כאן, אנו מתארים שיטה לבידוד של תאים במייקרו-הסביבה של הלבלב עוברי, רקמת עכבר בילוד ומבוגרים, תוך התמקדות הבידוד של תאי mesenchymal. שיטה זו מאפשרת יצירת פרופיל של ביטוי גני התא והפרשת חלבון על מנת להבהיר את האותות החיצוניים המווסתים פיתוח לבלב, פונקציה, tumorigenesis.
The pancreas is comprised of epithelial cells that are required for food digestion and blood glucose regulation. Cells of the pancreas microenvironment, including endothelial, neuronal, and mesenchymal cells were shown to regulate cell differentiation and proliferation in the embryonic pancreas. In the adult, the function and mass of insulin-producing cells were shown to depend on cells in their microenvironment, including pericyte, immune, endothelial, and neuronal cells. Lastly, changes in the pancreas microenvironment were shown to regulate pancreas tumorigenesis. However, the cues underlying these processes are not fully defined. Therefore, characterizing the different cell types that comprise the pancreas microenvironment and profiling their gene expression are crucial to delineate the tissue development and function under normal and diseased states. Here, we describe a method that allows for the isolation of mesenchymal cells from the pancreas of embryonic, neonatal, and adult mice. This method utilizes the enzymatic digestion of mouse pancreatic tissue and the subsequent fluorescence-activated cell sorting (FACS) or flow-cytometric analysis of labeled cells. Cells can be labeled by either immunostaining for surface markers or by the expression of fluorescent proteins. Cell isolation can facilitate the characterization of genes and proteins expressed in cells of the pancreas mesenchyme. This protocol was successful in isolating and culturing highly enriched mesenchymal cell populations from the embryonic, neonatal, and adult mouse pancreas.
הומאוסטזיס אנרגיה ועיכול מזון ביונקים תלוי פונקצית לבלב נכונה. הלבלב המבוגר מורכב משני תאים סלולריים עיקריים: אקסוקרינית ואת האנדוקרינית. תאים אקסוקרינית, לרבות תאים acinar המייצרים ומפרישים אנזימים העיכול והתאים בתעלות אותה להעביר אנזימים אלה במעיים, להקיף יותר מ -80% ממסת 1 הלבלב הכולל. תאים האנדוקרינית, הכוללים תאי ביתא מייצר אינסולין ותאי אלפא מייצר גלוקגון, מאורגנים האיים לנגרהנס מוטבעות הרקמה אקסוקרינית ומפרישים הורמונים כדי לווסת את רמות סוכר בדם 2.
תאי לבלב לרכוש גורל הבדיל שלהם באמצעות תהליך מאוד מוסדר, רב שלבי 3. הראיות עולה כי רמזים חיצוניים הניתנים על ידי נוירונים, אנדותל ותאים mesenchymal להנחות התמיינות תאים בלבלב ושגשוגם ב tהוא העובר 3, 4, 5. דוגמא אחת היא הדרישה של אב העורקים עבור המפרט של מבשרי לבלב מוקדם 6. בהמשך הפיתוח, תאי אנדותל הוצגו לשחק תפקיד מרכזי בהתפתחות של שני תאים האנדוקרינית אקסוקרינית הלבלב לקדם בידול בטא תאים 4, 6, 7. תאי mesenchymal הוצגו לתמוך הישרדות ורחבה של אבות לבלב נפוצים, בעיקר באמצעות הפרשת גורם הגדילה Fgf10 8, 9. הראינו עוד, כי תאים אלו תומכים בריבוי מבשר האנדוקרינית אקסוקרינית, כמו גם של תאים ממוינים (כולל תאי acinar ובטא) בלבלב העוברי 5. לאחרונה, תאי mesenchymal היו עודהראה להסדיר תאים האנדוקרינית בידול 10.
בשינה המבוגרת, פונקצית תאי בטא ומסה הוצגו תלוי תאי microenvironment שלהם, כולל עצבי, חיסון, ותאי האנדותל, כמו גם pericytes 11, 12, 13. במהלך הפציעה, תאי אנדותל הוצגו לגייס תאים חיסוניים הלבלב לקדם בטא תאים שכפול 13. תאי האנדותל הוצגו נוספת לייצר תאי מטריקס (ECM) רכיבים לתמוך ביטוי אינסולין תאים בטא פונקציה 14. אנו לאחרונה הדגימו את הדרישה של pericytes איון לתפקוד תאים בטא 11. לבסוף, תאים של stroma הלבלב הוצגו להסדיר את התקדמות אדנוקרצינומה ductal הלבלב (PDAC) 15, 16. עם זאת, האידישות של רמזים חיצוניים המנחים בפיתוח לבלב, פונקציה, tumorigenesis הם ידועים ברובם.
זיהוי רמזים הניתנים על ידי תאים של microenvironment הלבלב דורש המאפיין את הגנים והחלבונים הביעו על ידי תאים אלו. זה תלוי לבודד תאים אלה מהלבלב כדי לבצע ביטוי גנים וניתוחי proteomic ו / או על הקמת שורות תאים. כאן, אנו מציעים שיטה לבודד תאים mesenchymal של microenvironment הלבלב על ידי ניצול הקרינה המופעל עיכול אנזימטי רקמת התא מיון (FACS) של כל אחד immunofluorescently שכותרתו תאים או תאים המבטאים חלבוני ניאון. פרוטוקול זה בוצע בהצלחה לבודד ולנתח חלבון פלואורסצנטי צהוב (YFP) -expressing תאים mesenchymal של העוברית, בילוד, ומבוגר הלבלב 5, 17.
כאן אנו מתארים שיטה לבודד ולנתח תאים של microenvironment הלבלב. שיטה זו יכולה לשמש כדי לבודד תאי mesenchymal מרקמות לבלב עובריות מבוגרות. בנוסף, אנו השתמשנו בהצלחה בפרוטוקול זה כדי לבודד תאי האנדותל מן המבוגר בילוד הלבלב 5, 17. עם זאת, זה לא יכול להיות מתאים לקבלת השעית תא בודד לשחזור של תאי אפיתל לבלב (פרוטוקולים חלופיים מתוארים הפניות 18, 23, ו -24). באמצעות שיטה זו, שכותרתו תאי פלורסנטי, או להביע חלבוני ניאון או immunostained עבור סמני פני שטח, יכול להיות מטוהר על ידי FACS או מנותח על ידי cytometry זרימה. RNA יכול להיות מופק תאים מטוהרים לפרופיל דפוס ביטוי הגנים שלהם. לחלופין, תאים מטוהרים יכול להיות מתורבת להקים קו תא לניתוח proteomic שלאחר מכן. שיטה זו תאפשר האפיון של גורמי דוארxpressed ידי microenvironment הלבלב, אשר למשול organogenesis, פיזיולוגיה, והפתופיזיולוגיה שלה.
Mesenchyme הלבלב תומך organogenesis רקמות באמצעות קידום ההתפשטות של מבשר ותאי בדיל 5, 9. תאים אלה הוצגו לתמוך הרחבת תאי גזע עובריים אנושיים (hESC) -derived אבות לבלב 17, 25, 26. לכן, המגדיר את זהותו של גורמי mesenchymal עובריים יקל מאמצים נוכחיים כדי ליצור תאים בטאו מייצר אינסולין מן hESCs ותאי גזע מושרים (iPSCs) כתרופה פוטנציאל סוכרת. מחקרים גנטיים עכבר איפשר זיהוי של גורמי גדילה, כגון Fgf10, המיוצרים על ידי mesenchyme לקדם הרחבת האפיתל הלבלב בשלבים הראשונים של התפתחות הלבלב3, 9. במטרה לזהות גורמים נוספים לידי ביטוי mesenchyme העוברי, אנחנו מבודדים תאים אלה באמצעות microdissection ליזר שנתפס, חילוץ RNA שלהם, ובצענו ניתוח ביטוי גנים 26. עם זאת, בנוסף להיותו העבודה-אינטנסיבי, שיטה זו מסתמכת על זיהוי תאים בהתבסס על תכונות מורפולוגיות שלהם, אשר מגביל את השימוש בו לשלבים התפתחותיים לפני הסתעפות של האפיתל לתוך mesenchyme שמסביב (כלומר, E12.5). כדי לאפיין תאים mesenchymal בשלבים התפתחותיים מאוחר יותר, שיישמנו השיטה המתוארת כאן 5, 17.
השתמשנו בשיטה זו כדי לנתח ביטוי סמן פני השטח על ידי mesenchyme 5 הלבלב בילוד. בנוסף, תאי mesenchymal בודדו רקמת לבלב עוברית בילוד של Nkx3.2 -Cre; עכברי R26-EYFP, מבוסס עלתיוג פלורסנט שלהם בתור העכבר הזה, והיה תרבותי להקים שורות תאים 17. ניתוח proteomic של תאים אלה מותר לצורך זיהוי של גורמים מופרשים mesenchyme הלבלב עם היכולת לקדם אבות לבלב נגזר hESC 17. בנוסף, אנו השתמשנו בשיטת בידוד תא זה לטהר תאי mesenchymal מרקמות לבלב מבוגרים עבור ביטוי גני מיצוי RNA ניתוח 17. לכן, שיטה זו יכולה לשמש כדי לזהות גנים וחלבונים שהביעו mesenchyme הלבלב, עם היכולת לתמוך בפיתוח תאי לבלב.
תאי mesenchymal לבלב הוצגו עוד לשחק תפקיד tumorigenesis לבלב. PDAC מאופיין ההיווצרות של stroma desmoplastic עשיר-פיברובלסטים מורכבים פיברובלסטים, תאי מערכת חיסון, ECM 27. בעוד stroma היה נהוג לחשוב כדי לקדם את הפיתוח של רביםסוגים של סרטן, זה הוצג לרסן התקדמות PDAC 15, 16, 28. הדבר מצביע על כך רכיבים של stroma הלבלב להפריש גורמים המעכבים tumorigenesis. יתר על כן, שינויים בהרכב הסלולר stroma וכן פנוטיפ תא יכולים ביסוד השפיעו על תאי אפיתל 15, 16, 28. השיטה המתוארת כאן ולכן יכול לסייע באפיון תאים מסוגים שונים שמרכיבים stroma PDAC לעומת רקמת לבלב בריא. זה היה עוד יותר את הטיהור של סוגי תאי סטרומה השונים לאפיין שינויים פוטנציאליים פרופילי ביטוי הגנים שלהם במהלך התקדמות PDAC. עם זאת, בשל שינויים בהרכב ECM לבלב במהלך tumorigenesis 27, התאמות של הפרמטרים לעיכול רקמה, כגון הכללת additional סוגי collagenase או הגדלת זמן הדגירה, ייתכן שתידרש.
The authors have nothing to disclose.
The authors thank Adi Sasson for the technical assistance and Helen Guez for the critical reading of the manuscript. This work was supported by European Research Council starting grant no. 336204.
Collagenase P | Roche | 11213865001 | |
DNase | Sigma-Aldrich | D5025-15KU | The effective units should be at least 2000 unitz/ml protein |
Hanks’ Balanced Salt solution (HBSS) | Sigma-Aldrich | H6648 | |
Fetal Bovine Serum (FBS) | Biological Industries | 04-127-1A | |
EDTA | Biological Industries | 01-862-1A | |
Sodium Azide | Sigma-Aldrich | S2002 | |
Goat IgG serum | Sigma-Aldrich | G9023 | |
DAPI | Sigma-Aldrich | D9542 | |
RNAse inhibitor | Invitrogen | N8080119 | |
Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM) | Invitrogen | 11965092 | |
L-Glutamine | Biological Industries | 03-020-1B | |
Penicillin-streptomycin | Biological Industries | 03-031-1B | |
Dulbecco’s Phosphate Buffered Saline (PBS) | Sigma-Aldrich | D8537 | Without Calcium Chloride and Magnesium Chloride |
1.5 ml tubes | Sarstedt | 72 690 | |
15 ml conical tube | Corning | 430052 | |
Round Bottom Polystyrene 5 ml tube | Corning | 352008 | FACS tube'. Make sure tube is compatible with the flow cytomter to be used, as there are slight differences in required tubes between brands |
5ml tube with 35 μm cell strainer Snap Cap | Corning | 352235 | FACS tube' |
70 μm cell strainer | Miltenyi Biotec | 130-098-462 | |
Heating block with agitation | Eppendorf | ThermoMixer C | |
Centrifuge | ThermoFisher | Heraeus Megafuge 40R | |
Steromicroscope | Nikon | SMZ 745 | |
Cell sorter | BD Biosciences | FACSAria IIu | |
flow cytometer | Beckman Coulter | Gallios |