Aqui, nós descrevemos um processo para o isolamento de células no microambiente pâncreas do rato a partir de tecido embrionário, neonatal e adulto, incidindo sobre o isolamento de células do mesênquima. Este método permite que perfis de expressão gênica celular e secreção de proteínas, a fim de elucidar os sinais extrínsecos que regulam o desenvolvimento pâncreas, função e tumorigênese.
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.
homeostase energética e a digestão dos alimentos em mamíferos depende da função pancreática adequada. O pâncreas adulto é composto de dois compartimentos principais celulares: o exócrina e endócrina. Células exócrinas, incluindo as células acinares que produzem e segregam enzimas digestivas e as células do dueto que transportam estas enzimas para o intestino, englobam mais de 80% da massa total de 1 pancreático. Células endócrinas, que incluem células beta produtoras de insulina e células alfa produtoras de glucagon, são organizadas nas ilhotas de Langerhans que são incorporados no tecido exócrina e secretam hormônios para regular os níveis de glicose no sangue 2.
Células pancreáticas adquirir seu destino diferenciado através de uma altamente regulada, processo de várias etapas 3. As evidências sugerem que as pistas extrínsecos fornecidas por neuronal, endoteliais e células mesenquimais guiar a diferenciação e proliferação de células do pâncreas em tele embrião 3, 4, 5. Um exemplo é o requisito da aorta para a especificação de precursores pancreáticas primeiros 6. Mais tarde no desenvolvimento, as células endoteliais foram mostrado desempenhar um papel central no desenvolvimento de ambas as células endócrinas e exócrinas pancreáticas e para promover a diferenciação das células beta 4, 6, 7. As células mesenquimais foram mostrados para suportar a sobrevivência e a expansão de células progenitoras comuns pancreáticas, principalmente através da secreção do factor de crescimento FGF10 8, 9. Temos ainda mostrado que estas células apoiar a proliferação de precursores exócrinas e endócrinas, bem como de células diferenciadas incluindo células acinares (e beta) no pâncreas embrionário 5. Recentemente, células mesenquimais foram maismostrado para regular a diferenciação de células endócrinas 10.
No adulto, a função de células beta e de massa foram mostrados para depender de células no seu microambiente, incluindo neuronal, imunológico, e células endoteliais, pericitos, bem como 11, 12, 13. Durante lesão, células endoteliais foram mostrados para recrutar células imunes para o pâncreas a promover a replicação das células beta 13. As células endoteliais foram ainda mostrado para produzir componentes de matriz extracelular (ECM) para apoiar a expressão da insulina e da célula beta função 14. Recentemente, demonstrou a necessidade de pericitos das ilhotas para a função das células beta 11. Por fim, as células do estroma pancreático foram mostrados para regular a progressão do adenocarcinoma ductal pancreático (PDAC) 15, 16. No entanto, o identidade de pistas extrínsecos que orientam o desenvolvimento do pâncreas, função e tumorigênese são em grande parte desconhecido.
Identificando sinais fornecidos por células do microambiente do pâncreas requer a caracterização dos genes e proteínas expressas por estas células. Isso depende de isolar essas células do pâncreas, a fim de realizar a expressão de genes e análises proteomic e / ou sobre o estabelecimento de linhas celulares. Aqui, propõe-se um método para isolar as células mesenquimais do microambiente pâncreas através da utilização de células de tecido a digestão enzimática e activada por fluorescência (FACS) de células quer imunofluorescência marcados ou células que expressam proteínas fluorescentes. Este protocolo foi realizada com sucesso para isolar e analisar proteína fluorescente amarela (YFP) -expressing células mesenquimais do embrionário, neonatal e adulto pâncreas 5, 17.
Aqui, nós descrevemos um método para isolar e analisar as células do microambiente pancreático. Este método pode ser utilizado para isolar células mesenquimais do tecido pancreático embrionário e adulto. Além disso, temos utilizado com sucesso este protocolo para isolar as células endoteliais do adulto e pâncreas neonatal 5, 17. No entanto, pode não ser adequado para a obtenção de uma suspensão de uma única célula reprodutível de células epiteliais pancreáticas (protocolos alternativos são descritos nas referências 18, 23, e 24). Usando este método, as células marcadas fluorescentemente, quer expressando proteínas fluorescentes ou imunocoradas para marcadores de superfície, podem ser purificados por FACS ou analisados por citometria de fluxo. ARN pode ser extraído a partir de células purificadas ao perfil seu padrão de expressão do gene. Alternativamente, as células purificadas podem ser cultivadas para estabelecer uma linha de células para análise proteomic subsequente. Este método permitirá a caracterização de factores expressed pelo microambiente pâncreas, que regem a sua organogênese, fisiologia e fisiopatologia.
O mesênquima pancreático suporta organogênese tecido, promovendo a proliferação de precursores e células diferenciadas 5, 9. Estas células foram mostrados para apoiar a expansão de células estaminais embrionárias humanas (hESC) -derived progenitores pancreáticas 17, 25, 26. Portanto, delineando a identidade de factores mesenquimais embrionárias facilitaria esforços actuais para a geração de células beta produtoras de insulina a partir de células induzidas e hESCs pluripotentes estaminais (IPSCs) como uma cura potencial para a diabetes. estudos genéticos de ratinho permitiu a identificação de factores de crescimento, tais como o FGF10, que são produzidos pelo mesênquima para promover a expansão epitélio pancreático durante as fases iniciais do desenvolvimento do pâncreas3, 9. Com o objetivo de identificar fatores adicionais expressos no mesênquima embrionário, foram isoladas destas células usando microdissection capturou-laser, extraído seu RNA, e realizada análise de expressão gênica 26. No entanto, além de ser intensa de trabalho, este método baseia-se na identificação de células com base nas suas características morfológicas, o que restringe a sua utilização para fases do desenvolvimento antes da ramificação do epitélio para o mesênquima envolvente (isto é, E12.5). Para caracterizar células mesenquimais em fases posteriores de desenvolvimento, foi utilizado o método descrito aqui 5, 17.
Nós utilizado este método para analisar a expressão de marcadores de superfície por mesênquima pancreático neonatal 5. Além disso, as células mesenquimais foram isoladas a partir de tecido de pâncreas embrionário e neonatal de Nkx3.2 -Cre; ratinhos R26-EYFP, com base emsua marcação fluorescente nesta linha do rato, e foram cultivadas para estabelecer linhas de células 17. A análise de proteómica destas células permitiu a identificação de factores secretados pelo mesênquima pancreática com a capacidade de promover pancreáticas progenitores derivados de células estaminais embrionárias humanas 17. Nós ainda utilizado este método de isolamento de células para purificar células mesenquimais a partir de tecidos pancreáticos adultos para a extração de RNA e expressão gênica análise 17. Por conseguinte, este método pode ser usado para identificar genes e proteínas expressas pelo mesênquima pâncreas, com a capacidade para suportar o desenvolvimento de células do pâncreas.
células mesenquimais do pâncreas foram ainda mostrado desempenhar um papel na tumorigénese pâncreas. PDAC é caracterizada pela formação de um estroma desmoplástico rica em fibroblastos constituído por fibroblastos, células do sistema imunológico, e 27 ECM. Enquanto o estroma foi pensado para promover o desenvolvimento de muitostipos de cancro, foi mostrado para conter progressão PDAC 15, 16, 28. Isto sugere que os componentes do estroma pâncreas segregam factores que inibem a tumorigénese. Além disso, as alterações na composição celular do estroma, bem como no fenótipo celular podem estar subjacentes a seu efeito sobre as células epiteliais 15, 16, 28. O método aqui descrito pode, por conseguinte, ajudar na caracterização dos diferentes tipos de células que compõem um estroma PDAC, em comparação com o tecido do pâncreas saudável. Seria ainda permitir a purificação de diferentes tipos de células do estroma para caracterizar as alterações potenciais nos seus perfis de expressão de genes durante a progressão PDAC. No entanto, devido a mudanças na composição da ECM pancreática durante 27 tumorigénese, os ajustes dos parâmetros de digestão do tecido, tais como a inclusão de additional tipos de colagenase ou aumentando o tempo de incubação, pode ser necessária.
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 |