膜成熟性アディポサイト凝集培養(MAAC)は、成熟したヒトアディポサイトを培養する新しい方法である。ここでは、脂肪細胞をヒト脂肪から分離する方法とMAACを設定する方法について詳しく説明します。
白色脂肪組織(WAT)調節不調は、インスリン抵抗性および2型糖尿病(T2D)の開発において中心的な役割を果たす。T2Dの新しい治療法を開発するには、より生理学的に関連するインビトロのアディポサイトモデルが必要です。本研究は、成熟したヒトの分離細胞を分離し、培養するための新しい技術を記述する。この方法は、MAAC(膜成熟性アディポサイト凝集培養)と題され、他の体外モデルと比較して、MAACは新たに分離された成熟したジポサイトに最も近いアディポ形成遺伝子シグネチャを有する。MAACを使用して、脂肪細胞は、赤身および肥満患者、異なる脂肪食貯蔵所、異なる細胞タイプとの共培養、および重要なことに、2週間培養することができる。機能実験は、グルコース取り込み、脂肪形成、脂肪分解を含むMAACでも行うことができる。さらに、MAACは多様な薬理学的作用に対して強固に反応し、褐色脂肪細胞への白色脂肪細胞の分化を含む脂肪細胞表現型変化を研究するために使用することができる。
肥満と肥満関連の併存疾患の世界的な増加は、新しい治療法の開発を必要とします。白色脂肪組織(WAT)は、全身代謝の重要な調節因子であり、エネルギー恒常性、およびインスリン抵抗性および2型糖尿病(T2D)1、2の開発における中心的な役割を果たしている。慢性的な過剰なカロリー消費の間に, アディポサイトは、エネルギーの余剰を処理するために拡大します。しかし、脂肪細胞の脂質貯蔵能力を超えることができ、脂肪酸の循環レベルの上昇および末梢非脂肪組織における貯蔵の増加を生じ、3、4の脂肪毒性をもたらす。
高い翻訳関連性を有する体外モデルのアディポサイトの欠如は、肥満およびT2Dのための新しい治療法の開発における重要な課題である。この元生体外出モデルは、脂肪組織の小片が培養されるところ、低酸素症および炎症によって駆動される脂肪形成遺伝子発現における急速な変化と関連している5、6。成熟した脂肪細胞が浮遊し、培地で満たされたフラスコの上に付着する天井培養物(CC)は、脂質7、8、9、10を欠く線維芽細胞様細胞に急速に脱分化する。最も一般的に使用されるモデルは、コミットされた前駆体からインビトロで区別されたアディポサイトです。しかし、分化した細胞は、サイズが非常に小さく、単軌跡性の脂質滴がないため、生体内の成熟脂肪細胞とは形態的に異なる。このモデルの他の制限は、分化を促進するための化学カクテルの非生理学的必要性、ならびに多数の因子11、12、13、14の影響を受け得る分化効率の変動を含む。
我々は最近、膜成熟性アディポサイト凝集培養(MAAC)を開発し、その経時的に分離した成熟した単量体細胞の長期培養のための方法であり、そこで、透過性膜下でアディポサイトが培養される10。RNA配列決定データの公平な分析は、脂肪組織外植体およびインビトロ分化脂肪細胞に対して、MAACが新たに単離された脂肪細胞に最も類似していることを示している。MAACは、皮下脂肪組織と内臓脂肪組織の両方から単離された成熟した脂肪細胞、ならびに肥満および赤身の被験者の両方からの脂肪細胞を培養するために使用することができる。この方法論は、長期の自己細胞のフェノチピック変化の研究を可能にし、他の細胞型との間のアディポサイトの共培養を容易にする。ここでは、ヒト脂肪組織から成熟した脂肪細胞を分離するための詳細なプロトコルとMAACシステムの設定方法を提供します。
膜成熟性アディポサイト凝集培養(MAAC)は、新たに単離された成熟した単離された成熟したアディポサイトの長期培養のための新しい方法である。MAACの設定では、成熟したアディポサイトの収量、品質、生存率に大きな影響を与えるプロトコルにいくつかの重要なステップがあります。このステップは脂肪細胞がコラゲナーゼに曝される時間に直接影響を与えるので、ステップ3.2で脂肪をミンチすることに多くの努力を入れるべきである。脂肪の断片が大きすぎる場合、消化時間を延長する必要があり、細胞の生存率に悪影響を及ぼす。逆に、組織がハサミであまりにも細かく処理された場合、生存率も同様に影響を受ける可能性があります。MAACとして成熟した脂肪細胞の培養を成功させるためには、脂肪細胞を膜に播種するためには、遊離脂質と持ち越し洗浄バッファーを成熟脂肪細胞から除去することが重要です。の手順 5.3 と 5.4 で説明します。残りの脂質または洗浄バッファーは、脂肪細胞の表面張力を低下させ、脂肪細胞が反転したときに膜を滴下するリスクを高めます。アディポサイトが播種され、培地中で、細胞は主に浮力を介して膜と接触したままであるため、細胞を失わないよう培地を交換する際にはゆっくりと穏やかな技術が推奨されます。手順 7.1 で説明したように、ウェルの底からメディアを取り出し、壁の側面にゆっくりとメディアをピペットで取り込んでメディアを追加します。最後に、時間を節約する提案は、アディポサイト分離プロセスの前に媒体および治療でプレートを準備することです。特に複雑な実験計画の場合、プレートを事前に準備することで、多くの時間を節約でき、分離されるとすぐにアディポサイトが培地に入れられます。
分化前生細胞と比較してMAACを使用することの1つの利点は、使用されるMAAC培地が非常に単純であり、非生理学的ホルモンカクテルを必要としないことです。ここでは、グルコースリッチ培地(DMEM/F12)、10%FBS、1%ペン/ストレップ、および20 nMインスリンでMAACを培養しました。重要なことに、UCP110のロシグリタゾン/ピオグリタゾン駆動誘導にはインスリンが絶対に必要であることがわかりました。しかし、インスリンは、細胞のアディポゲン表現型を維持するために必要とされない。したがって、実験の質問に応じて、インスリンを含めるか省略することができる。
上で詳述した手順は、ヒトの分離および培養のために最適化された。しかし、マウス、およびおそらく他の生物のアディポサイトは、MAACとして培養することもできる。マウスのジポサイトを MAAC として培養する場合は、留意すべき追加の考慮事項と注意事項があります。我々は、マウスからの成熟したアディポ細胞がヒトのものよりもはるかに脆弱であることを発見した。その結果、細胞の生存率を高めるために、消化時間を絶対的な最小値に短縮する必要があります。また、若いマウス(生後8週間以下)のアディポサイトが最も堅牢で再現性の高い結果を提供することがわかりました。最後に、マウスMAACは最大1週間培養できますが、その画素性表現型がヒトよりも安定していないように見えることを考えると(少なくとも2週間は培養することができます)、対処に必要な最小限の時間はマウスMAACを培養することをお勧めします実験的な質問。
MAACモデルは透過性膜を用いて行われているため、この技術の利点の1つは、成熟したアディポサイトを他の細胞型と共培養する可能性です。我々は以前MAAC10を使用してクロストークする成熟したアディポサイトおよびマクロファージの能力を実証した。これは、さらに肥満、インスリン抵抗性、および免疫応答15、16、17との間の結合を探求する機会を開きます。今後の実験では、肝細胞、前皮細胞、内皮細胞、膵臓細胞などの他の細胞タイプを組み込んで、MAACモデルの複雑さと翻訳関連性をさらに高め、複数の細胞タイプ間のクロストークを調査することができます。
MAACは、他の体外モデルに対する他のアディポサイトの機能性および同一性を維持する上で優れていることが示されているにもかかわらず、考慮する必要がある制限も有する。前駆細胞から分化したアディポサイトを使用するのと比較して、MAACはより手間がかかり、時間のかかるモデルです。膜を有するプレートも、通常の細胞培養プレートに比べて高価です。重要なことに、成熟したアディポサイトは播種するたびに新たに分離する必要があり、前駆細胞のようなストックに拡大または凍結することはできません。したがって、これは新鮮な白色脂肪組織サンプルへのアクセスを必要とするが、ドナーからドナーのバリエーションに起因する複雑さのレベルも追加する。
ここでは、ヒト成熟した食細胞を分離し、MAACを設定するための詳細なプロトコルを提示しました。我々は、MAACとして培養されたアディポサイトが2週間を通して生存可能であり、その有限性遺伝子シグネチャが保存され、多様な薬理学的作用に反応することを実証した。MAACを使用すると、クロストークベトウィーンのアディポサイトおよび他の細胞タイプの研究、および異なる刺激に応答して成熟したアディポサイトの長期的な表型変化の評価が可能になります。
The authors have nothing to disclose.
私たちは、資源を提供し、アディポサイトの孤立を最適化してくれたシャオ・ロン・ペンとステファン・ハレン、技術支援のためのマーティン・ウールボム、そして人間の脂肪を調整し、提供してくれたダニエル・オラウソンとマリン・レンに感謝します。
Autoclaved scissors | |||
Autoclaved spoons | |||
Autoclaved tweezers | |||
Bovine Serum Albumin (BSA) | Sigma-Aldrich | A6003 | |
Buffer RLT | QIAGEN | 79216 | Lysis buffer |
CaCl2*2H2O | Sigma-Aldrich | C7902 | |
Conical tubes, 50 mL | |||
D-(+)-Glucose | Sigma-Aldrich | G7528 | |
DMEM/F-12 | Gibco | 31331-028 | |
Fetal bovine serum (FBS) | Gibco | 10270-106 | |
Filter flask 0.2 µm pore size, 75 mm | Thermo Scientific | 156-4020 | 500 mL |
Filter flask 0.2 µm pore size, 75 mm | Thermo Scientific | 158-0020 | 1000 mL |
HBSS+CaCl2+MgCl2 | Gibco | 14065-49 | |
HEPES buffer solution (1M) | Gibco | 15630-056 | |
High-Capacity cDNA Reverse Transcription kit | Applied Biosystems | 4368814 | |
Insulin (Actrapid Penfill) | Novo Nordisk A/S | ||
KCl | Merck | 104936 | |
KH2PO4 | Merck | 104873 | |
Medium 199 | Gibco | 10012-011 | |
Mesh filter (250 µM) | Sintab AB | 6111-025043 | |
MgSO4*7H2O | Sigma-Aldrich | M1880 | |
NaCl | Sigma-Aldrich | S7653 | |
Needles, 18G, 1.20×40 mm | Sterican | 613-2948 | |
Pencillin-Streptomycin (Penn/Strep) | Gibco | 15140 | |
Petri dishes, 150×21 mm | Thermo Scientific | 168381 | |
Power SYBR Green PCR master mix | Applied Biosystems | 4367659 | |
Quantstudio 7 Flex Real-Time PCR machine | Applied Biosystems | ||
RNeasy Mini kits | QIAGEN | 74106 | |
Separation funnel | VWR | 527-0008 | For large scale preparation |
Separation funnel | VWR | 527-0005 | For small scale preparation |
Shaking incubator (37 °C) | |||
Syringes, 5 mL | Omnifix | 612-2892 | 100 st |
Tissue culture incubator (37 °C, 5% CO2) | |||
Transwells, 24-well (6,5 mm) | Costar | 3397 | Permeable membrane inserts |
TRIzol reagent | Invitrogen | 10296010 | Lysis buffer |
Type 2 Collagenase | Worthington | LS004177 |