This protocol describes the isolation of pig adipose-derived stem cells (pADSC) from subcutaneous adipose tissues with examination of multipotency. The multipotent pADSC are used to delineate processes of adipocyte differentiation and study transdifferentiation into multiple cell lineages of mesodermal mesenchyme or further lineages of ectoderm and endoderm for regenerative studies.
Obesity is an unconstrained worldwide epidemic. Unraveling molecular controls in adipose tissue development holds promise to treat obesity or diabetes. Although numerous immortalized adipogenic cell lines have been established, adipose-derived stem cells from the stromal vascular fraction of subcutaneous white adipose tissues provide a reliable cellular system ex vivo much closer to adipose development in vivo. Pig adipose-derived stem cells (pADSC) are isolated from 7- to 9-day old piglets. The dorsal white fat depot of porcine subcutaneous adipose tissues is sliced, minced and collagenase digested. These pADSC exhibit strong potential to differentiate into adipocytes. Moreover, the pADSC also possess multipotency, assessed by selective stem cell markers, to differentiate into various mesenchymal cell types including adipocytes, osteocytes, and chondrocytes. These pADSC can be used for clarification of molecular switches in regulating classical adipocyte differentiation or in direction to other mesenchymal cell types of mesodermal origin. Furthermore, extended lineages into cells of ectodermal and endodermal origin have recently been achieved. Therefore, pADSC derived in this protocol provide an abundant and assessable source of adult mesenchymal stem cells with full multipotency for studying adipose development and application to tissue engineering of regenerative medicine.
30 이상의 체질량 지수 미국 인구의 30 %에서 본 비만, 널리 보급 된 현상 전세계 1로 떠오르고있다. 비만은 심혈관 질환, 2 형 당뇨병, 암 2-4을 포함한 합병증으로 이어질하는 경향이있다. 따라서 비만을 다루는 것은 중요한 우선 순위입니다. 비만은 지방 조직의 대규모 확장으로 명시하고, 과도한 음식 소비와 현대 사회에 앉아있는 라이프 스타일에 기인한다. 따라서, 지방 조직과 지방 생성의 전사 조절을 해독하는 것은 비만이나 당뇨병 (5)을 치료하기 위해 약속을 개최 할 수있다.
3T3-L1, 3T3-F442A 및 기타 마우스 지방 세포 세포주는 지방 조직 개발 과정에서 지방 조직 또는 지방 생성을 연구하기 위해 적용되었습니다. 그러나, 생체 내 6 세포 체외에서 라인과 동물 사이의 규제 메커니즘에 약간의 차이가 있습니다. 차 지방-DERI간질 혈관 세포 분획 VED 줄기 세포 (ADSC)는 백색 지방 조직으로부터 직접 단리 분화하도록 유도 될 수있다. 지방 세포에 ADSC의 차별화은 대부분 생체 (7)의 지방 조직 개발에서 지방 조직과 지방 생성의 과정을 되풀이되었습니다.
돼지는 지방 조직 개발에서 지방 조직과 지방 생성을 연구하기위한 적절한 동물 모델이다. 이전 돼지 연구 8-10 스테롤 조절 요소 결합 전사 인자 1C (SREBP1c) 지방을 생성 지방산 합성 효소의 전사를 조절하는 것으로 알려져 중요한 전사 인자의 발현은 돼지 간에서 다중 불포화 지방산 (PUFA)에 의해 저해되는 것을 보여 및 지방 조직. 생체 내 및 시험 관내에서 PUFA 감소 돼지 SREBP1c의 발현은 인간과 쥐 11-13와 같은 다른 종과 유사하다. 체외에서이 돼지 연구는 DIFF에 주로있다돼지 ADSC (pADSC)에서 파생 된 erentiated 지방 세포. 따라서 pADSC이 일차 세포 배양 물은 지방 조직 발달 또는 기타 줄기 세포 응용 연구하는 신뢰성있는 셀룰러 시스템의 역할을 할 수있다.
여기에서 우리는 pADSC의 기본 세포 배양에서 지방 조직 개발을 연구하는 신뢰할 수있는 셀룰러 시스템을 제시한다. 다른 불멸화 세포주에 비해,이 방법은 지방 세포 또는 생체 내에서 동물의 개발과 관련된 다른 중간 엽 계통의 분화 과정 연구에 적용 할 수있는 고품질의 성인 중간 엽 줄기 세포를 대량으로 분리하는 편리한 방법을 제공한다. 이 프로토콜의 중요한 수정 단계는 우리가 다른 종 (19, 20), 수율 및 pADSC의 다 능성에 오래된 돼지에 비해 작은 돼지를 처리하기 쉽고과 유사하기 때문에 7- 9 일된 새끼 돼지를 사용 pADSC를 유도한다는 것입니다 돼지의 나이 (21)로 감소한다.
전위의 줄기 세포 공급원은 배아 줄기 세포 (ESC), 유도 된 다 능성 줄기 세포 (IPSC) 산후 성체 줄기 세포를 포함한다. 다 능성 성체 줄기 세포로 분류 ADSC의 제약은 성체 줄기 세포의 다 능성이고발산 계보를 차별화 상대적으로 ESC 또는 IPSC에 비해 제한됩니다. 그러나, IPSC의 ESC 및 종양 특성의 유도에 관한 윤리적 문제는 ESC 및 IPSC 22, 23의 적용을 억제. 따라서, 수많은 연구자는 다 능성을 향상시키기 위해 노력 성체 줄기 세포에 집중했다. 오랫동안 연구되어왔다 성인 중간 엽 줄기 세포 (MSC), 가장 일반적인 소스는 골수 유래 중간 엽 줄기 세포 (24)이다. 그러나 수확 골수은 상대적으로 고통스러운 절차로 간주됩니다. 또 다른 관심사는 골수 줄기 세포의 수율이 유한하다는 것이다. 골수 흡인 mL의 당 6 × 106 유핵 세포의 평균을 산출하고, MSC는 모든 유핵 세포를 0.001 내지 0.01 %를 나타낸다. 이러한 단점을 고려하여, ADSC는 다 능성 줄기 세포 (25, 26)를 얻기 덜 돌출 소스로 권장합니다.
regenera에서 ADSC의 사용에 대한 제한적인 의학은 세포 수율과 품질에 큰 정도에 따라 달라집니다. 따라서,이 프로토콜에 ADSC를 분리 돼지를 채용하는 의미는 고품질의 성체 줄기 세포를 대량으로 수득하는 것이다. 돼지 때문에 27-30 종 간의 비교 장기 크기와 다양한 생리 학적, 생화학 적 유사성을 나타내는 인간 유용한 동물 모델이다. 상업적인 회사에서 hADSC 취득 비싸고 대부분의 경우에 세포가 조작 된 계대 또는 냉동 보관한다. 인간의 임상 샘플을 취득하기 때문에 윤리적 인 문제로 인해 상대적으로 어렵고, ADSC의 생산이 제한됩니다. 우리는 콜라게나 소화 후 g 지방 당 약 6 × 10 5 hADSC을 유도. 여성의 유방 지방 조직의 100g (평균 샘플링)를 6 × 10 7 세포 총 수확 할 수있다. 각각의 마우스를 사용하여 수율이 더욱 제한된다. 1 × 10 6 세포의 총 피하 마우스 내가 0.4 g에서 수확 할 수있다성인 FVB 마우스의 양쪽 다리에서 nguinal 지방 조직 (6-8 주 이전). 그러나 한 개인 돼지 (7 ~ 9 일) 이전에, 2 × 10 8 세포의 총 쉽게 지느러미 지방 저장소에서 얻을 피하 지방 조직의 60g에서 수확 할 수 있습니다. 이 프로토콜에서 유도 된 pADSC 전체 중간 엽 형 능성 적절한 중간 엽 줄기 세포 마커를 가지고있다. 따라서 pADSC 줄기 세포의 품질을 손상시키지 않고 성체 줄기 세포를 대량으로 얻기위한 바람직한 원이다.
pADSC의 적용은 지방 조직 및 지방 생성을 포함한 지방 세포 분화를 해독에 한정되지 않는다. 최근 ADSC 회생 22,31,32 의학 분야에서 줄기 세포의 인기있는 소스되었다. 다른 줄기 세포의 공급원에 비해, ADSC는 쉽게 접근되는 풍부한 독특한 장점을 보유하고, 그들의 강력한 다 능성 줄기 세포 치료 및 조직 예 유망한 소스 것으로 입증되었다ngineering 22,33,34. 지방 조직의 쉬운 접근성 ADSC 다 능성 전구 세포를 얻을 수있는 최소 관입 가지 방법 중 하나를합니다. 최근에, 우리는 pADSC가 중간 엽 분화 (게시되지 않은 데이터)에 한정되지 않고 있음을 나타냅니다 포도당 응답 인슐린 분비 클러스터로 pADSC 차별화. 기타는 ADSC는 또는 외배엽의 신경 세포 (hADSC 35 pADSC 36) (hADSC 37 또는 pADSC 38)에서 내배엽의 간세포와 같은 다른 세균 층에서 파생 된 여러 종류의 세포로 분화 될 수 있다는 것을 증명하고있다. 따라서 pADSC 원하는 계통을 수득 발산 분화 과정에 세포를 유도하여 높은 처리량 약물 또는 생체 검사를 위해 사용될 수있다. 따라서,이 프로토콜에서 파생 된 pADSC는 재생 의학 연구를위한 줄기 세포 치료 및 조직 이식의 잠재적 인 응용 프로그램이 있습니다.
The authors have nothing to disclose.
저자는 광범위한 토론에 대한 모든 실험실 회원들에게 감사의 말씀을드립니다과 기술이 프로토콜을 지원합니다. 실험실에서 수행 연구는 과학 기술부에서 교부금에 의해 지원되었다 (MOST 103-2314-B-002-126과 MOST 102-2313-B-002-026-MY3) 및 상위 대학 계획에 대한 목표 보조금으로 국립 대학, 대만 (104R350144).
Reagents | |||
Collagenase, Type II | Sigma-Aldrich | C6885 | |
DMEM, high glucose, pyruvate | Life Technologies | 11995-040 | |
DMEM/F-12, HEPES | Life Technologies | 11330-032 | |
Fetal Bovine Serum (FBS) | Biological Industries | 04-001-1 | |
Penicillin-Streptomycin-Amphotericin B (P/S/A) solution | Biological Industries | 03-033-1 | For antibiotics and antimycotic usage |
αMEM, no nucleosides | Life Technologies | 12561-049 | |
ACK lysis buffer | Life Technologies | A10492-01 | |
Trypsin-EDTA (0.25%), phenol red | Life Technologies | 25200072 | |
CD4a-PE | Sigma-Aldrich | SAB4700063 | |
CD29-PE | Sigma-Aldrich | SAB4700398 | |
CD31-PE | Sigma-Aldrich | SAB4700467 | |
CD44-PE | Sigma-Aldrich | SAB4700183 | |
CD45-PE | Sigma-Aldrich | SAB4700483 | |
CD90-PE | Sigma-Aldrich | SAB4700686 | |
HLA Class I-PE (MHC I) | Sigma-Aldrich | SAB4700640 | |
HLA-DR-PE (MHC II) | Sigma-Aldrich | SAB4700662 | |
Insulin | Sigma-Aldrich | I9278 | |
3,3',5-Triiodo-L-thyronine (T3) | Sigma-Aldrich | T6397 | |
Transferrin | Sigma-Aldrich | T2036 | |
3-isobutyl-1-methylxanthine (IBMX) | Sigma-Aldrich | I7018 | |
Dexamethasone | Sigma-Aldrich | D4902 | |
Rosiglitazone | Cayman | 71740 | |
β-Glycerophosphate | Sigma-Aldrich | G9422 | |
2-Phospho-L-ascorbic acid | Sigma-Aldrich | 49752 | |
TGFB1 Recombinant Human Protein | R&D Systems | 240-B-002 | |
Oil Red O | Sigma-Aldrich | O0625 | |
Alizarin Red S | Sigma-Aldrich | A5533 | |
Toluidine Blue O | Sigma-Aldrich | 198161 | |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Equipment | |||
Carbon Steel Blades | Thomas Scientific | 6727C18 | |
Falcon 100 µm cell strainer | Corning | 352360 | |
Falcon 6-well plate | Corning | 353046 | |
Falcon 100 mm dish | Corning | 353003 |