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.
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.
Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE
Запросить разрешение