単離するためのプロトコルは、ヒト胎児膵臓細胞由来培養し、画像膵島細胞クラスター(ICCは)が記載されている。方法は、組織、文化単層として、または凝集体懸濁液中、および増殖のマーカーと膵臓細胞運命決定のための画像からのICCを生成するために必要な手順を詳しく説明します。
ほぼ30年間にわたって、科学者たちは、ヒト胎児のICCは、ヌードマウスの腎臓被膜下に移植することを実証したグルコース刺激1-9以下のヒトC-ペプチドの循環の大幅な増加によって証明されるように、機能して内分泌細胞に成熟。しかし、in vitroで、ヒト胎児のICCからのインスリン産生細胞の起源は10低い。ヒト胚性幹細胞(ヒトES細胞)を用いて行わ最近の実験を彷彿とさせる結果、1型糖尿病のための潜在的な治療上の処置として非常に有望で、細胞の再生可能エネルギー源。のICCのように、部分的に分化ヒトES細胞の移植は、グルコース応答、インスリン産生細胞を生成しますが、ヒトES細胞からのインスリン産生細胞の体外発生にそれほど堅牢11月17日です。内分泌前駆細胞の増殖および分化に影響を与える要因を完全に理解する可能性が高いのICCと彼の両方から生成されたデータが必要になりますサウスカロライナ州。多くのプロトコルは、 インビトロ 11月22日 、ICCを10,23,24のためのはるかに少ないEXIST にヒトES細胞からのインスリン産生細胞を生成するために存在している。その不一致の部分は、おそらく、ヒト胎児の膵臓での作業の難しさから来ている。その終わりに向かって、我々は、細胞増殖、膵臓マーカーと人間のホルモンの、12から23週までの妊娠年齢のヒト膵臓から胎児の膵島を分離するために既存の方法に構築単層としてまたは懸濁液中の細胞を成長し、画像を続けているグルカゴン及びC-ペプチドを含む。新鮮な組織6の移植によって得られたC-ペプチドレベルに類似しているヌードマウスの腎臓被膜下移植後のC-ペプチド放出をもたらすの下に記載されているプロトコルによって生成されたICC。ここに示す実施例は、膵臓内胚葉増殖およびβ細胞の発生時にフォーカスが、プロトコルは、膵臓の発達の他の側面を研究するために使用することができる、外分泌、乳管、および他のホルモン産生細胞を含む。
1型糖尿病における細胞ベースのインスリン補充療法への主な制約は、移植のためのヒト膵島の不足である。インスリン欠乏状態の代謝要求を満たすインスリン産生細胞へのヒト膵臓前駆細胞の増殖および分化を調節する能力は、1型糖尿病を治療するための細胞ベースの治療のための重要なビルディングブロックのままである。
ヒトES細胞由来のインスリン産生細胞の出現までは、ヒト胎児の膵臓の内分泌細胞またはその前駆体は、臨床移植のための細胞の潜在的な源として見られていた。科学的、規制環境は、ここ数年の間に変更されましたが、ヒト胎児の膵臓の発達を理解するための重要な必要性が残っている。多くは現在、細胞を拡大するための効果的かつ安全な方法が確立された場合には低いが、これらの細胞の治療的使用可能性は、Ag、ヒト胎児細胞の治療的使用を視聴AINが検討される。そのヒト胎児膵臓細胞凝集塊(のICC)の試験管内変換におけるグルコース応答インスリン分泌内分泌細胞にあるまま大きなハードルは、現在、非効率的なプロセスである。多くの作業が終わっほぼ30年間解明および内分泌膵臓の発達に必要な転写因子の発現プロファイルを描写しているが、ギャップは、転写因子の時間的な発現が調節され、細胞機能に関連する方法に関する我々の知識に残っている。
ヒトES細胞由来のインスリン産生細胞の出現までは、ヒト胎児の膵臓の内分泌細胞またはその前駆体は、臨床移植のための細胞の潜在的な源として見られていた。科学的、規制環境は、ここ数年の間に変更されましたが、ヒト胎児の膵臓の発達を理解するための重要な必要性が残っている。多くは現在、しかし、効果的な場合には、可能性は低いとしてのヒト胎児細胞の治療的使用を表示細胞を拡大するための安全な方法が確立されたと、これらの細胞の治療的使用を再度検討することができた。そのヒト胎児膵臓細胞凝集塊(のICC)の試験管内変換におけるグルコース応答インスリン分泌内分泌細胞にあるまま大きなハードルは、現在、非効率的なプロセスである。多くの作業が終わっほぼ30年間解明および内分泌膵臓の発達に必要な転写因子の発現プロファイルを描写しているが、ギャップは、転写因子の時間的な発現が調節され、細胞機能に関連する方法に関する我々の知識に残っている。
最近、幹細胞のフィールドは、成熟内分泌細胞のマーカーを発現する細胞の産生を駆動するために膵島開発中に一時的な転写因子発現についての蓄積された知識を採用している。ヒトES細胞や人工多能性細胞(IPSC)からのインスリン産生細胞の起源はかなり作られたが-いわゆる「ブラックボックス2に続いて膵臓前駆体転写因子)移植後のin vivo成熟を 発現する細胞を生成するために、1)初期のインビトロ分化:過去数年間で大幅な進歩が、最も効果的なプロトコルは、2つの異なる分化段階を必要とする"期間。前進するためには、 生体内で膵島成熟の基礎となる生物学の理解の進歩に関係なく、細胞源の、生化学的レベルで理解しなければならない。のICCとのhESCを用いて得られた結果との間の類似性は、 インビトロで成熟した、グルコース応答性インスリン分泌細胞へのヒト膵臓前駆細胞の転移を制御する重要な生化学的プロセスの数が不明のままであることを示唆している。この理解の中央部分は、膵臓前駆細胞から機能的内分泌細胞集団を導出するための新規な方法を開発することとしたhESCは、生化学APPRだけを必要とする成熟事象を解明oachesが、変化を分析するためのメソッド。
なぜ我々は、ヒト胎児膵臓細胞を画像化することは、島の成熟の変化を特定の重要な側面であると考えているのですか?その答えは、インスリン産生細胞を生成するために部分的に過去の探求である。膵臓の前駆体と小島のためのモデルおよび組織培養系の両方が、研究者は、in vitroで 、動物の島およびヒト膵島 の成熟の間に存在する重要な相違を探索することができました。ヒト胎児の膵臓発生の調査に限界が合法的に使用することができる胎齢のみ不均一な細胞凝集物を生じさせることである。単離されたヒト胎児細胞は、膵島、染色は在胎齢9-23週のインビトロ培養後に15%未満では、ほとんどの細胞が膵島ホルモンを染色しないで、内分泌細胞のマーカーを含んでいるが明らかに似ている。しかし、移植後および中成熟体内、細胞の大多数は、内分泌マーカーを発現する6,25。これらの研究からの結果は、 インビトロ分化後のホルモン陽性細胞の集団を増強する。 インビトロ法は、おそらくin vivoでの膵島への洞察を提供する単一のホルモン陽性内分泌細胞の適度な集団を生成することができるのhESC分化プロトコールで、今日エコーされている成熟。さらに、ヒト胎児の膵臓の開発を推進する分子事象を理解することは可能性のhESCからのインスリン産生細胞を導出し、さらにβ細胞の再生および膵臓細胞の分化転換を制御するメカニズムを描写するための努力が改善されます。
ヒト胎児の膵臓細胞とhESCの成熟の間の類似性は、細胞機能に拡張することができる。マウス細胞と同様に、ヒト胎児細胞および分化したhESCの両方が、グルコースに反応してインスリンを放出することができない体外 26,27 における膵島新生た。しかし、ヌードマウスおよび成熟、両方の人間の膵島様クラスターとのhESC展示内分泌表現型から派生したインスリン産生細胞への移植の際に。三ヶ月移植後、人口のいずれかから移植された細胞のほぼ90%がインスリン陽性であり、C-ペプチド17,26の放出によって決定された正常に機能。これらの結果は、移植膵島成熟を促進コンテキストと正体不明の手がかりを提供することを示している。ヒト胎児膵臓細胞についてここで説明したような最適化された画像プロトコルは、変調の要因を特定し、成熟を加速するために、検索に役立ちます。開発のこの段階で内分泌系統に向かって分化させたヒト胎児膵臓細胞とヒトES細胞の基本的な生化学的探査は成熟の効率を測定するために不可欠である。
Figurに概要以下のプロトコル、E 1は、全体のヒト胎児膵臓およびこれらの細胞の画像化からのICCと呼ばれるヒト胎児膵臓細胞の単離のための私たちの現在の方法を提供する。このプロトコルは、その後、単層としてまたは懸濁液中で増殖することができる組織からの細胞の初期準備を必要とする。内分泌細胞の増殖および成熟の一般的に使用されるマーカーのイメージングのための細胞の調製が記載されている。
生成と画像のICCの化学修飾剤の様々な非存在下または存在下での移植モデルに比べ、迅速な方法を提供し、完全に機能する外分泌にヒト胎児膵臓細胞の成熟を加速させる培養条件および化合物を同定するのに役立つ、乳管、またはホルモン膵臓細胞を産生する。
ここで紹介する方法は、ヒト胎児の膵臓からのICCを生成し、その後、細胞増殖および膵臓内胚葉のマーカーのイメージに1を有効にしてください。ヒト胎児膵臓解離のプロセスは、72時間ICCの形成期間、マウス由来β細胞前駆細胞を単離するプロトコールと実質的に異なるアプローチに続いて、約90分を要した。ここで紹介するプロトコルは、研究者は、ヒト胎児の膵臓の開発を探索することができ再現性のある方法を提供します。縦断的研究二つの異なるタイプを行うことができる。まず、異なる在胎齢から機能的膵細胞型(腺管細胞、外分泌細胞、およびホルモン陽性細胞)を生成する可能性は、移植後に評価することができる。第二に、単一の在胎齢からのICCは、選択された薬理学的薬剤で処理し、相違点を探索するICC培養中の異なる時点で移植し、培養で増殖させることができる細胞の運命にある。現在、インスリン産生細胞へのhESCの分化に向けられる多大な努力と、生理的刺激に応答してインスリン分泌に関連した問題を再度復活している。人間のICCは、胎児の膵臓の細胞増殖およびβ細胞開発のこの重要な側面を研究するユニークなモデル系を提供する。
組織から細胞を分離する任意のプロトコルと同様に、詳細が成功のために重要である。パラメータの数は、実験を行う実験者の制御外、残念ながらです。この研究室で発生した二つの問題は、貧しい人々の出発物質の質と非膵臓組織の送達を含む。健康な胎児の膵臓組織は、シザーカットする会社です。あまりにも簡単に組織をカットする場合は、膵臓の酵素が膵臓自体を消化し始めているという印である。このからのリカバリと準備最良のキャンセルされるが、残念ながらありません。まれに、中膵臓の除去、経験豊富な技術者が、膵臓のために腸の部分を混乱させます。これらのサンプルは、膵臓よりもはるかに弾性を有し、顕著なルーメンが存在するであろう。繰り返しますが、これらのサンプルは破棄されるべきである。
説明したように上記のプロトコルが続く場合、トラックからの分離をスローするように発生した問題はほとんどありません。円滑な分離を確保するために覚えておくべきいくつかのポイントは、正確な膵臓切断に鋭いハサミを使用するようにして消化するには大きすぎる任意の組織サンプルを残さないようにすることを確認し、含まれています。カットが十分に小さくない場合、コラゲナーゼを効果的に機能せず、いくつかのICCが形成されている。コラゲナーゼの新しいバッチを使用する際に消化のためIU(国際単位)は、以前に使用される場合には逆に、同じようなレベルで始まる。しかし、オーバー消化が生じないことを保証するためにインキュベーション時間を減少させる。このトラブルシューティング技法は、IUラベルがバッチからBAに大きく変化しないことが保証さTCH。
視点で撮影され、ヒト胎児のICCを単離するためのこの手法は、フィールドでは比較的標準です。ほとんどの研究室は、メディアへのHGFの添加は、細胞が33を生き残り、増殖するのに役立ちますことを我々の調査結果を確認した。要約すると、我々は9〜23週までの妊娠の年齢で、ヒト胎児のICC新鮮な膵臓を単離するための方法を開発した。細胞は、単層として又は膵臓内分泌転写因子およびヒトインスリンを視覚化する実験のための懸濁液中で増殖することができる。
The authors have nothing to disclose.
この作品は、再生医療のためのカリフォルニア工科大学(RB3-02266)およびNIH(DK54441)によってサポートされていました。
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 |