Beyaz Yağ dokusundan (WAT) farmakolojik geliştirme ve metabolik çalışmalar engelleyen onun geçerli birincil kültür modelleri içinde önemli eksiklikleri vardır. Burada, bir yağ microphysiological sistem tarafından sandviç WAT levha stromal hücreler arasında üretmek için bir protokol mevcut. Bu yapıyı birincil WAT kültür için istikrarlı ve uyarlanabilir bir platform sağlar.
Beyaz Yağ dokusundan (WAT) ağırlık ve her gün sağlık düzenlenmesinde önemli bir rol oynar. Yine de, mevcut birincil kültür modelleri, tüm bunların sadakatle adipose microenvironment özetlemek veya WAT canlılık iki hafta ötesinde genişletmek için başarısız olmuş önemli sınırlamalar vardır. Güvenilir birincil kültür manken eksikliği ciddi araştırma WAT metabolizma ve ilaç geliştirme engellemektedir. Bu amaçla NIH’ın standartları için WAT birincil kültür ‘SWAT’ (gözükeceksin beyaz yağ dokusu) adı verilen yeni bir platform geliştirmek için bir microphysiologic sisteminin kullanılan. Adiposit doğal yüzdürme kıyılmış WAT kümeleri stromal hücreler yağ kaynaklı levha arasında sandviç tarafından üstesinden gelmek. Bu yapıyı kültür uygun üzerinde sekiz hafta WAT örnekleri var. SWAT sağlam ECM, hücre hücre kişiler ve in vivo WAT koşullardan fiziksel baskılara tutar; Ayrıca, SWAT sağlam bir transkripsiyon profil eksojen kimyasal sinyal ve bütün doku fonksiyon duyarlılık korur. SWAT birincil adipose kültür basit, tekrarlanabilir ve etkili bir yöntem temsil eder. Büyük olasılıkla, WAT fizyolojisi, patofizyolojisi, metabolizma ve ilaç geliştirme araştırmaları genel olarak uygun bir platformdur.
Yağ dokusu içinde ABD1147 milyar dolar ve 210 milyar dolar arasında doğrudan yıllık tıbbi maliyeti taşır obezite birincil organıdır. Yağ doku birikimi de önde gelen diğer kalp hastalığı, tip II diyabet ve kanser2belirli türleri gibi ölüm nedenleri katkıda bulunur. Vitro kültür modelleri metabolik çalışmaları ve ilaç geliştirme için gerekli olan, ama yağ dokusu geçerli araştırma modelleri büyük eksiklikleri var. Adiposit kırılgan, neşeli ve ölümcül hücre kültür plastikler için uygun olmaz ve bu nedenle geleneksel hücre kültür yöntemleri kullanarak kültürlü cant hücreleri Ayrıştırılan. Cam coverslips, tavan kültür, süspansiyon kültür ve ekstraselüler matrisler3,4,5, kullanımı da dahil olmak üzere bu engelleri aşmak için girişimleri birkaç yöntem kullanılmıştır 1970’lerden beri 6 , 7. ancak, bu yöntemlerin hücre ölümü ve dedifferentiation tarafından işaretlenmiş ve genellikle en fazla bir iki haftalık çalışma dönemi için kullanılır. Ayrıca, bu modeller yapmak değil kalkışmak gibi sağlam ECM korumak değil, etkileşimleri adiposit arasında ve stromal hücreler destek, ne de contractile kuvvetleri hücrelerin birbirlerine içinde içinde vivo sarfetmek yerli adipose microenvironment özetlemek WAT.
Altın standart birincil adipose kültür yöntemi yokluğunda, öncelikle farklılaştırılmış öncesi adiposit üzerinde (diffAds) yağ araştırma güvendi. DiffAds multilocular, yapışık ve metabolik olarak aktif. Buna karşılık, birincil beyaz adiposit üniloküler, nonadherent ve nispeten düşük metabolizma göstermek. Sağlıklı Olgun yağ dokusu fizyolojisi özetlemek için geçerli adipose kültür modellerin büyük olasılıkla doğrudan hedef adiposit FDA onaylı ilaçlar yokluğunda önemli bir faktör başarısızlıktır. Aslında, fizyolojik vitro organ modelleri büyük bir sorun birçok organ ve hastalık olmaması.
Onun pozisyon kağıt, Microphysiological sistemleri (MPS) programın yaratılması duyurmak Ulusal Sağlık Enstitüleri (NIH) tüm insan ilaç klinik çalışmalar arasında 2013 başarı oranı sadece %18 için faz II ve Evre III için % 50 olduğunu bildirdi Klinik çalışmalarda8. MPS programı doğrudan vitro Monokültür yetersizlik modeli insan fizyolojisi için karşılayacak şekilde tasarlanmıştır. NIH MPSs insan birincil veya kök hücreler organ işleyen özetlemek çok hücreli 3D yapıları içinde oluşan kültür sistemleri olarak tanımlar. Homojen, ölümsüzleştirdi hücre kültürleri indirgemeci modellerinin MPSs doğru bir şekilde hücre-hücre, hücre içi uyuşturucu, ilaç-ilaç ve organ-ilaç etkileşimleri9modeli. Kısa vadeli birincil kültür yöntemlerinden farklı olarak, NIH standartları 4 haftadan kültür8MPS sürdürülebilirlik dikte. NIH’ın RFAs (#RFA-TR-18-001)10, MPS programının daha fazla bilgi bulunabilir.
Basit, bir roman, uyarlanabilir, geliştirdiğimiz ve ucuz yağ MPS olarak adlandırdığı “beyaz yağ dokusu sandviç” (SWAT)11. “Sandviç” kıyılmış birincil yağ dokusu stromal hücreler (ADSCs) (resim 1) yağ kaynaklı levha arasında tarafından adiposit doğal yüzdürme üstesinden gelmek. Elde edilen 3D yapı hücre-hücre iletişim ve doğal yağ microenvironment bir doğal adipocyte destek hücre popülasyonu içeren olgun adiposit çevreleyen tarafından beyannamedir. SWAT 8 haftalık canlılığı, eksojen sinyal, adipokine salgılanması ve engraftment bir hayvan modeli içine yanıt gösteren tarafından doğrulandı.
Tüm görevler uyum içinde #8759 ve #9189, iletişim kuralları için gerçekleştirilen IRB Office LSUHSC-NO. tarafından onaylanmış Uyum içinde iletişim kuralı # LSUHSC-No IACUC ofiste tarafından onaylanmış 3285 için gerçekleştirilmiş tüm hayvan işleri
1. hücre sayfaları sandviç tohum
Not: Bkz. Şekil 1.
2. SWAT malzemeleri hazırlanması
3. jelatin itici hazırlanması — üst hücre sayfalara uygulama
4. beyaz yağ doku işleme
5. SWAT hasat
Bu iletişim kuralı sandviç insan beyaz yağ dokusu ADSCs kullanımına detayları; insan ADSC hücre hatları via köklü protokolleri15ayrılmış olabilir. Ancak, sistem (örneğin sandviç fare WAT hücrelere 3T3L-1 kullanarak) bireyselleştirilmiş araştırma gereksinimleri için adapte edilebilir. Bu işlem birincil insan dokusu işleme içerir. Standart güvenlik önlemlerini istihdam edilmelidir; insan doku (Örneğin, HIV, HepC) BSL-2 patojen işlemek. Sadece doğrudan bir lisans altında doku başa. Kurumsal güvenlik standartları tarafından dikte edildiği gibi tüm uygun KKE giymek — çift eldiven dağlık salık vermek. Düzgün tüm malzemeleri dezenfekte ve atıkların % 10 ile çözüm veya % 70 etanol çözüm yeniden kullanım veya elden çıkarma önce çamaşır suyu.
SWAT kültürünün ilk kritik adım tedarik ve doku kültürü pNIPAAm kaplı levhalar korumak. Böyle plakaları ticari olarak kullanılabilir veya kurulan yöntemleri12,13,14üretilebilir. Bu tabakları sıcaklık duyarlı hücre kültür yüzeyler vardır. Kritik sıcaklık (~ 32 ° C), yukarıda hidrofobik yüzeydir ve hücreleri, benzer diğer işlem görmüş plastikler için doku kültürü uygun olacaktır. Ancak, bu kritik sıcaklık altında yüzey hidrofilik olur ve hücreleri plastik yüzey16ayırmak. As a result, kurmaya özen gösterilmelidir: 1) ne kadar çabuk belli bir hücre türü tam confluency (Yani, normal ortam değişiklikleri sırasında) ve 2) jelatin ile sıcaklığı düşürmek için gerekli zaman ulaşmadan önce monolayer ayırmak dalgıç pNIPPAm kaplı plakasına uygulanan tüm hücre sayfası ayrışıp emin olmak için. Medya değişikliklerini 37 ° C sıcak medya ile yapılmalıdır; hücreler için hızlı ayrılma yatkındır, 37 ° C altında lisans kümesine bir ısı blokta ortam değişiklikleri gerçekleştirin.
İkinci önemli adım SWAT tohum için hazırlamak için yağ dokusu işliyor. Biz bizim karakterizasyonu sterilize forseps ve steril jilet ile WAT kıyma tarafından gerçekleştirilen. Ancak, insan fasya kolayca bir ustura ile kesilemiyor. Adipocyte fasya oranı en üst düzeye kadar yağ dokusu SWAT içinde uzun vadeli bir süre içinde mümkün olduğunca korumak önemlidir. Sağlam fasya parça büyük SWAT bir arada tutmak için gerekli olan hücre-hücre iletişim ADSCs ve adipositler, arasındaki engeller. Fasya aşırı miktarda da “bir iş parçacığı üzerinde çekerek” bir etkiye sahip olabilir. Tek bir WAT küme komşu kümeleri etkilemeden bir tabaktan ayırmak, ancak, birden çok küme fasya tarafından bağlı yeterli kümeleri bir monolayer bir SWAT de kullanılamaz hale gelmesine neden kapalı indirebiliriz. Fasya ameliyat sırasında ince kıyılmış olarak liposuction, mekanize kıyma Wat içerir, bu sorun değiştirebilir. Ancak, liposuction sırasında hastalara rutin olarak yüksek doz epinefrin ile kabul edilir; Bu tedavinin doku (ve sonraki deneyler) olası sonuçları için bir çalışma sırasında muhasebesi gerekir.
SWAT kültürünün son kritik adım deneysel bir kültür ortamı seçimi. Standart hücre kültür formülasyonu kullanmak bizim ilk karakterizasyonu deneyler yapılır (% 10 FBS, 1 x penisilin/streptomisin DMEM içinde). Ancak, mevcut edebiyat dayalı ile ilgili olarak adipocyte transkripsiyon en üst düzeye çıkarma, biz özel bir formülasyon kullanılan (7 µM insülin, 30 µM deksametazon, 1 x penisilin/streptomisin M199 medya)17. Bu formülasyon transkripsiyon erken düzeyleri, ancak zamanla azaldı düzeylerini geliştirmek. Bunun nedeni, vücutta, çok çeşitli kimyasal sinyalleri, adipositler maruz kez bir gün boyunca aç ve beslenen devletler arasında Bisiklete binme inanıyorum. Böylece, daha fazla takviyeleri hücre kültür medya için optimize ederek zaman içinde gözlenen transkripsiyon profil geliştirmek mümkün olacaktır.
SWAT hasat (protokol, Bölüm 5) adiposit kültüründen izole, numune hacmi azaltır ve girişim çevreleyen ADSC sayfalarından kaldırır. Bu (protein veya nükleik asit yalıtım için gerekli olan) adipocyte homojenizasyon öncesinde veya fonksiyonel, bozulmadan deneyleri adiposit (örneğin glikoliz veya glikoz alımı deneyleri). Alternatif olarak, bozulmamış SWAT plaka immunocytochemical için boyama, boyama işlemi boyunca monolayer WAT kümelere güvenliğini sağlamak ADSC sayfaları sağlayan hasat edilebilir. Bu durumda, Kültür medya Aspire edin ve standart protokolleri üzerinden tüm kültür düzeltin. Ancak, bir cam coverslip 3D adipocyte kümeleri düzleştirmek ve sonuçta elde edilen görüntü kalitesini artırmak için görüntüleme önce eklemenizi öneririz.
SWAT büyük bir potansiyele platformu eleme bir ilaç olarak inanıyoruz. Tekniği basit, tekrarlanabilir ve geleneksel doku kültürü plakaları kullanır. Bu nedenle, uyuşturucu tarama deneyler kültür ortamına farmakolojik aktif bir bileşik ekleyerek yürütülebilir. Adiposit sonra bileşik gen ekspresyonu, epigenetik profil, insülin duyarlılık, çevresel toksinler kültür ortamına ilavesi benzer şekilde adiposit üzerindeki etkileri incelemek için kullanılan vb üzerindeki etkisini incelemek için hasat edilebilir. SWAT bireysel adipocyte kümeleri zaman içinde izlemek araştırmacı verdiğinden, adiposit için görünür fenotipik değişiklik bir tedavi değerlendirmek için benzersiz olarak uygundur. Önemli bir örnek insan adipocyte “esmerleşme,” neyin “usanmış” veya benzer bir termojenik, multilocular kahverengi adipocyte18beyaz, lipid depolama adipocyte olur olacaktır. Bu fare modelleri, ama asla bir insan göstermiştir potansiyel olarak büyük klinik önemi bir olgudur. SWAT Co kültürlü varyasyonları da büyük araştırma potansiyel tutun. SWAT standart hücre kültür wells kullanan bir doğal ortak kültür sistemidir. Bu nedenle, bir sandwiching hücreleri değiştirerek veya doku kültürü membran ekler kullanan diğer klinik hücre tipleri arasında adiposit koruyabilirsiniz. Örneğin, hepatosit karaciğer yağ dokusu ulaşmadan önce süzülür bir uyuşturucu ekran için üst sandwiching hücre sayfa olarak işlev olabilir. Aynı şekilde, kanser hücrelerinin bir membran eklemek nasıl kanser patolojiye adiposit katkıda incelemek için SWAT üzerinde büyümüş olabilir.
The authors have nothing to disclose.
10x HBSS | Thermofisher | 14185052 | |
Gelatin | Sigma-aldrich | G9391 | |
Collagenase | Sigma-aldrich | C5138 | |
Adenosine | Sigma-aldrich | A9251 | |
DMEM | Thermofisher | 11995065 | |
M199 Media | Thermofisher | 11043023 | Phenol red-free |
250 µm Mesh Filter | Pierce | 87791 | |
0.2 µm Syringe Filter | Celltreat | 229747 | |
5 mL Luer-Lok syringes | BD | 309646 | |
Metal Washers | These are simple metal washers and can be bought at any hardware store. They simply add leight weight to the backs of the plugers to ensure even contact between cells and gelatin, while being easy to stock and sterilize. Approximate mass: 6.3 g | ||
<strong>Name</strong> | <strong>Company</strong> | <strong>Catalog Number</strong> | <strong>Comments</strong> |
<strong>Heated Equipment</strong> | |||
Incubated Orbital Shaker | VWR | 10020-988 | Samples should be pitched at 45° angle to facilitate collagenase digestion |
Heat Block | Set to 37-40 °C and placed under Biosafety Cabinet | ||
Water Bath | Set to ~75 °C | ||
<strong>Name</strong> | <strong>Company</strong> | <strong>Catalog Number</strong> | <strong>Comments</strong> |
<strong>Specialized Plastics</strong> | |||
Upcell Dishes 6cm of 6-multiwell | Nunc | 174902 or 174901 | These are commerically available pNIPAAm-coated dishes which can be used to grow the upper sheet of ADSCs. Alternatively, pNIPAAm-coated plates can be produced in-lab. diameter: <6 cm for 6 cm dish, <3.5 cm for 6-well plate; approximate mass: 6.7g for 6 cm dish, 5.1 g for 6-well plate |
Plastic Plunger Apparatus | These can be fashioned to fit within desired pNIPAAm-coated plastics (multiwell plates, petri dishes). They are comprised of a simple stem attached to a circular disk. They can be produced in-lab or by any facility that can fashion acrylic plastics |