一个协议隔离开来,从人胎儿胰腺细胞衍生的文化,形象胰岛细胞团(IC卡)中说明。该方法的详细信息需要从组织,文化为单层或悬浮液中的聚集和图像增殖的标记和胰腺细胞命运的决定产生IC卡的步骤。
近30年来,科学家们已经证明了在裸鼠 肾囊移植人胎IC卡已发展成为功能的内分泌细胞,证明了循环人C-肽下列葡萄糖刺激1-9显著增加。然而, 在体外,从人胎IC卡胰岛素制造细胞的起源是低10;结果让人联想起人类胚胎干细胞(胚胎干细胞)最近进行的实验中,细胞大有希望作为一个潜在的治疗治疗1型糖尿病的可再生能源。 IC卡一样,部分分化的人类胚胎干细胞的移植产生葡萄糖响应,产生胰岛素的细胞,但在从人类胚胎干细胞的胰岛素分泌细胞的体外起源要少得多健壮11-17。对影响内分泌前体细胞的生长和分化的因素一个完整的理解可能会需要来自国际商会和他产生的数据资深大律师。虽然许多协议存在,从人类胚胎干细胞产生的胰岛素生产细胞在体外 11-22,为国际商会10,23,24少得多的存在。该差异的一部分可能来自与人胎胰腺工作的难度。为此,我们继续建立在现有的方法分离胎儿胰岛细胞从人类胰腺与孕龄介乎12至23周,成长的细胞作为单层或悬浮和图像细胞增殖,胰腺癌标志物和人体激素包括胰高血糖素和C-肽。 IC卡通过在裸鼠 类似于由新鲜组织6移植获得的C-肽水平的肾囊移植后的C-肽释放导致如下所述的协议产生。虽然这里给出的例子讨论在胰腺内胚层细胞增殖和β细胞发生,该协议可以用于研究胰腺发育的其他方面包括外分泌,导管和其他激素生成细胞。
一个主要限制在1型糖尿病患者的细胞为基础的胰岛素替代疗法可用于人体移植胰岛的缺乏。调节细胞增殖人体胰腺前体细胞,并分化成符合的胰岛素缺乏状态下的代谢需求产生胰岛素的细胞的能力仍然是一个关键的构建块一个基于细胞的疗法来治疗1型糖尿病。
直到人类胚胎干细胞衍生的产生胰岛素的细胞,人胎儿胰腺内分泌细胞或其前体的出现被认为是潜在的细胞用于临床移植的来源。虽然科学和监管环境在过去几年发生了变化,仍然非常需要了解如何在人类胎儿胰腺发展。许多人现在查看的治疗利用人体胚胎细胞的可能性不大,但如果有效,安全的方法来扩大细胞建立,治疗使用这些细胞可能AGAIN进行探讨。这仍然是一个主要障碍是, 在人类胎儿胰腺细胞聚集体(IC卡)的体外转化为葡萄糖敏感,胰岛素分泌的内分泌细胞是目前一个低效的过程。尽管还有许多工作过近30年来阐明和界定所需的内分泌胰腺的发育转录因子的表达谱,但留在我们关于如何转录因子时空表达调控及与细胞功能的知识差距。
直到人类胚胎干细胞衍生的产生胰岛素的细胞,人胎儿胰腺内分泌细胞或其前体的出现被认为是潜在的细胞用于临床移植的来源。虽然科学和监管环境在过去几年发生了变化,仍然非常需要了解如何在人类胎儿胰腺发展。许多人现在查看的治疗利用人体胚胎细胞的可能性不大,但如果有效和安全的方法来扩展建立的细胞,治疗使用这些细胞可以再次进行探讨。这仍然是一个主要障碍是, 在人类胎儿胰腺细胞聚集体(IC卡)的体外转化为葡萄糖敏感,胰岛素分泌的内分泌细胞是目前一个低效的过程。尽管还有许多工作过近30年来阐明和界定所需的内分泌胰腺的发育转录因子的表达谱,但留在我们关于如何转录因子时空表达调控及与细胞功能的知识差距。
最近,干细胞领域已采用胰岛发育过程中对时间的转录因子表达积累的知识来驱动生产细胞表达成熟的内分泌细胞的标志物。虽然从人类胚胎干细胞和诱导多能干细胞(IPSC)的胰岛素生产细胞的起源已取得实质性和在过去的几年中显著进步,最有效的协议需要两个不同的分化阶段:1)早期在体外分化产生细胞表达胰前体的转录因子,其次为2) 在体内成熟移植后-即所谓的“黑盒“期。前进,前进理解在体内的生物学基本胰岛成熟,无论细胞来源,必须在生化水平被理解。与IC卡和人类胚胎干细胞所获得的结果之间的相似性表明,许多调节人胰腺癌细胞前体细胞的过渡到成熟,葡萄糖响应性,胰岛素分泌细胞的体外关键生化过程仍不清楚。这种理解的核心部分将开发新的方法来从胰腺祖细胞中获得功能的内分泌细胞群和人类胚胎干细胞不仅需要生化APPRoaches该澄清的成熟的事件,但方法的变化来分析。
为什么我们相信成像人类胎儿胰腺细胞的识别变化胰岛成熟的一个重要方面?答案在于部分在历史的追求,产生胰岛素的细胞。这两个模型和组织培养系统,胰腺前体和小岛已使研究人员能够探索动物胰岛细胞和人类胰岛体外成熟之间存在的显著差异。一个限制对人类胎儿胰腺发育的探索是,胎龄,可以合法使用只异类细胞聚集导致。虽然分离的人胎儿细胞类似胰岛,染色体外培养从胎龄9-23周后显示小于15%的包含标记为内分泌细胞,与未染色胰岛激素大部分细胞。然而,移植后的体内成熟,绝大多数细胞表达内分泌标记6,25。从这些研究的结果正在今天回荡着人类胚胎干细胞分化的协议是唯一能够产生单一激素阳性内分泌细胞的适度种群在体外分化之后, 在体外方法以增强激素阳性细胞群可能会提供深入了解体内胰岛成熟。此外,了解分子事件推动人类胎儿胰腺发育很可能会提高努力从人类胚胎干细胞衍生的胰岛素制造细胞,并进一步划定调节β细胞的再生和胰腺细胞转分化的机制。
人胎胰腺细胞和人类胚胎干细胞的成熟之间的相似性可以扩展到细胞的功能。像鼠类细胞,人类胎儿细胞和分化的人类胚胎干细胞不能分泌胰岛素响应于葡萄糖后在体外 26,27胰岛新生物。然而,移植到裸鼠和成熟,人类胰岛样集群和从人类胚胎干细胞表现出一种内分泌源性表型胰岛素产生细胞时。移植后三个月,被移植的细胞无论从人口的几乎90%的胰岛素阳性,并正常运行,就通过C-肽17,26的释放来确定。这些结果表明,移植的规定,促进胰岛成熟的背景和身份不明的线索。优化的成像协议,如这里描述的,对于人胎儿胰腺细胞会在搜索中鉴定调节,加速成熟因子帮助1。基本生化探索人类胎儿胰腺细胞和人类胚胎干细胞在这个发展阶段的差异化迈向内分泌系是衡量成熟的效率至关重要。
下面的协议,在FIGUR概述E 1,提供了我们目前的方法对于人胎儿胰腺细胞的分离,称为IC卡从这些细胞的整个胎儿胰腺和成像。此协议需要细胞从组织中的初始制剂,其随后可以生长为单层或悬浮液中。描述细胞的内分泌细胞增殖和成熟常用的影像学标志物的制备。
生成和IC卡的成像多种化学改性剂的存在与否提供了一个快速的方法,与移植模型相比,以帮助确定培养条件和加速人类胎儿胰腺细胞发育成完整功能的外分泌,乳腺导管,或化合物激素的胰脏细胞。
这里介绍的方法,使人们能够从胎儿胰腺和随后图像进行细胞增殖和胰腺内胚层标志物生成的ICC。人胎儿胰脏分解的过程需要约90分钟,接着进行72小时的ICC形成时期,这种方法是从协议实质上不同,从小鼠分离胰岛β细胞祖细胞。这里介绍的协议提供了一个可重复的方法,使研究人员探索人类胎儿胰腺发育。两种不同类型的纵向研究可以被执行。首先,从不同胎龄产生功能性胰岛细胞类型(导管细胞,外分泌细胞,和激素阳性细胞)的电位可移植后进行评估。其次,从单一的胎龄IC卡可在培养基中培养,与选定的药剂处理和ICC文化移植过程中不同时间点,探索差异在细胞的命运。与目前正在针对人类胚胎干细胞分化为胰岛素分泌细胞的巨大努力,与胰岛素分泌反应的生理刺激相关的问题再次被恢复。人类IC卡提供了一个独特的模型系统来研究胎儿胰腺细胞增殖和β细胞发育这一关键方面。
正如任何协议从组织分离细胞,细节是成功的关键。许多参数是不幸执行实验的实验室人员的控制范围之外。本实验室遇到的两个问题包括原料质量差和交付非胰腺组织。健康的胎儿胰腺组织是坚定的剪纸。如果组织削减太容易,这是一个迹象,表明胰腺酶开始消化胰腺本身。从这个不幸的是没有恢复和准备,最好取消。偶尔,在一个经验丰富的技术人员取出胰脏会混淆肠道的各个部分的胰腺。这些样本将有超过胰腺更加弹性和管腔显着将出席。同样,这些样本应该被丢弃。
当上述协议所描述的后面,还有极少出现的扔隔离偏离轨道的任何问题。有几点要记住,以确保顺利隔离包括,用锋利的剪刀进行精确切割胰腺并确保不留下任何组织样本过大消化。如果裁员是不是足够小,那么胶原酶不奏效,很少的ICC形成。相反,使用一批新的胶原酶的时候,开始用类似的水平,如果IU(国际单位)的消化与先前使用。然而,减少温育时间,以确保通过消化不发生。此故障排除技术,保证了IU的标签不显著批与BA有所不同TCH。
在拍摄的角度来看,这种技术对人类胎儿IC卡的隔离是比较标准的领域。大多数实验室证实了我们的调查结果,除了肝细胞生长因子的媒体可以帮助细胞存活和增殖33。总之,我们已经开发出一种方法来分离人胎儿的ICC新鲜胰腺妊娠年龄从9到23周。该细胞可生长为单层或悬浮液中进行实验,以可视化的胰腺内分泌转录因子和人胰岛素。
The authors have nothing to disclose.
这项工作是由美国加州再生医学研究所(RB3-02266)和美国国立卫生研究院(DK54441)的支持。
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 |