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이 프로토콜은 murine islet isolation과 decellularized scaffold상의 seeding을 증명합니다. Scaffold-supported 랑게질을 streptozotocin (STZ) 유도 당뇨병 생쥐의 부고환 지방 패드에 이식 하였다. 아일 레트는 이식 부위에서 생존하고 고혈당 상태를 역전시켰다.
이 렛 이식은 제 1 형 당뇨병 치료에 효과적이라는 것이 임상 적으로 입증되었습니다. 그러나 현재의 간 이식 전략은 급성 전혈 반응을 일으켜 가난한 췌도 이식을 일으킬 수 있습니다. 여기, 우리는 당뇨병 마우스 모델에서 epididymal fat pad (EFP)와 같은 간외 이식 부위에서 랑게르한스 섬 이식을위한 강력한 프로토콜을보고합니다. C57BL / 6J 마우스에서 고 수율로 islet을 분리하고 정제하는 프로토콜과 decellularized scaffold (DCS)에 랑게르한스 섬을 뿌리고 당뇨병을 유발 한 동종 C57BL / 6J 마우스의 EFP 사이트에 이식하는 방법을 설명합니다 스트렙토 조 토신. 500 개의 랑게르한스를 함유 한 DCS 그래프트는 10 일 이내에 고혈당 상태를 역전 시켰으며, DCS가없는 자유로운 랑슐은 적어도 30 일을 필요로했다. 정상 혈당은 이식편이 외과 될 때까지 최대 3 개월 동안 유지되었다. 결론적으로, DCS는 섬의 생육을 tEFP의 extrahepatic site는 쉽게 추출 할 수 있으며 인공 지지체의 성공적인 생존을 위해 필요한 다른 이식 매개 변수뿐만 아니라 발판 재료를 조사하기위한 재현 가능하고 유용한 플랫폼을 제공 할 수 있습니다.
제 1 형 당뇨병 (T1D)은 췌도 세포가 면역계에 의해 제거되어 환자가 평생 동안 외인성 인슐린 주사에 의존하게하는자가 면역 내분비 장애입니다. 에드먼턴 프로토콜은 췌도 이식에 대한 임상 연구에서 획기적인 사건입니다. islets은 문맥을 통해 주입하고 intrahepatic 사이트 1에 이식했다. 그러나 기증자 섬의 부적절한 공급원과 빈약 한 섬나기 생식의 두 가지 주요 장애물은 섬 이주의 넓은 성공을 방해합니다 2 . 일반적으로 한 환자의 고혈당 상태를 되돌리기 위해 3 개의 사체 기증자에게서 섬을 수집해야합니다. 이것은 췌도 단리 절차의 낮은 수확량과 이식 후 췌도 소실로 인한 것입니다. 특히, 이식 후 랑게르한스 섬이 산소가 풍부한 혈액에서 목욕되었지만, 혈액과의 직접적인 접촉은 종종 즉시 혈액 매개 염증을 일으켰다독소의 심각한 손실을 초래할 수있는 IBMIR 반응 (IBMIR). 장기적으로 환자의 점심 손실이 임상 그룹에서 당뇨병 역전 률의 감소를 가져 왔으며 첫 해에는 90 %에 도달 할 수 있었고 2, 5 분의 30 %와 10 %로 감소했다고 생각됩니다 년 이식 후 각각 3 .
간외 부위에서의 이식편 이식은 간내 주입과 비교하여 이식 부위를보다 명확한 위치로 제한하면서 독소와 혈액의 직접 접촉을 줄이는 매력적인 전략이었다. 지난 몇 년 동안 신장 캡슐, 눈, 근육, 지방 패드 및 피하 공간에서 연구가 진행되어 이러한 부위의 섬이 살아남아 정상적인 혈당을 회복시킬 수 있음을 보여줍니다 4 . 또한이 부위의 섬은 검색이 가능하므로 생체 검사 또는 추가 교체 절차가 가능합니다. 외 이식그러므로 ites는 임상 이식 5에 대한 큰 가능성을 보여줍니다.
생체 재료 기반 인공 지지체 (scaffolds)는 세포 이식 및 조직 공학에 대해 집중적으로 연구되어왔다. 3 차원 (3D) 스캐 폴드는 일반적으로 다공성 구조를 포함하며 세포의 공간 구조 / 조직을 생성하기위한 세포 주형 또는 생체 활성 단서의 제어 된 방출을 제공하는 저장소로서 작용할 수있다. 스캐 폴드는 또한 EFP에서 이식하기 위해 폴리 (글리콜 라이드 -L- 락 티드) 6 , 폴리 (디메틸 실록산) 7 및 열가소성 폴리 우레탄 8 과 같은 고분자 재료로 제조되었습니다. 아일렛의 직접 이식에 비해, 지지체의 사용이 기계적 보호 모듈화를 제공 복막 캐비티 (9), (10)에 섬의 누설을 방지하여 섬 손실을 줄이는 것으로 밝혀졌다국소 염증 반응을 일으킨다. 공사장 공중 발판 따라서 이식 사이트 7에서 섬의 생착을 촉진하기 위해 개발 될 수있다.
이 연구에서는 DCS를 이용한 마우스 모델에서 실시한 EFP에서 췌도 이식의 패러다임을 입증하고자합니다. 세포 외 기질에서 유래 된 골격은 합성물에 비해 우수한 생체 적합성과보다 자연적인 다공성 구조로 인해 최근에 큰 관심을 끌고있다. 여기, 우리는 C57BL / 6J 생쥐에서 높은 수율로 췌장 islets을 얻기 위해 강력한 격리 프로토콜을 설명합니다. 소 심낭에서 처리 된 DCS에 랑게르한스 섬을 뿌리고 이식편을 동종 당뇨병 모델에서 EFP에 이식 하였다. 쥐에서 정상 혈당증은 10 일 이내에 달성되었고 이식 물 제거까지 100 일까지 유지되었다.
모든 실험은 북경 대학 기관 동물 관리 및 사용위원회 (IACUC, IACUC no. COE-LuoY-1)의 승인을 받았습니다.
1. 섬 격리
그림 1 : 콜라겐 분해 효소 용액으로 담관의 삽관과 췌장 관류를 보여주는 사진. ( A1 ) 담즙 덕트가 팽팽해질 때까지 십이지장을 당깁니다. (팽창 : 십이지장 표면의 삼각형, 유백색 영역, 담관 : 표면의 끈 같은 유백색 구조). ( B1 ) ampulla에서 담즙 덕트에 바늘을 삽입. ( C1 ) 효소 주입으로 췌장을 팽창시킨다. ( A2, B2 및 C2 ) 각각 A1, B1 및 C1에 표시된 절차의 카툰 이미지. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 2 : 캐 뉼레이션의 문제 해결. ( A1 ) 담관의 담관에 삽입 된 바늘 끝. ( A2 ) 효소 용액으로 채워진 덕트. ( B1 ) 담즙 관의 내강에 삽입 된 바늘과 청색 염료가 채워진 덕트. ( B2 ) 부적절한 주사로 인해 바늘은 담관 아래에 있으며 파란색 염료를 투여 한 후에는 팽창 된 캡슐 만 관찰됩니다. ( C1 ) 성공적인 췌장 삽입술은 췌장의 팽창에 의해 입증됩니다. ( C2 ) 부적절한 클램핑으로 인해 파란색 염료가 십이지장에 들어가 팽창을 일으 킵니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
2. 비계의 섬 문화
참고 : DCS는 약 79 %의 다공성, 약 0.6mm의 두께 및 12 ~ 300μm 범위의 기공 크기를 지니고 있습니다.
3. EFP 사이트에서이 렛 이식
현미경 지혈 클램프를 사용하여 수행 한 우리의 클램핑 방법은 봉합 결합 기술에 비해 간단하고 시간을 절약합니다. 6 마리의 쥐에서 1,200 개의 독도를 분리 및 정제하는 데 대략 4 시간이 걸렸습니다. 새롭게 단리 된 섬은 일반적으로 광학 현미경 ( 그림 3A ) 아래에 거친 주변을 가지고 있습니다. 섬이 격리 과정에서 회복되면 밝고 단단한 표정을 짓고 매끄러운 표면을 얻습니다. 그러나, 스트레스가 많은 격리는 여전히 세포 사멸을 유도하여 섬 표면의 세포를 박살낼 수 있으며, 건강에 해로운 섬은 종종 어두운 괴사 코어를 포함합니다 ( 그림 3B ). 우리는 5 마리의 마우스로부터 945 개의 랑게르한스 섬의 직경을 측정했다. 계산 된 평균 섬 랑 직경은 130.42 ± 41.75 ㎛ ( 도 3C )였다.
수령인의 면역을 피하려면 우리는 C57BL / 6J 마우스에서 동종 이식 수술을 시행했다. 일반적으로 EFP 부위에 500 개의 랑게르한스 DCS를 이식하여 프리 아일렛 그룹에서 관찰 된 30 일과 비교하여 10 일 이내에 고혈당을 역전시켰다. 정상 혈당치는 이식편을 회수 할 때까지 약 100 일 동안 유지되었습니다 ( 그림 3D ). 적재 된 랑게르한스섬은 DCS에 골고루 퍼지고 EFP에 의해 덮였다. islet-laden DCS는 또한 포셉을 사용하여 쉽게 처리 할 수 있습니다 ( 그림 3E 및 3F ). 조직 학적 연구에 따르면 60 일 동안 이식 한 후 EFP 조직과 DCS에 의해 고르게 분포 된 섬 세포가 혈관 재순환되고 둘러싸인 것으로 나타났습니다 ( 그림 3G ). 인슐린의 면역 염색은 섬의 성공적인 생착을 확인했다 ( 그림 3H ).
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그림 3 : EFP 사이트에 스캐 폴드 지원 랑게르한스 섬의 이식. ( A ) 쥐에서 분리 된 신선한 섬의 대표 그림. ( B ) Islets는 12 시간 동안 배양되었고, 죽은 세포는 섬 표면에서 떨어져 나왔다. 삽입 : 건강에 해로운 독도에는 암흑 괴사 성 코어가 있습니다. ( C ) 5 마우스에서 945 섬의 크기 분포. ( D ) DCS가 지원 된 랑게르한스 섬 (islet)과 자유 섬 (free islets)을 이식 한 당뇨병 쥐의 비 공복 혈당 수치. 검은 색 화살표는이 시점에서 이식편이 회수되었음을 나타냅니다. ( E ) 확산 EFP 조직의 표면에 랑게르한 발판의 전달을 보여주는 사진. ( F ) 랑게르한스 DCS의 대표적인 위상차 이미지. 인 세트 : 집게에 의해 개최 DCS의 광학 그림. ( G ) 대표 histological H 조 & 전자 이미지60 일 후에 DCS와 EFP로 둘러싸인 이식 된 섬. ( H ) DCS-지지 된 랑게르한스 섬의 면역 염색은 60 일 후에 체외 이식되었다. 스케일 바 = 150 μm (A, B), 100 μm (F), 500 μm (G) 및 25 μm (H). 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
췌장 관류 및 소화 시간은 랑게르한 수확량 및 품질에 영향을 미치는 두 가지 주요 매개 변수입니다. Moskalewski 먼저 다진 기니 돼지 췌장 11 소화 조게나 혼합물의 사용을보고 하였다. Lacy et al. 크게 섬 (12)을 수득 증가 췌장을 관류하는 덕트 시스템에 효소 주입을보고 하였다. 효소의 도관 관류보다 균일 소화 췌장 13 다진 소화에 비해 본래 큰 아일렛의 분리의 결과로, 췌장 효소 표면적의 최대 노출을 허용한다. 우리의 경험에서 담관의 성공적인 삽입과 전체 췌장의 재관류는 높은 랑게르한 수확량을위한 전제 조건이었다. 이것은 췌장의 꼬리 (맹장)가 실제로 십이지장에 가까운 췌장 조직에 비해 대부분의 섬을 포함하기 때문입니다. cannulate에는 두 가지 방법이 있습니다. 문헌에보고 된 담즙 관 : i) 효소가 십이지장 내로 침투하는 것을 막는 동안 간 부위에 바늘을 삽입하고 13 ) 14 ) 효소의 진입을 차단하면서 십이지장 가까이에 바늘을 삽입한다. 간 15 . 여기에서는 후자의 기술을 채택했는데 바늘을 구부리거나 마우스를 재 위치시킬 필요가 없습니다. 잘 훈련 된 연구원은 우리의 프로토콜을 따르는 경우 40 분 이내에 10 마리의 생쥐의 삽관을 수행 할 수 있습니다. 췌장의 소화 시간은 생쥐의 나이와 종에 따라 다릅니다. 과소 소화 췌장은 작은 섬을 생산하고 소화가되지 않은 췌장은 섬세포에 연결된 아세 나셀 세포를 가지고 있습니다. 따라서 건강한 독도의 높은 수확량을 얻기 위해 소화 시간을 최적화하는 것이 중요합니다.
STZ는 3 일 이내에 베타 세포를 특이 적으로 파괴하고 생쥐에서 당뇨병을 유발하는 항생 물질입니다ss = "xref"> 16. 복용량은 특정 마우스의 변형 및 연령에 따라 다르며 사전 실험을 통해 결정해야합니다. 우리의 지식으로 볼 때, C57BL / 6J 마우스는 Balb / C 마우스보다 적은 양의 STZ를 필요로합니다. STZ의 과다 복용은 심한 고혈당증을 일으키고 일주일 이내에 동물의 죽음을 초래할 수 있으며, 부적절한 STZ 투여는 당뇨병 발병률을 낮 춥니 다.
EFP는 고도로 혈관을 형성 한 조직이며 최소 침습적 절차를 통해 수술에 편리하게 접근 할 수 있습니다. EFP 로의 랑게르한스 이식은 일반적으로 쥐 모델에서 췌도 이식을위한 또 다른보고 된 사이트 인 신장 캡슐에 비해 더 쉽고 안전합니다. 특히, 신장은 필수 장기이며 취급하기에 섬세합니다. 독도의 이식이 실패하거나 동물이 수술에서 생존하지 못할 수 있습니다 4 . 생쥐의 EFPs도 인간의 omental 주머니와 유사합니다. EFP에서의 이식 연구는 우리의췌도 생존 / 기능에 대한 필수 조직 환경에 대한 이해뿐만 아니라 임상 이식 절차 개발을위한 토대 마련 17 .
이 연구에서 사용 된 DCS는 소 심낭에서 유래되었으며 주로 콜라겐으로 만들어졌다. 탈 셀화 된 물질은 면역 원성을 나타내지 않을 수 있으며 생체 내 에서만 경미한 염증 반응 을 유도 할 수 있습니다 18 . DCS의 구멍 안에 섬이 뿌려지면 비계는 기계적 보호를 제공하고 섬들이 서로 응집되는 것을 막아 섬의 괴사를 일으킬 수 있습니다. 독소를 포함하는 DCS 발판은 포셉을 사용하여 직접 처리 할 수 있으므로 이식편을 쉽게 옮길 수 있습니다. EFP 내에 골격 매립 또한 지지체 8 이식없이 자유 아일렛 달리 복막 내로 아일렛의 누설을 감소시켰다. 따라서 DCS는 distinc을 제공합니다.췌도 이식에 유리합니다.
저자는 공개 할 것이 없습니다.
저자는 Guellhao Biotech의 Wei Zhang에게 탈 세포 골격을 제공 해준 것에 감사드립니다. 우리는 도움이되는 토론을 위해 X홍 펭에게 감사드립니다. 이 연구는 중국 자연 과학 재단 (Project No.31322021)에 의해 재정적으로 지원되었습니다.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Dissecting scissor | Ningbo Medical | ||
Forceps | Ningbo Medical | ||
0.5 mm diameter wire mesh | Ningbo Medical | ||
70 μm cell strainer | Falcon | 352350 | |
Artery hemostatic clamp | Ningbo Medical | ||
Microscopic hemostatic clamp | Ningbo Medical | ||
Hemostatic forceps | Ningbo Medical | ||
Absorbable 6-0 PGLA sutures | JINHUAN | With needle | |
Wound clip | Ningbo Medical | ||
Cotton swab | Ningbo Medical | ||
Gauze | Ningbo Medical | ||
Sterile drapes | Ningbo Medical | ||
10mL syringe | JINGHUAN | ||
1 mL syringe | JINGHUAN | ||
27G intravenous needle | JINGHUAN | 0.45x15 RWSB | |
1.5 mL Eppendorf tube | Axygen | ||
15mL conical tube | Corning | 430791 | |
50mL conical tube | Corning | 430829 | |
35mm Non-treated Peri-dishes | Corning | 430588 | |
Transwell | Corning | 3422 | |
0.22 μm filter | Pall | PN4612 | |
10 mL serological pipet | Corning | 4488 | |
Pipet filler S1 | Thermo Scientific | 9501 | |
Pipette (2-20μL) | Axygen | AP-20 | AXYPETTM |
Dissecting microscope | Olympus | SZ61 | |
Centrifuge | Eppendorf | 5810R | |
Hank’s balanced salt solution | Gibco | C14175500CP | |
Collagenase P | Roche | COLLP-RO | |
Histopaque 1077 | Sigma | 10771 | |
RPMI 1640 | Gibco | 11879-20 | |
FBS | Gibco | 16000-044 | |
D-glucose | Gibco | A24940-01 | |
Glucose meter | Roche | ACCU-CHEK | |
Penicillin-streptomycin | Gibco | 15140-122 | |
Streptozotocin | Sigma | V900890 | VetecTM |
Chloral hydrate | J&K | C0073 | |
Sodium citrate | Sigma | 71497 | |
Citric acid | Sigma | C2404 | |
Iodophors | Ningbo Medical | ||
C57BL/6J, 10-12 weeks old | VitalRiver | Beijing, China | |
Decellularized scaffold | Guanhao Biotec | 131102 | Guangzhou, China |
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