This protocol describes the isolation of pig adipose-derived stem cells (pADSC) from subcutaneous adipose tissues with examination of multipotency. The multipotent pADSC are used to delineate processes of adipocyte differentiation and study transdifferentiation into multiple cell lineages of mesodermal mesenchyme or further lineages of ectoderm and endoderm for regenerative studies.
Obesity is an unconstrained worldwide epidemic. Unraveling molecular controls in adipose tissue development holds promise to treat obesity or diabetes. Although numerous immortalized adipogenic cell lines have been established, adipose-derived stem cells from the stromal vascular fraction of subcutaneous white adipose tissues provide a reliable cellular system ex vivo much closer to adipose development in vivo. Pig adipose-derived stem cells (pADSC) are isolated from 7- to 9-day old piglets. The dorsal white fat depot of porcine subcutaneous adipose tissues is sliced, minced and collagenase digested. These pADSC exhibit strong potential to differentiate into adipocytes. Moreover, the pADSC also possess multipotency, assessed by selective stem cell markers, to differentiate into various mesenchymal cell types including adipocytes, osteocytes, and chondrocytes. These pADSC can be used for clarification of molecular switches in regulating classical adipocyte differentiation or in direction to other mesenchymal cell types of mesodermal origin. Furthermore, extended lineages into cells of ectodermal and endodermal origin have recently been achieved. Therefore, pADSC derived in this protocol provide an abundant and assessable source of adult mesenchymal stem cells with full multipotency for studying adipose development and application to tissue engineering of regenerative medicine.
肥胖,目前人口在美国,与身体质量指数的约30%,比30,已经成为一个普遍的世界性的现象1。肥胖容易导致并发症包括心血管疾病,2型糖尿病和癌症2-4。因此,对付肥胖是一个重要的优先事项。肥胖是由脂肪组织的大规模扩张显现出来,是由于过多的食物消费,并在现代社会久坐不动的生活方式。因此,破译脂肪形成和脂肪生成的转录调控可能有希望来治疗肥胖或糖尿病5。
在3T3-L1,3T3-F442A和其它小鼠成脂细胞系已应用于脂肪组织发育过程中,研究脂肪生成或脂肪生成。但是,也有在体外细胞系和动物体内 6之间的调节机制的一些差异。原发性脂肪DERIVED干细胞(ADSC)中的基质血管细胞级分可以直接从白色脂肪组织中分离和诱导分化。 ADSC分化为脂肪细胞很可能概括在脂肪组织发育脂肪形成和脂肪生成的体内 7的过程。
猪在脂肪组织发育研究脂肪形成和脂肪生成一个合适的动物模型。我们以前的猪的研究8-10表明,固醇调节元件结合转录因子1C(SREBP1c),已知调节脂肪生成脂肪酸合酶的转录的重要转录因子的表达,由多不饱和脂肪酸(PUFA)中的猪肝脏抑制和脂肪组织。猪SREBP1c由多不饱和脂肪酸在体内和体外降低的表达是类似的其他物种,例如人类和小鼠11-13。 在体外 ,这些猪的研究主要在差异从猪ADSC(pADSC)衍生erentiated脂肪细胞。因此,pADSC这种初级细胞培养可用于充当可靠的蜂窝系统来研究脂肪组织发育或其它干细胞的应用。
注意:此方法已经建立,并在研究中使用先前报道的来自这个实验室14-17;随着时间的推移的方法进行了修改。使用60g的猪皮下脂肪组织的平均从一个仔猪(7-9天龄)与6孔组织培养板中接种,进行当前过程。在RT,除非另有指定进行的所有过程。所有动物实验的机构动物护理和使用委员会(IACUC)在台大批准。
1.准备中消化
2.解剖皮下脂肪组织从猪
从猪背部皮下脂肪组织图1.用于pADSC的隔离定制的限幅器。解剖的脂肪组织组成附着皮肤层的脂肪层。切片机需要切片脂肪层约为1毫米厚与避免过度切片进入皮肤层。从左至右依次为:切片持有人,切片机垫,碳钢切片机刀片,和螺丝。切片机刀片插入片架和组装时切片垫之间。 请点击此处查看该图的放大版本。
从间质血管分数pADSC的3集
4.识别干细胞表面流式细胞仪pADSC的标记
5.分化pADSC的成脂肪细胞,骨细胞和软骨细胞
6.有区别的脂肪细胞,Osteocy染色TES和软骨细胞
从猪背部皮下脂肪来源的pADSC接种在培养板或菜肴和图2中所示。从基质血管级分得到的pADSC的形态类似于小鼠或人的ADSC。播种后二十四小时,汇合pADSC附着并具有扩大的成纤维细胞样形态( 图2A)。该pADSC将在72小时内成为融合,并准备脂肪细胞或其他间质型分化( 图2B)。 pADSC呈现后化学诱导和成熟脂肪细胞可以分化后第9天观察到表示成脂分化( 图2C)的pADSCs超过90%的强生脂潜力。
为了解决这个协议衍生pADSC的特点,pADSC的表面标志物用流式细胞仪肛门评估ysis。正如图3所示,对于间充质干细胞,包括CD29,CD44,CD90和MHC I(或HLAⅠ)表面标记,高表达。负的表面标志物,如CD4A,CD31,CD45和MHC II类(或HLA II)为在协议( 图3)衍生pADSC几乎检测不到。这些结果表明,没有显著内皮或造血干细胞污染,包括骨髓或淋巴祖这些pADSC展览间质型干细胞的特性。
为了进一步证实pADSC代表间质干细胞,pADSC的多能进行了检查由分化成脂肪细胞,骨细胞和软骨细胞。这些脂肪细胞,骨细胞和软骨细胞被特定染料,油红O,茜素红S,和甲苯胺蓝0,分别( 图4)染色。这些数据表明,该协议生成pADSC所保留亩ltipotency以饱满的特点类似间充质祖细胞类型。
图2.从猪背膘区域pADSC形态。(A)亚汇合pADSC坚持和之后在6孔培养板24小时接种扩大。 (B)的pADSC成为后在6孔培养板72小时接种汇合。之后,从pADSC成脂分化9天的观察(C)成熟的脂肪细胞。图片拍摄于用相差显微镜放大100倍。 请点击此处查看该图的放大版本。
图3.干细胞的鉴定为pADSC表面标记。1×10 pADSC 5与特异性抗体反应,并通过流式细胞仪分析干细胞标记物进行分析。数字表示与未染色的对照相比染色的细胞中的人口(红色)的百分率。 x轴表示相对荧光强度。 Y轴代表细胞群体。 请点击此处查看该图的放大版本。
图4. pADSC的pADSC。多能的多向分化被分化成pADSC(A)脂肪细胞,(B)骨(C)确定软骨细胞和代表性的染料,分别油红O,茜素红和甲苯胺蓝0,染色。伊玛GES采取在(A)100×(B)200×,用相差显微镜(C)放大100倍,分别为。 请点击此处查看该图的放大版本。
在这里,我们提出了一个可靠的蜂窝系统来研究pADSC的原代培养脂肪组织发育。相比其他永生化细胞系,这种方法提供了一种方便的方法以分离大量可用于研究脂肪细胞或体内的相关动物发展的其他间充质细胞谱系的分化过程的高品质的成人间充质干细胞。在这个协议中的临界改性步骤是,我们使用的是7到9日龄小猪因为它很容易相比较旧的猪来处理小仔猪和类似的其他物种19,20,产量和pADSC的多能派生pADSC作为猪的年龄21降低。
潜在的干细胞的来源包括胚胎干细胞(ESC),诱导多能干细胞(IPSC)和出生后的成体干细胞。 ADSC的约束,列为成人多能干细胞,是成体干细胞的多能在区分不同谱系相对有限与ESC和iPSC的比较。然而,关于的iPSC的ESC和致癌性衍生的伦理问题制约ESC和iPSC的22,23的应用。因此,许多研究者都集中在成体干细胞,努力提高多能性。成人间充质干细胞(MSC),这早已进行了研究,其中最常见的原因是骨髓来源的间质干细胞24。然而,收获的骨髓被认为是一个比较痛苦的过程。另一个值得关注的是,干细胞从骨髓的产率有限。骨髓抽吸收率每ml 6×10 6个有核细胞的平均值,和MSC仅代表所有有核细胞的0.001〜0.01%。考虑到这些缺点后,ADSC建议作为那么突兀源获得多能干细胞25,26。
在regenera利用ADSC的限制略去药依赖,对细胞的产量和质量在很大程度上。因此,使用猪在这个协议中隔离ADSC的意义在于获得高质量的成人干细胞量大。猪是代表,因为物种间27-30可比器官大小和许多生理生化相似之处人类有益的动物模型。从商业公司获取hADSC是昂贵的,在许多情况下,细胞已被操纵,传代或冻存。获取人类临床样品是比较困难的,因为伦理问题和生产ADSC的是有限的。我们得出胶原酶消化后,每克脂肪约6×10 5 hADSC。用100g女性乳房的脂肪组织(平均取样),共6×10 7个细胞的可收获。使用单个鼠标,收率更为有限。共1×10 6个细胞可以从0.4克皮下鼠标我的收获从成年小鼠FVB的双腿nguinal脂肪组织(6-8周龄)。然而在一个单独的猪(7-9天龄),共2×10 8个细胞可以容易地由60得自背侧脂肪库获得皮下脂肪组织的收集。在这个协议产生的pADSC有充分的间充质型多能和适当的间充质干细胞标志物。因此,pADSC是有利的源获得大量的成体干细胞,而不会影响干细胞质量。
pADSC的应用并不限于破译脂肪细胞分化,包括脂肪形成和脂肪生成。最近,ADSC已成为干细胞在再生医学22,31,32领域的普遍来源。相比其他干细胞来源,ADSC保留的是方便和丰富的得天独厚的优势,以及其强大的多能已被证明是干细胞治疗和组织Ë一个有前途的来源ngineering 22,33,34。脂肪组织容易获得,使ADSC最少的侵入途径获得多能祖细胞之一。最近,我们分化pADSC成葡萄糖反应性的胰岛素分泌簇,表明pADSC不限于间叶分化(未公布的数据)。其他人也已经证明,ADSC可以分化成来自其它胚层衍生的许多细胞类型如内胚肝细胞(从hADSC 35或pADSC 36)或外胚层神经元(从hADSC 37或pADSC 38)。因此,pADSC可以通过引导细胞发散分化过程以产生期望的谱系用于高通量药物或生物材料筛选。因此,在这个协议衍生pADSC对再生医学研究,干细胞治疗和组织移植的潜在应用。
The authors have nothing to disclose.
作者想表达感谢所有实验室成员的广泛讨论和技术,该协议支持。在实验室进行的研究是由来自科技部的资金支持(MOST 103-2314-B-002-126和MOST 102-2313-B-002-026-MY3)和从目标赠款一流大学计划国立大学,台湾(104R350144)。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Reagents | |||
Collagenase, Type II | Sigma-Aldrich | C6885 | |
DMEM, high glucose, pyruvate | Life Technologies | 11995-040 | |
DMEM/F-12, HEPES | Life Technologies | 11330-032 | |
Fetal Bovine Serum (FBS) | Biological Industries | 04-001-1 | |
Penicillin-Streptomycin-Amphotericin B (P/S/A) solution | Biological Industries | 03-033-1 | For antibiotics and antimycotic usage |
αMEM, no nucleosides | Life Technologies | 12561-049 | |
ACK lysis buffer | Life Technologies | A10492-01 | |
Trypsin-EDTA (0.25%), phenol red | Life Technologies | 25200072 | |
CD4a-PE | Sigma-Aldrich | SAB4700063 | |
CD29-PE | Sigma-Aldrich | SAB4700398 | |
CD31-PE | Sigma-Aldrich | SAB4700467 | |
CD44-PE | Sigma-Aldrich | SAB4700183 | |
CD45-PE | Sigma-Aldrich | SAB4700483 | |
CD90-PE | Sigma-Aldrich | SAB4700686 | |
HLA Class I-PE (MHC I) | Sigma-Aldrich | SAB4700640 | |
HLA-DR-PE (MHC II) | Sigma-Aldrich | SAB4700662 | |
Insulin | Sigma-Aldrich | I9278 | |
3,3',5-Triiodo-L-thyronine (T3) | Sigma-Aldrich | T6397 | |
Transferrin | Sigma-Aldrich | T2036 | |
3-isobutyl-1-methylxanthine (IBMX) | Sigma-Aldrich | I7018 | |
Dexamethasone | Sigma-Aldrich | D4902 | |
Rosiglitazone | Cayman | 71740 | |
β-Glycerophosphate | Sigma-Aldrich | G9422 | |
2-Phospho-L-ascorbic acid | Sigma-Aldrich | 49752 | |
TGFB1 Recombinant Human Protein | R&D Systems | 240-B-002 | |
Oil Red O | Sigma-Aldrich | O0625 | |
Alizarin Red S | Sigma-Aldrich | A5533 | |
Toluidine Blue O | Sigma-Aldrich | 198161 | |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Equipment | |||
Carbon Steel Blades | Thomas Scientific | 6727C18 | |
Falcon 100 µm cell strainer | Corning | 352360 | |
Falcon 6-well plate | Corning | 353046 | |
Falcon 100 mm dish | Corning | 353003 |
请求许可使用此 JoVE 文章的文本或图形
请求许可探索更多文章
This article has been published
Video Coming Soon
版权所属 © 2025 MyJoVE 公司版权所有,本公司不涉及任何医疗业务和医疗服务。