여기서 제시된 것은 변형된 콜라게나아제 관류 기술을 사용하여 성인 마우스 간으로부터 마우스 간세포의 분리를 위한 프로토콜이다. 또한 3D 콜라겐 샌드위치 설정에서 간세포의 장기 배양뿐만 아니라 담즙 카나리아 형성 및 치료에 대한 반응을 연구하기 위한 세포골격 성분의 면역 라벨링이 기술된다.
간세포는 대사 기능을 담당하는 간장의 중심 세포입니다. 이와 같이, 그들은 두 개 이상의 간세포가 담즙이 분비되는 담즙 캐날레 네트워크를 형성하기 위해 정점 막을 기여하는 독특한 편광 상피를 형성합니다. 간세포 분극은 올바른 혈관 형성에 필수적이며 간세포 세포 골격, 세포 세포 접촉 및 세포 외 기종 간의 상호 작용에 달려 있습니다. 간세포 세포골격의 생체 외 연구는 카날리큘리 형성과 병리학 적 상황에 대한 반응에 대한 생체 외 에서 의학적 배양이 부족하여 생체 내 canaliculi 네트워크 구조와 밀접하게 유사합니다. 여기서 기재된 프로토콜은 변형된 콜라게나아제 관류 기술을 사용하여 성인 마우스 간으로부터 마우스 간세포의 분리를 위한 프로토콜이다. 또한 설명된 것은 3D 콜라겐 샌드위치 설정에서 배양물의 생산이며, 이는 담즙 담낭 형성및 시험관 내 치료에 대한 반응을 연구하기 위해 세포골격 구성 요소의 면역 라벨링에 사용됩니다. 간세포 3D 콜라겐 샌드위치 배양은 독소 (에탄올) 또는 액틴 세포 골격 변경 약물 (예 : blebbistatin)으로 치료에 반응하고 담즙 카날리큘리 형성 및 기능의 시험관 내 연구를위한 귀중한 도구역할을하는 것으로 나타났습니다.
간세포, 그것의 신진 대사 기능에 책임 있는 간장의 중앙 세포 구조물은, 유일하게 편광한 상피 세포입니다. 출생 직후 포유류에서 나타나는 그들의 편광은 담즙 혈관 네트워크의 형성을 초래하고 적절한 담즙 분비에 필수적입니다. 간세포의 단피 막은 총칭하여 담즙 카나큘리를 형성하는 반면, 기저 막은 정현파의 내피와 접촉합니다. 간세포 편광의 손실은 담즙 수송기의 재분배로 이끌어 내고 간에서 담즙 보존과 연결된 병리학 적 과정 (즉, 담즙 정체)을 초래합니다.
간세포 편광의 설립 및 유지 보수및 담즙 canaliculi의 발달은 복잡한 메커니즘을 수반합니다. 근본적인 프로세스는 간세포 세포 골격, 세포 세포 접촉 및 세포 외 매트릭스와의 상호 작용 사이 집합적인 상호 작용에 달려있습니다 1. 간세포 세포골격은 모든 세 필라멘트 네트워크, 액틴 세포 골격, 미세 소관 및 중간 필라멘트로 구성되며, 이는 캐닐큘러 형성을 위한 구조적 지원을 제공합니다. 담즙 카나리아 네트워크의 재생 및 유지에서 세포골격 성분의 차동 역할은 이전에 3D 콜라겐-샌드위치 간세포배양물2에서 시험관 내에서 예시되었다.
액틴 미세필라멘트 및 미세소관은2세대의 부위에서 간세포막 편광의 초기 단계에서 중요하다. 액틴 세포 골격은 담즙 카나리아의 구조와 기능을 확립하여 막 관련 미세 필라멘트와 원주 링을 형성하여 카날링 아키텍처를 지원하고 협착 된 세포 골격을 접합부3에삽입합니다. 액틴 세포골격 외부의 각질 중간 필라멘트의 고리는 캐날링 구조를 더욱 안정화시킵니다3.
담즙 canaliculi 건축의 조직에서 간세포 접합 복합체에 있는 단백질의 중요성은 단단히 및/또는 접합단백질을모두 결여된 마우스에 있는 왜곡된 canaliculi를 보여주는 몇몇 녹아웃 마우스 모형에서 잘 문서화되었습니다 접합 단백질4,5,6. 접착접점 단백질 α-카테닌의 결실은 간세포 액틴 세포골격의 해체, 담즙 담낭 루멘의 팽창, 새는 단단한 접합부, 및 담즙정체 표현형4에효과적으로 유도하는 것으로 나타났다. 더욱이, 시험관내 연구는 간세포 정점 루멘 및 단백질 인신매매의 리모델링에서 접합 성분 인E-카데린 및 β-카테닌의 중요성을 보여주었다7.
놀랍게도, 주요 각질 조직자인 세포골격 가교 단백질 plectin의 절제는, actin 세포골격에 연결된 것과 비교되는 표현형을밝혀냈습니다 8. 이것은 캐날링 구조물의 지원에 있는 각질 중간 필라멘트의 중요한 역할을 건의합니다. 3D 간세포 콜라겐 샌드위치를 이용한 시험관내 연구는 또한 담즙 카나리아 네트워크 형성에서 AMP 활성화 단백질 키나아제 및 그의 상류 활성제 LKB1의 중요성을 보여주었다9. 이러한 발견은 그 후 의 생체 내 연구10,11에의해 추가로 확인되었다. 따라서, 체외 연구는 간세포 편광의 확립에 관여하는 신호 과정의 이해를 더 필요하게되었다, 적절한 canalicular 네트워크 형성, 및 담즙 분비.
담즙 카나이큘라 형성과 연결된 과정을 연구하는 데 큰 도전과 시험관 내 병리학적 상황에 대한 반응은 생체 내 상황과 밀접하게 유사한 세포 배양 조건을 사용하는것이다 12. 갓 분리 된 1 차 간세포는 편광되지 않습니다. 따라서, 그들은 2D 배양 조건에서 그들의 기능, 형태, 및 기능성 담즙 카나리아를 잃는다 (예를 들어, 유전자 조절의 변화, 편광, 및 탈분화13,14,15). 이러한 사실에도 불구하고, 갓 단리된 간세포는 간 유래세포주(16)와는 달리 생체 내에서 간체의 성질을 가장 밀접하게 반영한다. 그들은 과거에 사용되었지만, 불멸의 세포주는 간세포의 상피와 같은 특징적인 형태를 발휘하지 않으며, 이들 세포에 의해 형성된 담즙 혈관 루멘은 간 카나큘리와 잘 어우러진다7. 최근, 1차 간세포의 3D 배양물, 마우스 및 쥐 둘 다에서, 시험관내 담즙 관상 네트워크 형성에 관여하는 프로세스를 조사하는 유용한 도구가 되었다9. 콜라겐의 두 층 사이에서 배양된 1차 간세포(3D 콜라겐 샌드위치 문화라고함)는 며칠 만에 재분극화될 수 있습니다. 3D 콜라겐 샌드위치에서 마우스 간세포를 배양할 때 요구되는 높은 기술적 요구로 인해 담즙 카나리아 형성 시 세포골격 구성 요소의 개입을 특성화하기 위해 3D 콜라겐 샌드위치에 내장 된 면역 라벨 마우스 간세포분리, 재배 및 면역 라벨을 지정하는 복잡한 프로토콜을 제시합니다.
마우스 1 차 간세포 배양의 사용은 간세포 편광, 적당한 관상 구조 대형 및 담즙 분비의 설치에 관련시킨 신호 과정을 더 잘 이해하기 위하여 시험관 내 연구 결과를 위해 중요합니다. 2D 배양에서 마우스 1차 간세포의 고립 및 장기 배양에 대한 과제는 각각 여러 가지 장점을 갖는 분리 효과 및 수명을 증가시고 여러 기술적 접근법의 발명을 주도하고 있다. 단점. 1 차적인 간세포의 2D 문화가 짧은 기간 동안 간 생물학의 속성의 제한된 수만 모방한다는 것은 지금 널리 받아들여집니다. 따라서, 콜라겐 샌드위치 배열에서3D 재배는 2D 조건을 광범위하게 대체하며, 특히 간 생물학에서 세포골격의 기능에 초점을 맞출 때(예를 들어, 담즙 수송의 독성 약물 효과 또는 공간 조직).
1980 년대 이후, 다양한 수정과 마우스 간세포의 격리를위한 몇 가지 프로토콜이 설명되었다. 2 단계 콜라게나아제 관류 접근법은 많은 실험실에서 널리 사용되고 있습니다. 격리 프로토콜에 그라데이션 원심분리를 첨가하면 죽은 세포19,20을 제거하고 생존 가능한 세포의 수를 크게 증가시킵니다 (여기서 는 일상적으로 ~ 93 %). 이 단계는 세포의 처리 시간을 연장하고 감소된 세포수(21)를초래하더라도, 이 단계는 적절한 담즙 캐날링 네트워크 형성을 위한 3D 콜라겐 샌드위치 배양에서 필요하다고 여겨진다. 또한 관류 단계에서 신속하고 정확하게 진행하는 것이 더 중요하므로 세포가 처리되는 시간이 단축됩니다.
세포의 생존력을 증가시키고 3D로 혈관 네트워크를 형성하는 능력을 증가시키는 다른 중요한 요인은 새로 준비된 용액의 사용과 관류 중 기포의 회피입니다. 따라서, 솔루션은 마우스 간세포 격리의 날에 준비되어야하며, 솔루션을 변경할 때 연동 펌프와 튜브를 확인해야합니다. 프로토콜이 밀접하게 따르는 경우에, 1 차 적인 간세포의 격리는 실행 가능한 세포의 높은 수율로 성공해야 합니다.
장기 3D 간세포 배양에 있는 또 다른 중요한 요인은 이용되는 1 차적인 간세포의 초기 근원입니다. 간세포의 최적 기증자역할을 하는 8-12주 된 동물을 사용하는 것이 중요합니다. 오래된 동물에게서 간세포의 사용은 장기 적인 문화에서 성공적이지 않았습니다, 이 간세포는 그들의 형태를 더 자주 바꾸고, 탈분극하고, 캐날큘러 네트워크를 형성하는 것을 중단했기 때문에. 또한, 비교적 고농축 용액으로 형성된 적당히 중화된 콜라겐 겔상에 간세포가 도금되는 것은 매우 중요한 단계이다. 대부분의 프로토콜에서 약 1 mg/mL의 농도가 사용됩니다. 많은 최적화 후, 1.5 mg/mL의 농도는 장기 간세포 재배에 최적이며 형성된 담즙 카날리큘리와 함께 고도로 조직된 간세포를 제공합니다.
이 따라하기 쉬운 프로토콜은 기본 마우스 간세포의 장기 재배를 허용합니다. 대표적인 결과는 담즙 카날리큘리 형성에서 세포골격 구성 요소의 역할을 연구할 때 3D 배양 된 1 차 마우스 간세포에 대한 광범위한 사용 스펙트럼을 보여줍니다.
The authors have nothing to disclose.
이 작품은 체코 공화국의 보조금 기관 (18-02699S)에 의해 지원되었다; 체코 공화국 보건부 의 보조금 기관 (17-31538A); 체코 과학 아카데미의 기관 연구 프로젝트 (RVO 68378050) 및 MEYS CR 프로젝트 (LQ1604 NPU II, LTC17063, LM2015040, OP RDI CZ.1.05/2.1.00/19.0395 및 OP RDE CZ.02.01/0.0/16_013/0001775); 찰스 대학 (K.K.에 개인 급여), 및 운영 프로그램 프라하 – 경쟁력 프로젝트 (CZ.2.16/ 3.1.00/21547). 우리는 제시된 현미경 화상 진찰을 가진 지원을 위한 빛 현미경 검사법 코어 시설, IMG CAS, 프라하, 체코 공화국 (지원된 MEYS CR 프로젝트 LM2015062 및 LO1419)를 인정합니다.
35 mm TC-treated culture dish | Corning | 430165 | |
50 mL Centrifuge tubes, SuperClear, Ultra High Performance | VWR | 525-0156 | |
70 µm nylon cell strainer | Biologix | 15-1070 | |
Albumin Fraction V | ROTH | 8076.4 | |
Arteriotomy Cannula (1mm) | Medtronic | 31001 | |
Calcium Chloride | Sigma-Aldrich | P5655 | |
Collagen I. from Rat tail (3mg/ml) | Corning | 354249 | |
Collagenase (from Clostridium Hystolyticum) | Sigma-Aldrich | C5138 | |
D(+) glucose monohydrate | ROTH | 6780.1 | |
Dissecting microscope | Zeiss | Stemi 508 | |
DMEM, high glucose | Sigma-Aldrich | D6429 | |
EGTA | ROTH | 3054.2 | |
FBS | Gibco | 10270-106 | |
Glucagon | Sigma-Aldrich | G-2044 | |
Glycine | Pufferan | G 05104 | |
Heparin (5000 U/mL) | Zentiva | 8594739026131 | |
Hydrocortisone | Sigma-Aldrich | H0888 | |
Insulin | Sigma-Aldrich | I9278 | |
Insulin syringe (30G) | BD Medical | 320829 | |
Magnesium Sulphate Heptahydrate | ROTH | T888.1 | |
microsurgical forceps | FST | 11252-20 | |
microsurgical forceps | FST | 11251-35 | |
microsurgical scissor | FST | 15025-10 | |
Paraformaldehyde | Sigma-Aldrich | P6148 | |
Penicillin-Streptomycin | Sigma-Aldrich | P4333 | |
Percoll | Sigma-Aldrich | P1644 | |
Peristaltic Pump Minipuls Evolution | Gilson | F110701, F110705 | |
Potassium Chloride | ROTH | 6781.1 | |
Potassium Phosphate monobasic | Sigma-Aldrich | P5655 | |
ProLong Gold Antifade Mountant | Thermo Fischer Scientific | P10144 | |
Refrigerated centrifuge | Eppendorf | 5810 R | |
Round cover glasses, 30 mm, thickness 1.5 | VWR | 630-2124 | |
Silk braided black | Chirmax | EP 0.5 – USP 7/0 | |
Sodium Chloride | ROTH | 3957.1 | |
Sodium Hydrogen Carbonate | Sigma-Aldrich | 30435 | |
Sodium hydroxide | Sigma-Aldrich | 221465 | |
Sodium Hydroxide | Sigma-Aldrich | S8045 | |
Sodium Phosphate Dibasic Dihydrate | Sigma-Aldrich | 30435 | |
Syringe 2 ml | Chirana | CH002L | |
Triton X-100 | Sigma-Aldrich | X100 | |
Tween 20 | Sigma-Aldrich | P1379 | |
Water bath | Nuve | NB 9 | |
Whatman membrane filters nylon, pore size 0.2 μm, diam. 47 mm | Sigma-Aldrich | WHA7402004 | |
Whatman pH indicator papers, pH 6.0-8.1 | GE Healthcare Life Sciences | 2629-990 | |
Zoletil | Vibrac | VET00083 |