Abstract
Verkapselung von Zellen entwickelt worden, um lebensfähige Zellen in semipermeable Membranen einschließen. Die transplantierten Zellen können eingekapselt Gewicht niedermolekularen Metaboliten in Gewebe des behandelten Wirts austauschen, um langfristiges Überleben zu erreichen. Die semipermeable Membran ermöglicht engrafted eingekapselten Zellen um die Abstoßung durch das Immunsystem zu vermeiden. Die Verkapselung Verfahren wurde entwickelt, um eine kontrollierte Freisetzung von bioaktiven Verbindungen, wie Insulin, andere Hormone und Cytokine aktivieren. Hier beschreiben wir eine Methode zur Verkapselung von Abbauzellen, die Lipide für die Wärmeerzeugung und Energieverlust (Thermogenese) im intra-abdominale Fettgewebe von fettleibigen Mäusen verbrauchen. Verkapselung von thermogenic katabolen Zellen können potentiell für die Prävention und Behandlung von Fettleibigkeit und Typ-2-Diabetes. Eine weitere mögliche Anwendung der katabolen Zellen können Entgiftung von Alkoholen oder anderen toxischen Metaboliten und Umweltschadstoffe sind.
Introduction
Zunehmende Häufigkeit von chronischen Krankheiten 1 hat Studien über die Transplantation von therapeutischen Zellpopulationen 2 stimuliert. Syngenen oder allogenen Stammzellen sind die am häufigsten verwendeten Zelltypen für diese Anwendungen 2. Jedoch sind diese Behandlungen nicht erlauben Steuerung Differenzierung und Migration von Stammzellen nach der Implantation und sind nicht kosteneffizient. Die Transplantation von genetisch modifizierten Zellen mit nützlichen Funktionen rechnet die Verbesserung der Behandlung vieler Krankheiten. Allerdings sind genetische Zell Änderungen durch den Host-Immunsystem erkannt, deshalb diese Behandlungen benötigen Immunsuppression 3. Verkapselung von Zellen, die Insulin wurde von Dr. Chang 4 entwickelt. Die Technik basiert auf Verkapselung der Zellen im Alginat-Tröpfchen, die in einer Calciumchloridlösung eingetaucht sind, beruht. Alginat Moleküle aus Mannuronsäure (M) und Guluronsäure (G) und können durch Ca 2+ verbunden werden. Nach der Gelierung werden die Perlen ein Poly-L-Lysin (PLL) suspendiert. Während dieser Stufe bindet PLL bis G und M in der Alginat-Moleküle, die die Kapselmembran herstellt. Die Porosität der Kapselmembran kann durch Variation der M und PLL-Konzentrationen, die Inkubationszeit und der Temperatur moduliert werden. Die Bindung von PLL hängt auch von der Art und Konzentration des Alginats. Alginat Matrizen mit Ca 2+ -Ionen vernetzt, sind instabil in der physiologischen Umgebung oder in gemeinsamen Pufferlösungen mit einer hohen Konzentration an Phosphat und Citrationen. Diese Puffer können Ca 2+ aus dem Alginat zu extrahieren und zu verflüssigen den Kern. Verflüssigung des Alginats Kern schafft Platz in den Kapseln für die zelluläre Bewegung und Wachstum. Zellen in polyanionischen Alginats mit polykationische Poly-L-Lysin (APL) eingekapselt sind undurchlässig für Immunglobuline aber Zustrom von Nährstoffen und Ausstrom von Toxinen. Objekte Das APL ermöglichen die langfristige survival von verkapselten Zellen nach Transplantation in genetisch verschiedenen Hosts. Elliott et al. Berichteten über die Überlebensrate von funktionierenden eingekapselt Schweinepankreaszellen in einem menschlichen Patienten neun Jahre nach der Implantation 5.
Verkapselungstechniken können in Mikroverkapselung (3-800 & mgr; m) und Makroverkapselung (größer als 1000 & mgr; m) klassifiziert werden. Mikrokapseln sind haltbarer als Makrokapseln 6. Seit seiner Entdeckung durch Dr. Chang und seine Kollegen im Jahr 1964, Mikroverkapselung wurde in großem Umfang für die Verkapselung von anabolen Zellen Insulin produzieren, andere Hormone, und bioaktive Moleküle 7 verwendet. Diese Behandlungen konfrontiert mehrere Herausforderungen in das Wirtsgewebe einschließlich Fibrose und Immunantwort 8. Anfänglich sind die Nebenwirkungen auf die Qualität des Biopolymeren bezogen wurden gelöst. Jedoch Transplantation von anabolen Zellen noch initiiert Nebenwirkungen, wie Fibrose infolge der Hormon overproduktion außerhalb eines spezialisierten Drüse.
In den letzten Jahrzehnten, Fettleibigkeit und Typ-2-Diabetes hat epidemische Ausmaße erreicht 9. Mehr als 30% der erwachsenen Menschen weltweit sind übergewichtig und fettleibig 10. Vermehrtem intraabdominellen (IAB) Fettbildung erhöht die Inzidenz der chronischen Entzündung und fördert die Typ-2-Diabetes, Herz-Kreislauf- Erkrankungen, bestimmte Krebsarten und andere Begleiterkrankungen 11-13. Mehrere Beweis vorgeschlagen, dass Pathogenese mit IAB Fett verbunden sind, können durch spezifische Fettzellen verhindert werden. Jüngste Studien haben gezeigt, dass die Transplantation von subkutanen Fettzellen in IAB-Region kann den Stoffwechsel zu verbessern und die Adipositas und Insulinresistenz bei Nagern in vivo 14 gezeigt. Senkung von Adipositas und Insulinresistenz mit thermogenic Adipozyten Energie aufnehmend in Form von Wärme 15,16 in Verbindung gebracht. Thermogenic Änderung der Fettzellen kann durch eine stabile Transfektion erreicht werdenvon Genen, die an der mitochondrialen Protonenentkopplungs wie Abkoppeln Protein 1 (UCP1) oder von Genen regulieren die Expression von UCP1 und andere thermogene Gene 15,16. Unsere bisherigen Studien zeigten, dass Mängel in der Aldehyddehydrogenase 1 a1 (Aldh1a1) führt zum thermogene Remodellierung von Iab Fett, Fettsucht und Insulinresistenz bei diesen Mäusen 17,18 verringert. Bemerkenswert ist, Verkapselung von thermogenic Aldh1a1 mangel (Aldh1a1 - / -) Präadipozyten vermittelt gleiche therapeutische Wirkung im IAB Fett bei übergewichtigen Wildtyp-Mäusen, was darauf hindeutet, neue therapeutische Möglichkeiten zur Behandlung der IAB-Fett 18. In experimentellen Einstellungen verkapselten Zellen können die Forscher die Auswirkungen spezifischer Zellpopulationen in einer kosteneffektiven Weise 19 zu studieren. Hier diskutieren wir die Methode der Verkapselung eines thermogene katabolen Zelllinie und ihre Labor und therapeutische Anwendung in einem Mausmodell für Fettleibigkeit. Das Protokoll beschreibt three Phasen für die Mikrokapselherstellung (Abbildung 1): die Bildung von Alginat-Mikrokugeln (Figur 1A), die Bildung der polykationische Poly-L-Lysin (PLL) Membranen, die auf der Oberfläche der Mikrokügelchen, (1B), und das Entfernen des Alginat-Kerne (1C).
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Protocol
Das Studienprotokoll wurde von der Ohio State University Ethikkommissionen genehmigt. Tierversuche wurden von IACUC Protokoll genehmigt. Alle Verfahren wurden unter der Ebene 2 Biosicherheitswerkbank mit laminaren Strömung durchgeführt. Wir folgten alle Standard-Sicherheitsanforderungen und Verfahren. Die Mikroverkapselung Technik zur Herstellung von Mikrokapseln wurde beschrieben als 17, 18 durchgeführt.
1. Vorbereitungen für Werkstoff
- Herstellung von 10 ml der 2% igen Natriumalginatlösung in autoklaviert physiologische Salzlösung (0,9% NaCl in Wasser). Vorzubereiten 0,05% PLL-Lösung in physiologischer Kochsalzlösung. Bereiten Sie diese Lösungen am Tag vor und über Nacht gerührt. Filtern Sie die Lösungen mit 0,22 um Filter vor dem Gebrauch.
- Vorbereitung 50 mM Natriumcitrat und 100 mM CaCl 2 in 0,9% NaCl-Lösungen und autoklavieren.
- Autoklaven alle Lösungen, Nadeln, Elektroden, und Becher. Gründlich reinigen Nadeln mit Drähten zu vermeiden Verstopfung.
- Bestimmung der geeigneten Menge an Zellen für die Kapseln verwenden (102 Mikrokapseln werden für jeden cm 2 erforderlich, und auch gibt es ungefähr 500 Zellen pro Kapsel 18). Verwenden Sie 1 ml Natriumalginat pro zwei Millionen Zellen.
- Vorbereitung eines "Fibroblast Growth Medium", enthaltend 10% Kälberserum und 100 U / ml Penicillin / Streptomycin in einer hohen Glucose (4.500 mg / l Glucose), Dulbeccos modifiziertes Eagle-Medium (DMEM).
- Vorbereitung einer "Differenzierung Medium I ', das 10% fötales Rinderserum, 10 ug / ml Insulin, 1 & mgr; M Dexamethason, 0,5 mM 3-Isobutyl-1-methyl xanthin und 100 U / ml Penicillin / Streptomycin in DMEM.
- Bereiten Sie eine "Differenzierungsmedium II ', das 10% fötales Rinderserum, 10 ug / ml Insulin und 100 U / ml Penicillin / Streptomycin in DMEM.
- Vorbereitung Lysepuffer enthaltend ein Protease-Inhibitor-Tablette pro 10 ml Radioimmunfällung Assaypuffer (RIPA-Puffer).
2. Alginate Microbeads Vorbereitung (Abbildung 1A)
- Entfernen Sie alte Medium von Zellkulturflasche. Spülen Zellen mit 10 ml PBS. Bringen Zellen in Suspension mit 0,25% Trypsin-EDTA (2 ml pro einem konfluenten T175-Kolben).
- Zählen von Zellen in der Zellsuspension unter Verwendung eines Hämozytometers. Verwenden Sie 10 ml Aliquot aus der Zellsuspension und zählen Zellen gemäß den Anweisungen des Herstellers. Zentrifugieren der verbleibenden Zellen in Medium, Zentrifugation bei 480 × g bei Raumtemperatur für 5 min.
- Suspendiere das Zellpellet in Natriumalginat, wie in Schritt 1.4 beschrieben. Übertragen die Natriumalginat-Zell-Lösung in einen 5 ml-Spritze.
- Entfernen Sie Luftblasen in der Lösung, fügen Sie eine 23-Gauge-Nadel und drehen Sie die Spritze, um eine 1 ml Luftblase zu erstellen.
- Setzen Sie einen kleinen Becher (180 ml) enthält 144 ml 100 mM CaCl 2 -Lösung unter der Nadel Auslauf des encapsulator. Bringen Sie die Elektrode an das encapsulator mit der Spitze approximLICH 2,5 cm über der Oberfläche des 100 mM CaCl 2 -Lösung.
- Legen fest die Spritze mit dem Natriumalginat-Zell-Lösung in der Spritzenpumpe. Befestigen Sie den Gummischlauch an die Öffnung der Spritze. Drücken Sie den Kolben, bis der Natriumalginat-Zell-Lösung tritt auf halbem Weg durch das Rohr. Stellen Sie die Spannung bis 5,4 kV. Stellen Sie die 12,06 mm Durchmesser in der Spritzenpumpe. Passen Sie die Geschwindigkeit bis 3 ml / h. Starten Sie die Pumpe. Schalten Sie den encapsulator und Aufrechterhaltung der Spannung bei 5,4 kV.
- Schließen Sie das Fenster der Haube und vermeiden unnötige Vibrationen bis zum Ende der Ausbildung der Alginat-Mikrokügelchen. Schließlich Lösung durch die Nadel spielt erstarren die Alginat kugelförmigen Mikroperlen in der 100 mM CaCl2-Lösung für weitere 20 min vor der Beschichtung mit PLL.
3. Beschichtungs Microbeads mit PLL (1B)
- Entfernen Sie das Becherglas mit der Natriumalginat-Zell kugelförmigen Mikroperlen und übertragen diese microbEADS in ein 50 ml Zentrifugenröhrchen. Entfernen CaCl 2 -Lösung aus dem Mikrokügelchen Pellets.
- Durch Zugabe von 30 ml 0,9% NaCl waschen die Alginat-Zell kugelförmigen Mikrokügelchen. Schütteln Sie das Röhrchen mit der Hand sanft. Entfernen Sie 0,9% NaCl mit 25 ml Pipette nach dem die Mikrokügelchen wurden durch die Schwerkraft ausgefällt. Wiederholen Sie zwei weitere Male für insgesamt 3 Waschschritten.
- Verwenden von 10 ml 0,05% PLL-Lösung pro 1 ml Natriumalginatlösung. Fügen Sie die 0,05% PLL und Wirbel bei 1.000 Umdrehungen pro Minute für 10 Minuten.
Hinweis: In der Regel ist 10 Minuten ausreichend für PLL-Beschichtung. - Nach PLL Mantel gebildet wird, entfernen Sie die PLL-Lösung und waschen Sie die Kapseln 3 mal wie in 3.2 beschrieben.
4. Entfernung von Alginat Core (1C)
- 30 ml 50 mM Natriumcitrat-Lösung. Warte 5 Minuten oder bis das Natriumalginat aufgelöst ist. Waschkapseln dreimal wie in Schritt 3.1.1 beschrieben.
- Entfernen Sie die 0,9% NaCl, 20 ml Kulturmedium zu der 50 ml Tubeabtreten und Kapseln mit den Zellen bis zu einer Zellkulturflasche. Griff eingekapselten Zellen unter Standardzellkulturbedingungen 18.
5. In-vitro-Anwendungen zu Xenograft und Host-Zell-Interaktionen oder Kinetik der Metabolit Influx / Efflux zwischen Zellen zu untersuchen (Abbildung 2)
- Kultur von Wirtszellen auf Platte mit 24 Vertiefungen bis zur Konfluenz für Co-Kulturen. Verwenden Sie die "Fibroblast Growth Medium 'für die Kultivierung Präadipozyten.
- Transfer-Mikrokapseln in 24 Well-Platte mit konfluenten Wirtszellen. In Mikrokapseln, um eine Monoschicht zu erreichen (102 Mikrokapseln / cm 2 von gut).
- Induzieren Pre-Adipozyten-Differenzierung mit Differenzierungsmedium I. Jede 48 Stunden, Wechselmedien, um die Differenzierung Medium II für sechs Tage. Lyse-Zellen in RIPA-Puffer. Verwenden Sie 50 ug Protein pro Zustand um die Proteinexpression mittels Western-Blot-Analyse.
6. In vivo-Anwendung für Treatment of Obesity (Abbildung 3)
- Mischen Sie 4% Isofluran mit Sauerstoff zur Einleitung der Narkose und 2% Isofluran mit Sauerstoff zur Aufrechterhaltung der Anästhesie. Bestätigen ausreichende Narkosetiefe von toe Prise.
- Bewerben Anti-Juckreiz Salbe auf die Augen, um die Hornhaut vor dem Austrocknen zu schützen.
- Verwenden eingekapselten Zellen, die dauerhaft mit künstlichen fluoreszierendes Protein markiert sind, wie grün fluoreszierendes Protein (GFP).
- Verwenden Sie ein 3-ml-Spritze und einer 20-Gauge-Nadel, um verkapselten Zellen injizieren.
- Injizieren 0,5 x 10 6 Zellen in 0,2 ml PBS in jede IAB Fettdepots, die im Bereich zwischen einem intraperitoneale Gonade und Niere angeordnet ist, wie in 3 gezeigt eingestellt. Mit diesem Volumen PBS und die Zellzahl für Mäuse mit einem durchschnittlichen Gewicht von 40 g. Einzustellen Zellzahl und Volumen bei Mäusen, die unterschiedliche Gewichts oder zur Bestimmung der Dosis-abhängigen Wirkung.
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Representative Results
Figur 1 zeigt, daß jeder Schritt der Mikroproduktion könnte unter dem Mikroskop kontrolliert werden. 2A zeigt, wie man mit einer Monoschicht von eingekapselten Zellen Kokultur Adipozyten. 2B ist ein repräsentatives Beispiel für eine quantitative Untersuchung mit Adipozyten / Mikrokapseln Kokulturen dass wurden in Abschnitt 5 beschriebenen Lysate von Adipozyten wurden mittels Western-Blot analysiert. Eingekapselten Zellen wurden in diesem Experiment untersucht. 1.000 Verdünnung: primäre ATGL und β-Actin-Antikörper wurden in einer 1 verwendet. Das Verhältnis von ATGL zu β-Aktin als Mittel SD von drei unabhängigen Experimenten. Ähnliche Co-Kultur-Ansätze verwendet werden, um zu analysieren und zu studieren mRNA Auswirkungen von verkapselten Zellen und Adipozyten-Wechselwirkungen in Co-Kulturen werden. Daten zeigen, dass thermogene Aldh1a1 eingekapselt - / - Adipozyten induziert deutlich höhere ATGL Lipase und 18 Lipolyse in Fettzellen im Vergleich zu encapsulated WT Adipozyten.
3 zeigt, dass GFP anzeigt Lage und die Integrität der Kapseln in der Wirts Fettgewebe. Die Expression von GFP ist auch ein Indikator für die Lebensfähigkeit der Zellen.
Qualitative Bewertung
Die Qualität der Verkapselung oder Implantation von eingekapselten Zellen konnte durch Mikroskopie, MRI, und unter Verwendung von immunhistochemischen Analyse der behandelten Fettgewebe 18 ausgewertet werden.
Quantitativen Ansatz
Angesichts der einzigartigen Expression von GFP in überlebenden transplantierten Zellen, die Messung der GFP-Expressionsniveaus erlauben eingekapselten Zellen in Gewebe wie beschrieben 18 .GFP quantifiziert werden und andere Proteine mit einem spezifischen Anti-GFP-Antikörpern in einem Homogenisat eines ganzen Fettgewebe festgestellt werden Depot. Die GFP-Proteinspiegel in diesem Homogenat geben Auskunft über die Anzahl der lebensfähigen Zellen implantiert.
Abbildung 1: Eine schematische Darstellung des Verfahrens zur Mikrokapselherstellung. (A) Alginat-Mikroperlen unter einem Mikroskop (20-fach). (B) die äußere Schicht nach der Beschichtung mit PLL (20X). (C) die letzte Mikrokapsel nach dem Auflösen des Alginat-Kern (20X). Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
Bild 2: Mikrokapsel Co-Kulturen mit adhärenten Zelllinienkulturen (A) Schematische Darstellung (unten) eines Co-Kultur von Mikrokapseln (Kreise schwimmend in Medien) mit anhaftenden Adipozyten.. (B) Vergleich der Expression von ATGL3T3-L1 Adipozyten co-kultiviert mit azellulären, WT oder Aldh1a1 - / - Adipozyten-Mikrokapseln enthält. Bedeutung P-Wert wurde mit Mann-Whitney U-Test bestimmt. Ober Einsätze zeigt einen repräsentativen Western-Blot. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
Abb. 3: Schematische Darstellung eines intraabdominalen (IAB, viszerale) Fettinjektion mit verkapselten Zellen Das fotografische Bild des eingespritzten IAB Fettpolster zeigt verfärbte Trauben von verkapselten Zellen 80 Tage nach der Transplantation (Dreieck). Das IAB fad Pad wurden in Paraffin eingebettet und analysiert. Hämatoxylin und Eosin (H & E) Färbung zeigt Cluster von verkapselten Zellen (Pfeile), implantierten Mikrokapseln (C) verkapseltZellen (CC), Host-Adipozyten (A). Elbe Bild unter Fluoreszenzlicht analysiert zeigt GFP-markierten transplantierten Zellen auf der Innenseite des Rund intakten Kapseln. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
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Discussion
Verschiedene Verfahren wurden verwendet, um Zellen, einschließlich Trocknen, Extrudieren und Emulsion 19 einzukapseln. In diesem Verfahren werden die Alginatkapseln durch eine Nadel extrudiert, dann mit PLL beschichtet und das Alginat Kern aufgelöst wird, um die Verkapselung zu vervollständigen. Obwohl dieses Verfahren seit Jahren verwendet worden ist, ist die Bildung der Kügelchen mit der gewünschten Grße und Kugelform immer noch eine Herausforderung. Die Größe der Kapseln ist stark abhängig von der Viskosität der Na-Alginatlösung, Extruderdurchmesser und der Abstand zwischen der Nadelspitze und der CaCl 2 -Lösung 20. Je kürzer der Abstand zwischen der Nadelspitze und der Oberfläche der CaCl 2 -Lösung ist, desto kleiner Kügelchen erzeugt. Das beschriebene Protokoll führt zu der Produktion von APL mit Poren (<32 kD). Die Porengröße kann experimentell unter Verwendung von fluoreszierenden Immunglobuline (> 32 kD) und fluoreszierende kleine Peptide, wie zuvor beschrieben 18 getestet werden. Diese size der Pore ist ausreichend, um das Überleben von Zellen in in vitro-Kulturen für 2 Wochen und nach in-vivo-Implantation in Fettgewebe für mindestens 80 Tage 18 unterstützen. Die Mikrokügelchen-Form ist ein wichtiger Faktor, der die Überlebensrate von eingekapselten Zellen zu beeinflussen. Cracked Beads mit vielen Sat-Mikrokügelchen erhöhen Vorsprung von Zellen 21. Satellitenbildung auftrat, wenn niedrigere Konzentration und eine niedrige Viskosität Zwischen-G-Alginat-Lösungen werden angewendet 22, während der Bildung der Schwanz ist auf High-G-Alginat 23. Da die Scherkraft kann auch auf geknackt Perlen tragen, empfehlen wir Ihnen einen sanften Waschverfahren für Mikroperlen und optimierten Bedingungen für die Herstellung von robusten Kapseln geeignet für in-vitro-Co-Kulturen und engrafting in Gewebe in vivo vor.
Mikroverkapseln ist erwiesen zum Schützen Biologika, wie Zellen, eine wirksame Methode zur Implantation sein, Cytokins, Enzyme, Hormone und bioabsorbents aus der Umwelt und Immunantwort 24. Die kontrollierte Freisetzung von Hormonen oder Cytokinen vom eingekapselten Zellen wurde auf ihre therapeutische Wirkung bei einer Vielzahl von Krankheiten getestet, wie Adipositas 18, Diabetes mellitus 5, Leberversagen und Anämie 25 26. Jedoch ist die Wirksamkeit von transplantierten Zellen verkapselt anabole oft aufgrund von Fibrose vermindert. Die neue Anwendung von thermogene Abbauzellen Hier beschreiben wir für die Behandlung der Adipositas und Insulinresistenz 18. Verkapselung von Aldh1a1 - / - Adipozyten und möglicherweise andere katabolischen Zellen haben mehrere Vorteile gegenüber Einkapselung anaboler Zellen Aldh1a1 -. / - Präadipozyten spontan an der Innenfläche des APL Membran 18 haften und zu differenzieren in der adipogenen Umgebung von Iab Fett, verhindert ihre übermäßige Vermehrung in Kapseln und schnelle Bruch der Kapseln. In addition, haben diese Zellen Entzündungsreaktionen und Abbaueigenschaften 27 vermindert. Immunhistochemischen Daten zeigen, dass die Implantation von eingekapselten APL Aldh1a1 - / - Adipozyten in Iab Fett 80 Tage nicht von ausgeprägten Immunantwort und Fibrose in Mäusen 18 begleitet wird; jedoch müssen weitere Studien in der Zukunft, um mögliche entzündliche Wirkung beurteilen geführt werden. In erster Linie erhöht Aldh1a1 Mangel Ausdruck thermogenic UCP1 in Adipozyten. Aldh1a1 Mangel reduziert autokrine Produktion von Retinsäure zunehmenden Retinaldehyd 28. Dieser Signalweg beeinflusst zahlreiche Transkriptionsprozesse 28,29, die in der Herstellung von hochreinem und parakrine thermogene Faktoren beteiligt sein könnten. Bemerkenswert ist, eingekapselt Aldh1a1 - / - Adipozyten Zellen produzieren ähnliche thermogene Antwort im Wirt übergewichtigen WT Mäusen. Gekapselt Aldh1a1 - / - Adipozyten scheinen parakrine Faktor (en) i zu erzeugenncreasing Zahl UCP1-positiven Zellen im Wirt WT Fettgewebe 18. Zusammen führten diese thermogene Reaktionen in einer Vorzugs Reduzierung der eingespritzten IAB Fett. Ein Phänotyp verewigt Aldh1a1 - / - Präadipozyten übt viele Eigenschaften, die diese Genveränderung ein vielversprechender Kandidat für die Verkapselung Technologie Reduzierung ernährungsbedingte Fettleibigkeit zu machen.
Kürzlich viele andere biologische Materialien einschließlich Zytokin Irisin, miR-133a 30, meteorin wie Hormon 31, Parathormon-verwandtes Protein 32 wurde berichtet, thermogenic Umbau des Unterhaut weißen Fettgewebe auszuüben. Weitere Studien sind erforderlich, um festzustellen, ob diese thermogene Faktoren sind für die Verkapselung Technologien und Therapien gegen Fettleibigkeit in subkutane und / oder IAB-Fett. Mikrokapseln, die katabolische Zellen potentiell geeignet sind, einen Überschuß von schädlichen Metaboliten in einer toxischen Umgebung zu entfernen. Zum Beispiel Patientens kann von erleichtert Katabolismus von Alkohol oder Desoxyglucoson, eine erste reaktive Metabolit bei Patienten mit Diabetes zur Verfügung. Allerdings sind weitere Studien erforderlich, um festzustellen, ob diese Anwendungen könnten therapeutischen Nutzen haben.
Zusammenfassend zeigen diese Studien liefern einen Proof-of-concept, die Verstärkung des thermogene Antwort im IAB Fett könnte durch eine kleine Untergruppe von gekapselten Aldh1a1 eingeleitet werden - / - Präadipozyten. Darüber hinaus haben diese Studien Durchführbarkeit gewebsspezifische Behandlung mit injizierten Implantaten eingekapselter katabolischen thermogene Zellen demonstriert.
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Acknowledgments
Wir möchten Jennifer Petrosino und David Disilvestro für redaktionelle Hilfe danken. Diese Arbeit wurde von Verleihungsnummer 20020728 von der American Egg Board und Verleihungsnummer 10040042 von Novo Nordisk Pharma als auch von der Food Innovation Center, Referat für Internationale Angelegenheiten, Center for Advanced Functional Foods Forschung und Entrepreneurship an OSU sowie die unterstützten National Science Foundation gewähren EWG-0914790 (LJL). Die beschriebene wurde von Preis Anzahl R21OD017244 (OZ) und UL1RR025755 (OSUCCC) unterstützt von der National Center for Research Resources Projekt, die das Amt des Direktors, des National Institutes of Health (OD) für medizinische Forschung und finanziert und von der NIH-Roadmap unterstützt NCI P30CA16058. Der Inhalt ist allein in der Verantwortung der Autoren und nicht notwendigerweise die offizielle Meinung des National Center for Research Resources oder der National Institutes of Health.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Encapsulation device (VAR V1) | Nisco | LIN-0042 | None |
| KD scientific syringe pump | KD scientific | 780100Y | None |
| Olympus microscope | Olympus Optical | IX70-S8F2 | None |
| Sodium alginate | Sigma | MKBP8122V | None |
| Poly-L-lysine hydrobromide (PLL) | Sigma | 020M5006V | None |
| Calcium chloride | Sigma | SLBJ2662V | None |
| Sodium citrate tribasic dihydrate | Sigma | 030M0200 | None |
| Sodium chloride | Sigma | SLBD2595V | None |
| Mini-PROTEAN TGX Gels | Bio-Rad | 456-1093 | None |
| ATGL primary antibody (from rabbit) | Cell Signaling | 2138S | None |
| Secondary anti body (anti rabbit) | LI-COR | 926-68071 | None |
| Radio-Immunoprecipitation Assay (RIPA) buffer | Boston BioProducts | D25Y6Z | None |
| Phosphate buffered saline (PBS) | Sigma | RNBD2893 | None |
| Trypsin | Gibco | 25200-056 | None |
| Cortizone 10 anti-itch ointment | Cortizone 10 | C4029138 | None |
| Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM) | Gibco | 11965-092 | None |
| Newborn calf serum (CS) | Sigma | N4762 | None |
| Fetal bovine serum (FBS) | Sigma | F4135 | None |
| 3-Isobutyl-1-methylxanthine (IBMX) | Sigma | I0516 | None |
| Dexamethasone | Sigma | D4902 | None |
| Insulin (bovine) | Sigma | I5879 | None |
| Protease inhibitor cocktail tablets | Roche | 4693159001 | None |
References
- Vogeli, C., et al. Multiple chronic conditions: prevalence, health consequences, and implications for quality, care management, and costs. Journal of general internal medicine. 22, Suppl 3. 391-395 (2007).
- Vija, L., et al. Mesenchymal stem cells: Stem cell therapy perspectives for type 1 diabetes. Diabetes & metabolism. 35, 85-93 (2009).
- Acarregui, A., Orive, G., Pedraz, J. L., Hernandez, R. M.
- Chang, T. M.
- Elliott, R. B., et al. Live encapsulated porcine islets from a type 1 diabetic patient 9.5 yr after xenotransplantation. Xenotransplantation. 14, 157-161 (2007).
- Lim, F., Sun, A. M. Microencapsulated islets as bioartificial endocrine pancreas. Science. 210, 908-910 (1980).
- Vos, P., Spasojevic, M., Faas, M. M. Treatment of diabetes with encapsulated islets. Advances in experimental medicine and biology. 670, 38-53 (2010).
- Cotton, C. K.
- Yach, D., Stuckler, D., Brownell, K. D. Epidemiologic and economic consequences of the global epidemics of obesity and diabetes. Nature medicine. 12, 62-66 (2006).
- Ng, M., et al. Global, regional, and national prevalence of overweight and obesity in children and adults during 1980-2013: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2013. Lancet. 384, 766-781 (2014).
- Kissebah, A. H., et al. Relation of body fat distribution to metabolic complications of obesity. The Journal of clinical endocrinology and metabolism. 54, 254-260 (1982).
- Bray, G. A., et al. Relation of central adiposity and body mass index to the development of diabetes in the Diabetes Prevention Program. The American journal of clinical nutrition. 87, 1212-1218 (2008).
- Klein, J., et al. What are subcutaneous adipocytes really good for. Experimental dermatology. 16, 45-70 (2007).
- Tran, T. T., Yamamoto, Y., Gesta, S., Kahn, C. R. Beneficial effects of subcutaneous fat transplantation on metabolism. Cell metabolism. 7, 410-420 (2008).
- Seale, P., Kajimura, S., Spiegelman, B. M. Transcriptional control of brown adipocyte development and physiological function--of mice and men. Genes & development. 23, 788-797 (2009).
- Kozak, L. P. Genetic variation in brown fat activity and body weight regulation in mice: lessons for human studies. Biochimica et biophysica acta. 1842, 370-376 (2014).
- Zhang, X., He, H., Yen, C., Ho, W., Lee, L. J. A biodegradable, immunoprotective, dual nanoporous capsule for cell-based therapies. Biomaterials. 29, 4253-4259 (2008).
- Yang, F., et al. The prolonged survival of fibroblasts with forced lipid catabolism in visceral fat following encapsulation in alginate-poly-L-lysine. Biomaterials. 33, 5638-5649 (2012).
- Chang, T. M. Artificial cells with emphasis on bioencapsulation in biotechnology. Biotechnology annual review. 1, 267-295 (1995).
- Chang, T. M. Hybrid artificial cells: microencapsulation of living cells. ASAIO journal. 38, 128-130 (1992).
- Koo, J., Chang, T. M. Secretion of erythropoietin from microencapsulated rat kidney cells: preliminary results. The International journal of artificial organs. 16, 557-560 (1993).
- Weidenauer, U., Bodmer, D., Kissel, T. Microencapsulation of hydrophilic drug substances using biodegradable polyesters. Part I: evaluation of different techniques for the encapsulation of pamidronate di-sodium salt. Journal of microencapsulation. 20, 509-524 (2003).
- Smidsrod, O., Skjak-Braek, G. Alginate as immobilization matrix for cells. Trends in biotechnology. 8, 71-78 (1990).
- Lewinska, D., Rosinski, S., Werynski, A. Influence of process conditions during impulsed electrostatic droplet formation on size distribution of hydrogel beads. Artificial cells, blood substitutes, and immobilization biotechnology. 32, 41-53 (2004).
- Chan, E. S., Lee, B. B., Ravindra, P., Poncelet, D. Prediction models for shape and size of ca-alginate macrobeads produced through extrusion-dripping method. Journal of colloid and interface science. 338, 62-72 (2009).
- Bhujbal, S. V., Paredes-Juarez, G. A., Niclou, S. P., de Vos, P. Factors influencing the mechanical stability of alginate beads applicable for immunoisolation of mammalian cells. Journal of the behavior of biomedical materials. 37, 196-208 (2014).
- Gushchina, L. V., Yasmeen, R., Ziouzenkova, O. Moderate vitamin A supplementation in obese mice regulates tissue factor and cytokine production in a sex-specific manner. Archives of biochemistry and biophysics. 539, 239-247 (2013).
- Ziouzenkova, O., et al. Retinaldehyde represses adipogenesis and diet-induced obesity. Nature. 13, 695-702 (2007).
- Yasmeen, R., Jeyakumar, S. M., Reichert, B., Yang, F., Ziouzenkova, O. The contribution of vitamin A to autocrine regulation of fat depots. Biochimica et biophysica acta. 1821, 190-197 (2012).
- Liu, W., et al. miR-133a regulates adipocyte browning in vivo. PLoS genetics. 9, e1003626 (2013).
- Rao, R. R., et al. Meteorin-like is a hormone that regulates immune-adipose interactions to increase beige fat thermogenesis. Cell. 157, 1279-1291 (2014).
- Kir, S., et al. Tumour-derived PTH-related protein triggers adipose tissue browning and cancer cachexia. Nature. 513, 100-104 (2014).
