该协议的目的是获得高生存能力和高产量的肝细胞和正弦内皮细胞。这是通过灌注肝与 IV 型胶原酶溶液通过门静脉, 其次是差异离心获得肝细胞和正弦内皮细胞。
本协议说明了一种获得高产量和生存能力的小鼠肝细胞和正弦内皮细胞 (秒) 适合培养或获得细胞裂解物。在这个协议中, 门静脉被用作插管的部位, 而不是腔静脉, 因为这限制了最终肝脏制剂中其他可能的细胞类型的污染。在整个过程中不需要特殊的仪器。水浴作为热的来源, 以保持所有的缓冲和解决方案的温度。采用标准蠕动泵来驱动流体, 离心过程中需要一个冷冻台式离心机。这种技术的唯一限制是在门静脉内放置导管, 这对 18-25 克大小范围内的一些小鼠具有挑战性。这种技术的优点是只有一条静脉用于灌注, 而静脉的通路是快速的, 这可以最大限度地减少肝脏缺血和再灌注, 从而降低肝细胞的活力。这项协议的另一个优点是, 由于离心过程中细胞密度的不同, 人们很容易将活体与死肝细胞的视力区分开来。此协议中的单元格可以用于任何下游应用的细胞培养, 也可用于任何生化评估。
胶原酶灌注肝脏获得肝细胞已执行自二十世纪五十年代代初, 并不断改善后,1,2,3,4。在迈耶et al5中, 对许多用于肝细胞纯化的方法学、技术和试剂进行了非常好的回顾。获得令人满意的高活性肝细胞产量和秒是技术上的挑战。分离细胞的机械力, 包括胶原酶的质量, 是一些难以控制的变量。由于肝细胞对机械力的敏感性, 在亚优条件下它们的生存能力明显降低, 这促使需要一个描述最佳隔离条件的协议。秒似乎不像对机械剪切敏感。原位灌注胶原酶消化是迄今为止最好的方法来破坏细胞连接, 以获得单细胞制剂从肝脏和其他器官, 如肠道和脾脏6。该协议演示了一种简单的方法, 通过使用可伸缩的塑料导管, 而不是切口, 可以导致门静脉崩溃, 在门静脉中引入灌注缓冲, 如 Smedsrød et al7中所述。
这篇手稿的目的是为了证明在肝脏丰富的程序中成功所需的最关键的步骤。这些步骤包括导管放置, 灌注液体的流动和消化后组织的处理。流速调节在血液流量的自然速率之上, 但足够低, 以保持 Glisson 的胶囊完好无损。一旦肝脏被正确地消化, 细胞在溶液中分离, 细胞纯化就比较简单, 无论是通过差异离心、板粘连还是通过磁珠提纯。活肝细胞密度较高, 易于从非实质细胞 (npc) 和慢速离心死肝细胞中纯化。对于大多数应用来说, 分离枯否细胞 (KCs) 和秒的板粘连是一种常见的方法8, 但有报告说它不产生秒9的最佳纯度。KCs 有倾向坚持坚实刚性表面迅速和培养皿 (标准聚苯乙烯) 是最常用的材料为这个做法。SEC 或 KC 使用抗体共轭磁性珠子进行纯化无疑是对这些细胞进行显著纯化的最佳方法, 尽管该程序在该协议上增加了 3-4 h, 但总产量减少了9。本报告详细说明了最佳肝脏灌注的过程, 通常产生大量可行细胞。
此协议突出显示了可用的工具, 这将使用户在该过程中获得很高的成功率。在使用主单元格时, 成功的灌注是任何下游应用程序的基础。
确定成功的过程有几个关键步骤。首先, 导管提示放置在门静脉内必须是正确的。如果放置在肝脏太远, 只有小裂片将被灌注。提示应位于门静脉的右、左分支下方。在针上使用高分子复合导管的优点是, 针的倒钩比导管在灌注过程中更容易撕裂静脉。其次, 胶原酶的质量和数量决定了肝脏的消化效率。在这个过程中, 使用了预合格的胶原酶4型, 它是悬浮在0.5 毫克/毫升的缓冲 2, 如果要测定的胶原酶活性大于900。
在胶原酶灌注的最后, 肝脏应该保留一个有点暗褐色到褐色的颜色。如果它是浅褐色的颜色, 那么大部分的肝细胞都死了。当从老鼠身上剪下来时, 肝脏就会崩溃。在最好的条件下, 肝脏可以用小勺子从老鼠的体腔里挖出来。肝脏在这种情况下总是给予非常高的细胞活力。如果要花很大力气把细胞分开, 如果肝脏在萃取过程中仍然牢固, 或者如果有大量的力量需要通过过滤器移动肝细胞, 那么肝细胞的生存能力就会降低。肝细胞用微绒毛覆盖, 使它们具有很高的表面面积 (图 10)。不完全消化会保留肝细胞之间的胞细胞连接, 而机械剪切则会撕裂细胞膜。原位灌注胶原酶是分离细胞和维持高生存能力的最佳方法。在图 11中, 进行了两种肝细胞制剂, 在缓冲1中进行少量洗涤后, 对细胞颗粒进行比较。左侧的颗粒较轻, 其细胞活力约为50%。右侧的颗粒较暗, 其生存能力为92%。类似地, 当液体从50毫升锥形中倒入时, 深色颗粒在管内是固定的, 与打火机颗粒形成对比, 在液体被浇掉时, 它会在管子中滑动。当肝脏有高硬化程度时, 可能发生低细胞活力或低效显影。
由于活肝细胞的密度高于死肝细胞, 离心过程将导致在可行的肝细胞中高度纯净的准备工作15。如果有大量的死亡肝细胞 (通常发生在条件是次优), 活细胞可以进一步丰富, 并与死细胞分离使用 PVP 梯度。此外, 由于活肝细胞颗粒比死肝细胞快, 3 号球团的顶部rd的吸入也会增加颗粒中活细胞与死体细胞的比值。这些步骤是快速简便的方法, 在需要时将活体与死肝细胞和细胞碎片分开,10,16。这是特别有用的, 如果样品是珍贵的, 只有数以百万计的细胞是必要的实验。
总之, 这是一个简单而有效的方法来收获肝细胞和秒。按目前的价格, 执行这一程序的成本, 包括所有试剂和一次性耗材是低于 75 USD 每准备。如果需要多只老鼠, 最好是进行肝细胞纯化, 并保持在冰上的 NPC 分数, 直到所有的老鼠被处理。npc 通常在冰上稳定至少5小时, 但更长的时间没有被测试在这个实验室。
The authors have nothing to disclose.
提供资金的部分由 NIH 从赠款 R01HL130864。
1 L Erlenmeyer flask | Fisher Scientific | S63274 | |
250 mL Erlenmeyer flask | Fisher Scientific | S63271 | |
silicone tubing | Cole-Parmer | 96400-14 | This tubing runs from the flasks through the pump to the T connector and then to the 1.0 mL syringe that is connected to the catheter. |
Tygon tubing | Fisher Scientific | R3603 | Used as an adaptor between 96400-14 and pipettes and T connector. This may also be used for the oxygen tubing. |
T-connectors | Cole-Parmer | EW-06294-82 | |
Quick dissconnects | Fisher Scientific | 6150-0010 | |
Pinch Clamps | Fisher Scientific | 6165-0002 | |
Masterflex L/S Variable speed Pump, model 7553-70 | Cole-Parmer | EW-07559-00 | Periplastic pump with variable speed |
Pump head, model 7014-20 | Cole-Parmer | EW-07014-20 | |
glass graduated 1.0 mL pipettes | Fisher Scientific | 13-678 | |
curved non-serrated scissors | Fine Science Tools | 14069-12 | |
Dumont forceps | Fine Science Tools | 11252-20 | |
Curved forceps | Fine Science Tools | 13009-12 | |
10 mL syringe | Fisher Scientific | 03-377-23 | Only barrel of syringe will be needed |
sterlized spoon | Home supply store | ||
Cotton ball(s) | Home supply store | ||
Polyester sewing thread | Home supply store | ||
Masking tape | Home supply store | ||
thumb tacks | Home supply store | ||
styrofoam pad | 50 mL conical rack | ||
cookie/baking sheet | Home supply store | ||
Absorbant underpads | Fisher Scientific | 14-206-64 | |
19 L water bath | Fisher Scientific | TSCOL19 | |
BD Insyte Autogaurd Shielded IV Catheter 24 guage | Becton Dickinson | 381412 | Plastic cathetar with retractable needle |
Crystallizing dishes 100×50 | VWR | 89000-290 | |
Polystyrene petri dishes | Sigma Aldrich | P5481-500EA | |
50 mL conical tubes | Fisher Scientific | 12-565-270 | |
graduated pipettes (5 mL) | Fisher Scientific | 170355 | |
graduated pipettes (25 mL) | Fisher Scientific | 170357 | |
EasyStrainer 100 μM | Greiner bio-one | 542000 | 100 μm filter |
EasyStrainer 40 μM | Greiner bio-one | 542040 | 40μm filter |
Sterile transfer pipettes | Fisher Scientific | 13-711-20 | |
Refrigerated swinging bucket centrifuge | Sorvall Legend XTR | 75-217-406 | Centrifuge with swinging bucket rotar |
Galaxy 170R tissue culture incubator | Eppendorf | CO170R-120-0000 | Humidified tissue culture incubator |
Reagents | |||
Name | Compound | Grams (g/L) | Millimolar (mM) |
Buffer 1, pH 7.4 | NaCl | 8.3 | 142 |
KCl | 0.5 | 6.7 | |
HEPES | 2.4 | 10 | |
BSA | 15 | 0.226 | |
Buffer 2, pH 7.4 | NaCl | 3.9 | 66.74 |
KCl | 0.5 | 6.71 | |
CaCl2 | 0.7 | 6.31 | |
HEPES | 24 | 100 | |
BSA | 15 | 0.226 | |
Phenol Red | 0.01 | 0.03 | |
Buffer 3, pH 7.4 | NaCl | 8 | 137 |
KCl | 0.35 | 4.7 | |
MgSO4 | 0.08 | 0.66 | |
CaCl2 | 0.18 | 1.62 | |
HEPES | 2.4 | 10 | |
BSA | 15 | 0.226 | |
PBS, pH 7.4 | NaCl | 8 | 137 |
KCl | 0.2 | 2.7 | |
Na2HPO4-7H2O | 1.15 | 4.3 | |
KH2PO4 | 0.2 | 1.4 | |
Other reagents | |||
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Percoll (PVP solution) | GE Healthcare | 288555 | |
Collagenase Type IV | Sigma Aldrich | C5138 | |
Isoflurane | Abcam | ab144581 | |
Hepatocyte Growth Medium | |||
DMEM | Gibco | 11965118 | |
10% by volume fetal bovine serum | Gibco | 10437010 | |
Pen/Strep (2x) | Gibco | 15140148 | |
Long-term Hepatocyte Growth Medium | |||
DMEM | |||
10% by volume fetal bovine serum | Gibco | 10437010 | |
Pen/Strep (2x) | Gibco | 15140148 | |
Glucagon | Sigma | G3157-2mg | 14 ng/mL |
Insulin | Sigma | I9278-5mL | 0.5 U/mL |
Hydrocortisone | Sigma | H0888-1g | 7.5 mg/mL |
Epidermal Growth Factor | BD Biosciences | 354001-100ug | 20 ng/mL |
LSEC medium | |||
RPMI | Gibco | 11875119 | |
10% by volume fetal bovine serum | Gibco | 10437010 | |
Pen/Strep (2x) | Gibco | 15140148 |