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Method Article
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このプロトコルは、特別な静脈内カテーテル、標準化された滅菌使い捨てチューブ、リアルタイムモニタリングによって補完される温度制御、および単離された初代ラット肝細胞の生存率、収量、および機能性の一貫性を改善するための2段階コラゲナーゼ灌流手順のための警報システムの使用を詳述する。
初代肝細胞は、肝疾患の基礎研究や インビトロでの毒性試験に広く用いられている。原発性肝細胞単離のための2段階のコラゲナーゼ灌流手順は、特に門脈カニューレにおいて技術的に困難である。この手順はまた、灌流セットアップの組み立て、最適化、またはメンテナンスの困難さのために、時折汚染および灌流条件の変動を起こしやすい。ここでは、多パラメータ灌流制御による改善された2段階コラゲナーゼ灌流手順のための詳細なプロトコールが提示される。初代ラット肝細胞は、手順の重要なステップで必要な技術的予防措置を講じ、特別な静脈内カテーテル、標準化された滅菌使い捨てチューブ、温度制御、およびリアルタイム監視および警報システムの採用を通じて、操作上の困難さを軽減し、灌流パラメータの変動性を緩和することによって、首尾よく確実に単離された。単離された初代ラット肝細胞は、一貫して高い細胞生存率(85%〜95%)、収量(ラット200〜300gあたり2〜5 x108 細胞)および機能性(アルブミン、尿素およびCYP活性)を示す。この手順は、無菌動作を保証するために層流フードにセットアップするのに十分コンパクトな統合灌流システムによって補完された。
初代肝細胞は、肝臓関連の基礎研究、疾患治療、薬物検査などの応用のための重要なツールです。初代肝細胞単離のための現在のゴールドスタンダードは、1970年代にSeglenによって導入された2段階のコラゲナーゼ灌流手順1,2,3である4。しかし、この手順は技術的に困難であり、初心者の外科医によって実行されると高い失敗率を有する。灌流が成功したと考えられる場合でも、単離間で肝細胞の生存率(典型的には60%〜95%)および収量(ラット200〜300gあたり0.5〜5 x108)の劇的な差が観察され得る。これは、下流の実験の品質と規模に影響します。技術的な手順とは別に、市販またはカスタムビルドのいずれかの分離に使用される灌流セットアップが、寄与する要因です。灌流セットアップの組み立て、最適化、およびメンテナンスに注意する必要があります。このプロトコールの目的は、2段階のコラゲナーゼ灌流手順の技術的手順および灌流セットアップの多パラメータ灌流制御を通じて、初代ラット肝細胞の単離間の成功率および安定性を改善することである。
技術的な側面から、手順で最も困難なステップは、門脈カニューレーションです。他のステップに関しては、良い習慣が観察され、一般的な予防措置が取られれば、分離の安定性を改善することができる。したがって、各ステップの推論を理解することは、外科医が処置中に起こり得る様々な変数に応答することができるように重要である。
ラットおよびマウスからの肝細胞および肝臓非実質細胞の単離のための様々なプロトコールが1、2、5、6、7、8、9公開されている。これらのプロトコルで使用される灌流セットアップには、灌流チューブの再利用、温度制御の問題、灌流パラメータの日常的な最適化の必要性、および/または門脈カニューレのための不適切なタイプの静脈内(IV)カテーテルの使用など、いくつかの欠点があった。灌流チューブの再利用は、特にチューブが適切に洗浄および消毒されていない場合、汚染の可能性を高めます。日常的な交換なしでチューブを再利用すると、灌流セットアップは、漏れやすいチューブやコネクタ、詰まったバブルトラップ、くびれたチューブなどの問題にさらされ、そのすべてが灌流液の圧力と流量を大幅に低下させ、肝臓消化効率に影響を与えます。温度制御のためのいくつかのセットアップで一定の熱源がなければ、事前に温められた緩衝液は時間の経過とともに冷却され、コラゲナーゼ活性および消化が低くなる。他のセットアップでは、水循環器に接続されたジャケット付きガラスコンデンサーを使用してバッファーを温めますが、かさばり、慎重な清掃が必要です。カテーテルから出るバッファーの温度、圧力、流量を測定し、最適化してから、安定した灌流状態を確保する必要があります。最適化後でさえ、パラメータはオペレータの行動のために単離中に途中で変化し、それによって最適でない灌流および消化につながる可能性がある。ほとんどのタイプのIVカテーテルは、カニューレ中の連続灌流を許さないため、門脈カニューレには適していません。彼らは、カニューレが成功したときに外科医に直ちに通知することはできません。さらに、軟部カテーテルに門脈を変形させずに固定することは困難である。
ここでは、標準化された使い捨て滅菌チューブ、正確で安定した温度制御のためのシリコーンヒータージャケット、データストレージと管理を備えたリアルタイム監視および警報システム、およびカニューレーション中に門脈を穿刺しながら連続灌流を可能にする特別なIVカテーテルを使用して、これらの問題に対処します。私たちの知る限りでは、私たちはこれらすべての機能をコンパクトな統合灌流システム(IPS)に組み合わせた最初のグループであり、ポータブル性が高く、層流フードに収まり、無菌動作を保証します。
すべての手順と動物の飼育は、シンガポール国立大学の施設動物ケアおよび使用委員会(IACUC)の要件に従って、プロトコル番号R15-0027およびR19-0669の下で実施されました。
1. 溶液および手術器具の調製
2. IPS のセットアップ ( 図 1 を参照)
図 2: セルフテスト インターフェイス。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図 3: 操作インターフェイス。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図 4: ファイル名とユーザー名の入力を求めるポップアップ ウィンドウを表示します。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
3. 動物の手続き
4.肝臓の灌流と消化
5. 肝細胞の単離
肝細胞培養
外科医は、肝臓の灌流がスムーズに進んでいるかどうかは、特定のステップの後に結果を観察することによって知ることができます。最初の結果は、カニューレ、肝外膜IVCの切断、および灌流流量の回復時に観察することができる。肝臓は、その体積を維持しながら、濃い赤から茶色に完全に色を変えたはずです。肝臓がわずかに収縮して見え、赤みがかった色合いまたは赤みの斑点がある?...
一般的に2段階のコラゲナーゼ灌流手順について観察することが特に重要であるいくつかの点がある。まず、肝臓を切除する際には特別な注意を払わなければなりません。内容物の漏れが細菌汚染につながるため、胃腸管が損傷していないことを確認してください。さらに、動物の処置中に肝臓の表面を覆うグリッソンのカプセルを損傷しないでください。涙液が十分に大きい場合、それはコ...
Zhou YanとHanry Yuは、統合灌流システムを製造および販売するVasinfuseの株式を保有しているため、競合する利益を宣言します。Hanry Yuは、Histoindex、Invitrocue、Osteopore、Pishon Biomedical、Ants Innovate、Synally Futuristechの株式を保有しており、ここで報告された情報と競合する利害関係はありません。
この作業は、MOE ARC (MOE2017-T2-1-149) によって部分的にサポートされています。NUHS Innovation Seed Grant 2017 (NUHSRO/2017/051/InnovSeed/02);シンガポール機械生物学研究所 (R-714-106-004-135);科学技術研究機構(A*STAR)(プロジェクト番号IAF-PP H18/01/a0/014、IAF-PP H18/01/a0/K14およびMedCaP-LOA-18-02)がHanry Yuに資金提供されました。Ng Chan Wayはシンガポール国立大学の研究者です。シンガポール国立大学の共焦点顕微鏡ユニット&フローサイトメトリーユニットに、肝細胞純度分析における支援とアドバイスをいただいたことに感謝します。
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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