированное вторичное антитело, Alexa Fluor&Trade; 555 | Термофишер | A21434 | Итоговая концентрация 2& микро; g/mL |
| Козья сыворотка | Sigma | S26-100ML | |
| HBSS без кальция и магний и bbsp; & Фенол Ред | Корнинг | 21-022-CV | |
| Инсулин (C27C9) Rabbit mAb | Клеточная сигнализация | 3014S | Итоговая концентрация 0,66& микро; g/mL |
| Изолированный человеческий поджелудочный островок | Центр Европы и Острого Центра; en d'Etude du Diabete (CeeD) | Добрый подарок от доктора Карима Бузакри. Клиническая степень, изолированная согласно рекомендациям. | |
| Агароза при низкой температуре гелирования | Merck | A9414-10G | |
| Ячейки MS-1 | ATCC | CRL-2279 | |
| Параформальдегидный раствор, 4% в PBS 1x | Fischer scientific | 15670799 | |
| PBS 10x | Euromedex | ET330-A | Разбавлены 1 раз в лабораторной ультрачистой воде |
| Пенициллин-стрептомицин | PAN Biotech | P06-07100 | |
| Антитела NTPDase3 у поликлональных морских кроликов против мышиных NTPDase3 | mN3-1CI4; mN3-2C(I4,I5); mN3-3C(I4,I5) | https://ectonucleotidases-ab.com/Antibodies.php | Разбавление 1:1000 |
| Квадрол/N,N,N′,N′-Тетракис(2-гидроксипропил), этилендиамин | Sigma | 122262-1L | |
| Вращающийся диск Olympus IXplore SPIN | Olympus Scientific Solutions | ||
| Сахароза для молекулярной биологии | Sigma | S0389-1KG | |
| Triton X-100 Bioquality Laboratory Grade | Euromedex | 2000-A | |
| Трипсин/ЭДТА (10 раз) | PAN Biotech | P10-025100 | |
| Tween-20 | Euromedex | // | |
| Мочевина | Sigma | U-5128 | |
| β-TC6-клетки | ATCC | CRL-11506 |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.