분리하는 프로토콜은, 인간 태아의 췌장 세포에서 파생 된 문화, 이미지 섬 세포 클러스터 (ICCS)를 설명한다. 이 방법은 조직, 문화, 단일 층으로 또는 집계 등의 현탁액 및 확산 마커와 췌장 세포의 운명 결정에 대한 이미지에서 ICCS을 생성하는 데 필요한 단계를 자세히 설명합니다.
거의 30 년 동안, 과학자들은 포도당 자극에 1-9 다음과 같은 인간의 C-펩타이드를 순환의 상당한 증가에 의해 입증 누드 마우스의 신장 캡슐 아래에 이식 된 인간 태아의 ICCS는 내분비 세포 기능에 성숙 것을 증명하고있다. 그러나 체외에서 인간의 태아 ICCS에서 인슐린 생산 세포의 기원이 낮은 10; 인간 배아 줄기 세포 (hESC의) 수행 최근의 실험을 연상 결과, 제 1 형 당뇨병에 대한 잠재적 인 치료 치료로 큰 약속을 잡고 세포의 재생 소스. ICCS처럼, 부분적으로 차별화 된 hESC의 이식은 혈당 반응, 인슐린 생산 세포를 생성하지만, hESC의에서 인슐린 생산 세포의 체외 기원에 훨씬 더 강력한 11 ~ 17입니다. 내분비 전구 세포의 성장과 분화에 영향을 미치는 요인의 완전한 이해 가능성 데이터 ICCS 그는 모두에서 생성 필요SC. 프로토콜의 수는 체외 11-22, ICCS 10,23,24에 대한 훨씬 적은 EXIST에 hESC의에서 인슐린 생산 세포를 생성하기 위해 존재하지만. 그 차이의 일부는 가능성이 인간의 태아 췌장 작업의 어려움에서 비롯됩니다. 그 끝으로, 우리는에 이르기까지 임신 주수와 인간의 췌장에서 태아의 섬을 분리하는 기존의 방법에 구축하기 위해 계속 12~23주, 단층으로 또는 현탁액의 세포 성장, 세포 증식, 췌장 마커와 인간의 호르몬에 대한 이미지 글루카곤과 C-펩타이드를 포함. ICCS 신선한 조직 6의 이식에 의해 얻어진 C-펩타이드 수치와 비슷합니다 누드 마우스의 신장 캡슐 아래 이식 후 C-펩타이드 릴리스에서 결과를 아래에 설명 된 프로토콜에 의해 생성 된. 여기에 제시된 예는 췌장 내배엽의 증식 및 β 세포 기원에 집중하지만, 프로토콜은 췌장 발달의 다른 양상을 연구하기 위해 사용될 수있다, 외분비, 유관, 기타 호르몬 생산 세포를 포함.
제 1 형 당뇨병의 셀 기반 인슐린 대체 요법에 대한 기본 제한은 이식 가능한 인간 섬의 소수입니다. 인슐린 결핍 상태의 대사 요구를 충족 인슐린 생성 세포로 인간의 췌장 전구 세포의 증식과 분화를 조절하는 능력은 제 1 형 당뇨병을 치료하기위한 세포 기반 치료를위한 중요한 빌딩 블록 남아있다.
hESC의 유래 인슐린 생산 세포, 인간의 태아 췌장 내분비 세포 또는 전구 물질의 출현은 임상 이식을위한 세포의 잠재적 인 소스로 볼 때까지. 과학 및 규제 풍경은 지난 몇 년 동안 변경되었습니다 있지만, 인간의 태아 췌장이 어떻게 발전하는지 이해하는 중요한 필요가 남아있다. 현재 많은 세포를 확장하는 효과적이고 안전한 방법이 확립 된 경우 가능성, 그러나,이 세포의 치료 적 사용 AG 할 수있는 것처럼 인간의 태아 세포의 치료 사용을 볼 수탐험 하겠지. 남아있는 주요 장애물은 반응 포도당으로 인간 태아의 췌장 세포 집합체 (ICCS)의 생체 변환에, 내분비 세포가 분비하는 인슐린은 비효율적 인 과정이라는 것입니다. 많은 작업이 끝난 28 년 이상 해명 내분비 췌장의 개발에 필요한 전사 인자의 발현 프로파일을 묘사되었지만, 간극은 전사 인자의 일시적인 발현 조절 및 세포 기능에 관련된 방법에 대한 우리의 지식에 남아.
hESC의 유래 인슐린 생산 세포, 인간의 태아 췌장 내분비 세포 또는 전구 물질의 출현은 임상 이식을위한 세포의 잠재적 인 소스로 볼 때까지. 과학 및 규제 풍경은 지난 몇 년 동안 변경되었습니다 있지만, 인간의 태아 췌장이 어떻게 발전하는지 이해하는 중요한 필요가 남아있다. 많은 사람들이 지금, 그러나 효과적 가능성이 인간 태아 세포의 치료 사용을 볼 수그리고 세포가 설립되었다 확장하는 안전한 방법이 세포의 치료 사용을 다시 탐색 할 수 있습니다. 남아있는 주요 장애물은 반응 포도당으로 인간 태아의 췌장 세포 집합체 (ICCS)의 생체 변환에, 내분비 세포가 분비하는 인슐린은 비효율적 인 과정이라는 것입니다. 많은 작업이 끝난 28 년 이상 해명 내분비 췌장의 개발에 필요한 전사 인자의 발현 프로파일을 묘사되었지만, 간극은 전사 인자의 일시적인 발현 조절 및 세포 기능에 관련된 방법에 대한 우리의 지식에 남아.
최근 줄기 세포 필드는 성숙한 내분비 세포 마커를 발현하는 세포의 생산을 구동 베이 개발 중에 시간적 전사 인자의 발현에 대한 축적 된 지식을 사용했다. hESC의와 유도 만능 세포 (IPSC)에서 인슐린 생산 세포의 기원은 상당한 만든 있지만- 소위 "블랙 박스 2 다음 췌장 전구체 전사 인자) 이식 후 생체 내 성숙을 발현하는 세포를 생성하는 1) 초기 체외 분화 : 지난 몇 년 동안 상당한 발전이 가장 효과적인 프로토콜은 두 가지 차별화 단계를 필요로 "기간. 앞으로 이동에 관계없이 셀 소스의, 생화학 수준에서 이해되어야한다, 생체 내에서 생물학 기초 섬의 성숙을 이해 진행한다. ICCS 및 hESC의 얻어진 결과 간의 유사성은 시험 관내에서 성숙, 글루코스 응답하여 인슐린 분비 세포로 인간의 췌장 전구 세포의 전이를 조절할 중요한 생화학 적 과정의 수를 알 수 남아 있다고 제안한다. 이러한 이해의 중앙 부분은 췌장 전구 세포의 기능 내분비 세포 집단을 유도하기 위해 새로운 방법을 개발하는 것입니다 hESC의 생화학 하거든 Appr뿐만 아니라 필요합니다변경 사항을 분석 할 수있는 성숙 이벤트,하지만 방법을 명료하게 oaches.
왜 우리는 인간 태아의 췌장 세포 이미징은 섬의 성숙의 변화를 식별하는 중요한 측면이라고 생각합니까? 대답은 인슐린 생산 세포를 생성하는 역사적 탐구에 부분적으로있다. 췌장 전구체와 독도에 대한 모델 및 조직 배양 시스템은 모두 연구자가 시험 관내에서 동물과 인간의 섬 독도의 성숙 사이에 존재하는 상당한 차이를 탐구 할 수있다. 인간의 태아 췌장 개발의 탐사에 대한 제한은 합법적으로 사용할 수있는 임신 주수는 이종 세포 집합체를 야기 할 것입니다. 고립 된 태아 인간의 세포는 섬, 염색은 임신 주수 9-23주에서 체외 배양 후 15 % 미만이 대부분의 세포는 섬 호르몬에 염색하지로, 내분비 세포 마커를 포함 계시 유사하지만. 그러나 이식 후와의성숙을 생체 세포의 대다수는 내분비 마커 6,25을 표현한다. 이 연구의 결과는 시험 관내 분화 후 호르몬 양성 세포의 인구를 강화하는. 체외 방법은 가능성이 생체 내 섬에 대한 통찰력을 제공 할 것입니다 만 하나의 호르몬 양의 내분비 세포의 겸손한 인구를 생성 할 수 있습니다 hESC의 분화 프로토콜 오늘 반향되고있다 성숙. 또한, 인간의 태아 췌장 개발을 드라이브 분자 이벤트를 이해하는 것은 가능성의 hESC에서 인슐린 생산 세포를 유도하고 추가 β 세포 재생 및 췌장 세포의 분화를 조절하는 메커니즘을 묘사하기위한 노력을 향상시킬 것입니다.
인간 태아 췌장 세포 및 hESC의 성숙 간의 유사성은 세포의 기능을 확장 할 수있다. 쥐의 세포처럼, 인간의 태아 세포와 차별화 된 hESC의 모두는 포도당에 반응하여 인슐린을 해제 할 수 없습니다생체 외 (26, 27)에있는 섬 neoformation 후. 그러나, 누드 마우스 및 성숙, 두 사람의 섬 같은 클러스터와 hESC의 전시 내분비 표현형에서 파생 된 인슐린 생산 세포로 이식시. 석 달 이식 후 인구 중 하나의 이식 세포의 거의 90 %가 인슐린 긍정적이며, C-펩타이드 17,26의 석방 결정에 따라 정상적으로 작동합니다. 이러한 결과는 이식이 섬의 성숙을 촉진 컨텍스트와 알 수없는 단서를 제공한다는 것을 나타냅니다. 이러한 인간의 태아 췌장 세포가 성숙을 조절하고 가속 요인을 확인하기 위해 검색에 도움이됩니다에, 여기에 설명 된 것과 같은 최적화 된 영상 프로토콜. 개발 단계에서 내분비 계통으로 분화 된 인간 태아의 췌장 세포와 hESC의 근본적인 생화학 탐사는 성숙의 효율성을 측정하기위한 필수적입니다.
Figur에서 설명하는 다음과 같은 프로토콜,전자 (1)는, 이러한 세포의 전체 인간 태아의 췌장 및 이미징에서 ICCS라는 인간 태아의 췌장 세포의 분리에 대한 현재의 방법을 제공한다. 이 프로토콜은 이후 단층 또는 정지에서 재배 할 수있는 조직의 세포의 초기 준비가 필요합니다. 내분비 세포 증식 및 성숙의 일반적으로 사용되는 마커의 이미징을위한 세포의 제조가 설명된다.
화학 개질제의 다양한의 부재 또는 존재의 생성 및 ICCS의 영상은 배양 조건 및 완전한 기능을 외분비, 유관, 또는에 인간 태아의 췌장 세포의 성숙을 촉진 화합물을 식별하는 데 도움이, 이식 모델에 비해 빠른 방법을 제공한다 호르몬의 췌장 세포를 생산.
여기에 제시된 방법은 세포 증식 및 췌장 내배엽의 마커에 대한 인간의 태아 췌장 및 이후 이미지에서 ICCS를 생성하는 하나의 수 있습니다. 인간 태아 췌장의 해리 처리는 72 시간 ICC 형성 기간, 마우스에서 β 세포 전구 세포를 분리 프로토콜에서 실질적으로 다른 방식으로,이어서 약 90 분을 요구했다. 여기에 제시된 프로토콜은 연구자가 인간 태아의 췌장 개발을 탐험 할 수있는 재생 가능한 방법을 제공한다. 종 공부의 두 가지 종류가 수행 될 수있다. 첫째, 다른 임신 나이에서 기능성 췌장 세포 유형 (유관 세포 외분비 세포, 호르몬 양성 세포)를 생성 할 가능성이 이식 후에 평가 될 수있다. 둘째, 하나의 재태 연령에서 ICCS는 문화에서 자란 선택되는 약물 치료와 차이를 탐구하는 ICC 문화 중 서로 다른 시간 지점에 이식 할 수 있습니다세포의 운명에. 현재 인슐린 생성 세포로의 분화의 hESC에 지시되는 엄청난 노력으로, 생리 학적 자극에 반응하여 인슐린 분비와 관련된 문제는 다시 부활되고있다. 인간의 ICCS는 태아의 췌장 세포의 증식 및 β 세포 발달이 중요한 측면을 연구 할 수있는 독특한 모델 시스템을 제공합니다.
조직에서 세포를 분리하는 모든 프로토콜과 마찬가지로, 세부 사항은 성공을 위해 중요하다. 파라미터의 개수는 실험을 행하는 기관 담당자의 통제 밖에서 불행히도이다. 이 실험에 의해 발생하는 두 가지 문제는 빈약 한 출발 물질의 품질 및 비 췌장 조직의 배달이 (가) 있습니다. 건강한 태아의 췌장 조직은 가위 컷에 회사입니다. 티슈 커트도 용이하면 췌장 효소는 췌장 자체를 소화하기 시작한다는 표시이다. 이에서 거기 복구 불행히도없고 준비가 가장 취소됩니다. 가끔,에췌장을 제거하는 숙련 된 기술자가 췌장의 창자의 섹션을 혼동합니다. 이 샘플은 췌장보다 훨씬 더 탄력을하고 주목할만한 루멘 존재합니다. 다시 말하지만, 이러한 샘플은 폐기되어야한다.
위에 언급 된 프로토콜을 준수하는 경우, 트랙 떨어져 격리를 던져 발생하는 모든 문제는 거의 없습니다. 부드러운 격리를 보장하기 위해 기억해야 할 몇 가지 포인트는 정확한 췌장 절단 날카로운 가위를 사용하는 소화하기에 너무 큰 어떤 조직 샘플을 두지 않는 것을 확인하고, 있습니다. 상처가 충분히 작지 않은 경우, 다음 콜라게나 효과적으로 작동하지 않으며, 몇 ICCS이 형성된다. 콜라의 새로운 배치를 사용하는 경우 소화 IU (국제 단위)가 이전에 사용 된 경우 반대로, 비슷한 레벨로 시작합니다. 그러나, 이상 소화가 발생하지 않도록하기 위해 배양 시간을 줄입니다. 이 문제 해결의 기술은 IU 레이블이 배치에서 학사 학위를 크게 변화하지 않는 것을 보장TCH.
관점에서 촬영, 인간의 태아 ICCS의 분리를위한이 기술 분야에서 상대적으로 표준입니다. 대부분의 실험실은 미디어에 HGF의 첨가는 세포가 33 생존하고 증식하는 데 도움이 우리의 연구 결과를 확인했다. 요약하면, 우리는 9~23주까지 임신 주수와 인간의 태아 ICCS에게 신선한 pancreata을 분리하는 방법을 개발했습니다. 세포는 췌장 내분비 전사 인자와 인간의 인슐린을 시각화하는 단층 또는 실험 현탁액으로 성장시킬 수있다.
The authors have nothing to disclose.
이 작품은 재생 의학 (RB3-02266)에 대한 캘리포니아 연구소와 NIH (DK54441)에 의해 지원되었다.
Trehalose SG | Hayashibara | Trehalose SG | |
Collagenase XI | Sigma | C-9407 | |
Hank’s Balanced Salt Solution (HBSS) | Life Technologies | 24020-117 | |
RPMI 1640 with glutamate | Life Technologies | 11879020 | no glucose or HEPES |
Human AB Sera, Male Donors | Omega Scientific | HS-30 | |
Fungizone | Life Technologies | 15290018 | |
Gentamicin Solution 50 mg/ml | Invitrogen | 15750060 | |
1M Hepes, pH 7.0 | Life Technologies | 15630080 | |
Penicillin – Streptomycin 100X Solution | Life Technologies | 15070063 | |
Glutamax | Life Technologies | 35050061 | |
Hepatocyte Growth Factor (HGF) | Peprotech | 100-39 | |
GLP-1 | Peprotech | 130-08 | |
Fetal Bovine Serum | Invitrogen | 16000-044 | |
Dnase | Sigma | DN25 | |
Sterile Petri Dishes, 60 x 15 mm; Stackable, venting ribs | Spectrum Laboratory Products, Inc. | D210-13 | |
PBS | Gibco | 14190 | |
16% PFA | Electron Microscopy Sciences | 15710 | |
Triton X-100 | Sigma | T9284 | |
Donkey Serum | Jackson ImmunoResearch | 017-000-121 | |
BrdU | Life Technologies | 00-0103 | |
anti-insulin (mouse monclonal; 1:1000) | Sigma | I2018 | |
anti-glucagon (mouse monoclonal; 1:2000) | Sigma | G2654 | |
PDX1 (mouse monoclonal) | Novus Biologicals | NBP1-47910 | |
PDX1 (goat polyclonal) | AbCam | 47383 | |
PDX1 (rabbit polyclonal) | AbCam | 47267 | |
AlexaFluor 546 (rabbit) | Invitrogen | A11010 | |
AlexaFluor 546 (mouse) | Invitrogen | A11003 | |
AlexaFluor 488 (rabbit) | Invitrogen | A11008 | |
AlexaFluor 488 (mouse) | Invitrogen | A11001 | |
Ki67 | Lab Vision Neomarkers | RM 9016-50 | |
pan-CK (mouse monoclonal; 1:100) | Immunotech | 2128 | |
CK19 | AbD Serotech | MCA 2145 | |
DAPI | Cell Signaling | 4083 | |
HTB9 cell line | ATCC | 5637 | see Beattie 1997 reference to generate matrix |
Agarose | Sigma | A-6013 |