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Method Article
* 这些作者具有相同的贡献
该协议详细说明了使用特殊的静脉内导管,标准化的无菌一次性导管,通过实时监测补充的温度控制,以及用于两步胶原酶灌注手术的报警系统,以提高分离的原代大鼠肝细胞的活力,产量和功能的一致性。
原代肝细胞广泛用于肝病的基础研究和 体外毒性试验。用于原发性肝细胞分离的两步胶原酶灌注手术在技术上具有挑战性,特别是在门静脉插管术中。由于灌注装置的组装、优化或维护困难,该程序也容易偶尔受到污染和灌注条件的变化。在这里,提出了一个改进的两步胶原酶灌注程序与多参数灌注控制的详细方案。通过在手术的关键步骤采取必要的技术预防措施,并通过采用特殊的静脉导管,标准化的无菌一次性导管,温度控制和实时监测和报警系统,降低操作难度和减轻灌注参数的可变性,成功可靠地分离了原代大鼠肝细胞。分离的原代大鼠肝细胞始终表现出高细胞活力(85%-95%),产量(每200-300g大鼠2-5×108 个细胞)和功能(白蛋白,尿素和CYP活性)。该程序由一个集成的灌注系统补充,该系统足够紧凑,可以安装在层流罩中以确保无菌操作。
原代肝细胞是肝脏相关基础研究、疾病治疗和药物检测等应用的重要工具。目前原发性肝细胞分离的金标准是Seglen在20世纪70年代引入的两步胶原酶灌注程序1,2,3 4。然而,这种手术在技术上具有挑战性,并且由新手外科医生进行时失败率很高。即使认为灌注成功,在分离之间也可能观察到肝细胞活力(通常为60%-95%)和产量(每200-300g大鼠0.5-5×108)的巨大差异。这会影响下游实验的质量和规模。除了技术程序之外,用于隔离的灌注装置(无论是市售的还是定制的)也是一个促成因素。必须注意灌注装置的组装、优化和维护。该方案的目的是通过技术程序的多参数灌注控制和两步胶原酶灌注程序的灌注设置来提高原代大鼠肝细胞分离之间的成功率和稳定性。
从技术方面来看,该程序中最困难的步骤是门静脉插管。至于其他步骤,如果遵守良好做法并采取一般预防措施,则可以提高隔离的稳定性。因此,了解每个步骤的推理非常重要,以便外科医生可以对手术过程中可能发生的各种变量做出反应。
已经发表了从大鼠和小鼠中分离肝细胞和肝脏非实质细胞的各种方案1,2,5,6,7,8,9。这些方案中使用的灌注装置有几个缺点,包括重复使用灌注管,温度控制问题,需要常规优化灌注参数,和/或使用不合适的静脉内(IV)导管进行门静脉插管。灌注管的重复使用会增加污染的机会,特别是如果管子没有得到适当的清洁和消毒。在没有常规更换的情况下重复使用管道也会使灌注装置暴露于诸如管道或连接器泄漏,气泡阱塞和管道收缩等问题,所有这些都将大大降低灌注液压力和流速,从而影响肝脏消化效率。在某些温度控制设置中没有恒定的热源,预热缓冲液会随着时间的推移而冷却,导致胶原酶活性和消化率低。虽然其他设置使用连接到水循环器的夹套玻璃冷凝器来加热缓冲器,但它们体积庞大,需要仔细清洁。在分离开始之前,必须测量和优化离开导管的缓冲液的温度、压力和流速,以确保稳定的灌注条件。即使在优化后,由于操作员的行为,参数在隔离期间仍可能中途变化,从而导致灌注和消化欠佳。大多数类型的静脉导管不适合门静脉插管,因为它们不允许在插管期间连续灌注。当插管成功时,他们无法立即通知外科医生。此外,将门静脉固定在软导管上而不使其变形具有挑战性。
在这里,我们使用标准化的一次性无菌管,用于精确稳定温度控制的硅胶加热器夹套,具有数据存储和管理的实时监控和报警系统以及使用特殊的静脉导管来解决这些问题,该导管允许在插管期间刺穿门静脉的同时进行连续灌注。据我们所知,我们是第一个将所有这些功能组合成紧凑的集成灌注系统(IPS)的团队,使其高度便携,能够安装到层流罩中以确保无菌运行。
所有程序和动物收容均根据协议编号R15-0027和R19-0669根据新加坡国立大学机构动物护理和使用委员会(IACUC)的要求进行。
1. 溶液和手术器械的制备
2. 设置 IPS(请参阅 图 1)
图 2:自检界面。请单击此处查看此图的大图。
图 3:操作界面。请点击此处查看此图的大图。
图 4:提示输入文件名和用户名的弹出窗口。请单击此处查看此图的放大版本。
3. 动物程序
4. 肝脏灌注和消化
5. 肝细胞分离
6. 肝细胞培养
外科医生可以通过观察某些步骤后的结果来判断肝脏灌注是否顺利进行。第一个结果可以在插管,切割静脉IVC和恢复灌注流速时观察到。肝脏应该已经完全改变颜色从深红色到棕色,同时保持其体积。如果肝脏看起来略微放气,并有红色或红色斑点,则意味着灌注流速设置不正确(太低),或者门静脉没有正确插管。如果肝脏不仅变成棕色,而且变得臃肿和僵硬,则意味着流速设置不正确(太高?...
对于一般的两步胶原酶灌注手术,有几点特别重要。首先,切除肝脏时必须特别小心。确保胃肠道没有损坏,因为内容物的泄漏会导致细菌污染。此外,避免损坏Glisson的胶囊,该胶囊在动物手术过程中覆盖了肝脏表面。如果撕裂足够大,它可能允许分离的肝细胞过早释放到胶原酶缓冲液中。其次,胶原酶在确保良好的肝细胞活力的同时消化肝脏的能力可能因批号而异。使用的胶原酶量必须针对每...
周岩和Hanry Yu宣布了相互竞争的利益,因为他们持有Vasinfuse的股权,Vasinfuse生产和销售集成灌注系统。Hanry Yu持有Histoindex,Invitrocue,Osteopore,Pishon Biomedical,Ants Innovate和Synally Futuristech的股权,这些股权与此处报告的信息没有竞争利益。
这项工作部分得到了MOE ARC(MOE2017-T2-1-149)的支持;NUHS创新种子拨款2017 (NUHSRO/2017/051/InnovSeed/02);新加坡机械生物学研究所 (R-714-106-004-135);和生物工程和纳米技术研究所,生物医学研究理事会,科学,技术和研究机构(A * STAR)(项目编号IAF-PP H18 / 01 / a0 / 014,IAF-PP H18 / 01 / a0 / K14和MedCaP-LOA-18-02)资助Hanry Yu。Ng Chan Way是新加坡国立大学的研究学者。我们要感谢新加坡国立大学的共聚焦显微镜单元和流式细胞术单元在肝细胞纯度分析方面的帮助和建议。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Material/Equipment | |||
1 mL syringe | Nipro | ||
27G needle | Nipro | ||
Black braided silk non-absorbable, non-sterile surgical suture | Look | SP117 | |
Bochem 18/10 stainless steel forceps, sharp tip contain bent round tip | Bochem | 10333511 | |
Disposable Perfusion Set | Vasinfuse | BPF-112 | |
Floating circular 1.5 mL microcentrifuge tube rack | Sigma-Aldrich | R3133 | |
German Standard Tissue Forceps, Serrated / 1×2 teeth , 14.5cm | Walentech | ||
Greiner Cellstar aspirating pipette | Merck | GN710183 | |
Haemocytometer | |||
Integrated Perfusion System | Vasinfuse | IPS-001 | |
Iris Scissors curved, stainless, 11cm | Optimal Medical Products Pte Ltd | CVD | |
Light microscope with 10X lens | Olympus | ||
Mesh Sheet 100µM Nylon | Spectra-Teknic(s) Pte Ltd | 06630-75 | |
Operating Scissors, BL/BL, 13cm | Optimal Medical Products Pte Ltd | STR – BL/BL | |
Operating Scissors, SH/BL, 13cm | Optimal Medical Products Pte Ltd | STR – SH/BL | |
Reverse force hemostatic clip | Shanghai Jin Zhong Pte Ltd | XEC230 | |
Water bath | Grant | ||
Reagents/Chemicals | |||
10X Phosphate buffered saline (PBS) | Sigma-Aldrich | ||
Bovine serum albumin (BSA) | Sigma-Aldrich | A9056 | |
CaCl2·2H2O | Merck | 137101 | |
Collagenase Type IV | Gibco | 17104019 | |
Dexamethasone | TCI | D1961 | |
DMEM | Gibco | 31600-034 | |
Glutamax | Gibco | 35050061 | |
HEPES | Invitrogen | 11344-041 | |
Insulin | Sigma-Aldrich | 1-9278 | |
KCl | VWR | VWRC26764.298 | |
KH2PO4 | Sigma-Aldrich | P5379 | |
Linoleic acid | Sigma-Aldrich | L9530 | |
NaCl | Sigma-Aldrich | S5886 | |
NaHCO3 | Sigma-Aldrich | S8875 | |
NaOH | Merck | 106462 | |
Penicillin-Streptomycin | Sigma-Aldrich | P4333 | |
Type I bovine collagen | Advanced BioMatrix | 5005-100ml | |
William’s E Media | Sigma-Aldrich | W1878 |
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