The authors would like to thank Bethany Carboneau (Vanderbilt University) for critical reading of this manuscript. We also thank Anastasia Coldren (Vanderbilt University Medical Center Islet Procurement and Analysis Core) for islet isolations, and Dr. Alvin C. Powers (Vanderbilt University Medical Center) and Dr. David Jacobson (Vanderbilt University) for use of their centrifuge and tissue culture facility. This research involved use of the Islet Procurement and Analysis Core of the Vanderbilt Diabetes Research and Training Center supported by NIH grant DK20593. This work was supported by an American Heart Association Postdoctoral Fellowship (14POST20380262) to R.C.P., and grants from the Juvenile Diabetes Research Foundation (1-2011-592), and Department of Veterans Affairs (1BX00090-01A1) to M.A.G.

すべての手順は、承認され、ヴァンダービルト施設内動物管理使用委員会に従って行われました。 フルオロフォアで1ラベリングCOI（オプション） <ol><li>マイクロスフェアの貨物を可視化するために、このようなスクシンイミジルエステルまたはフルオレセイン誘導体として（タンパク質に、 例えば ）無料の第一級アミンと反応する蛍光色素を、選択してください。ジメチルスルホキシド（DMSO）200μlの中に蛍光体の（COIのモル数に対して）8倍速モル過剰に溶解します。 </li><li>再懸濁ビヒクル溶液中の800μlの最終容量（62.5 ngの/μlの最終濃度）までのCOI 50mgの。ビヒクル溶液はCOIのソースに依存して変化します。 注：典型的なビヒクル溶液は、リン酸緩衝生理食塩水（PBS）またはDMSOを含みます。 </li><li>ステップ1.1からフォア/ DMSO溶液のすべてを追加し、COIを懸濁します。ボルテックス4℃で一晩。あるいは、反応混合物を室温でボルテックス4時間（RT）。 </li><li>標識反応の後、脱塩カラムを使用して、過剰な蛍光団を削除します。 <ol><li>脱塩カラムから保存バッファーを排出し、脱イオン水16ミリリットルですすいでください。介してすべてのフローを捨てます。 </li><li>脱塩カラムに蛍光標識されたCOIを追加します。脱イオン水1.2ミリリットルで溶出し、フロースルーを収集します。 </li><li>反復溶出工程をさらに4回、毎回脱イオン水1.2 mlで添加し、別個のサンプルとしてフロースルーを集めます。 </li><li> -80℃でサンプルを介して収集されたすべてのフローを凍結し、24時間、製造業者の説明書に従って凍結乾燥。 </li></ol></li></ol> 2.水中油中水エマルション液中乾燥法を介してマイクロスフェアの準備をCOI-ロード<ol><li>最初の水相（W1）を形成するために脱イオン水100μlに1ミリグラムの蛍光標識されたCOIを追加します。 </li><li>ポリ（乳酸 - コ - グリコールACIの65ミリグラムを溶解させますD）（50:50ラクチド：グリコリド、分子量が54000 - 69000）マイクロ遠心チューブ中のジクロロメタン750μlのインチ10 Ultrasonicate - 30秒（160 Wで）完全にPLGAを溶解します。これは、油相（O）を形成します。 </li><li>滴下方法でO相にステップ2.1で生成されたW1段階のすべてを追加します。 W1 / O相を形成するために30秒間20,000rpmで手持ち式ホモジナイザーを用いて乳化します。 </li><li> 30秒間20,000rpmで1％15mlの（重量/体積）水性ポリ（ビニルアルコール）（PVA）の溶液に滴下様式でW1 / O相のすべてを追加し、手持ち式ホモジナイザーを用いて乳化。 </li><li>溶媒を除去し、水相を生成するために1時間ロータリーエバポレーターを用いて635 mmHgで真空200 mlの丸底フラスコに、被験者を、ステップ2.4において生成乳剤の全てを転送します。 </li><li>アリコート14マイクロ遠心チューブにステップ2.5で生成された水相の1ミリリットル。 7500でのマイクロ遠心チューブ中の水溶液を遠心分離8分間のXG。 注：このステップでは、マイクロスフェアは、残りの水溶液中に存在し、マイクロチューブの底部に集中しています。 </li><li>マイクロチューブの底にマイクロスフェアを乱さないように注意しながら、マイクロピペットでマイクロ遠心チューブからピペット操作を水溶液の900μLを削除します。 <ol><li>各マイクロチューブに脱イオン水を1ミリリットルを添加することにより、過剰PVAのマイクロスフェアを洗います。マイクロチューブの底にマイクロスフェアを乱さないように、8分間の7500×gで遠心分離し、そして再び慎重に、マイクロピペットでマイクロ遠心チューブからピペット操作を水溶液の900μLを削除します。 注：残りの100μlの水溶液が生成されたマイクロスフェアが含まれています。 </li></ol></li><li> -80℃でのステップ2.7で生成された水性マイクロスフェア液をフリーズします。 </li><li>メーカーのに従って凍結乾燥機を使用して凍結乾燥マイクロスフェア-20℃での命令とストア。 注：完全にPLGAミクロスフェアを溶解し、遊離タンパク質7の標準曲線にタンパク質濃度を相対的に決定することにより、COIの積載効率を測定します。 </li><li>陰性対照として、（以下、コントロールミクロスフェアとも呼ばれる）「ブランク」微小球のバッチを生成します。 注：コントロール微小球の生成はステップ1.2でビヒクル溶液800μlのに無COI加えて、親水性のCOIを充填したミクロスフェアの生成と同じです。 β細胞マイトジェンアッセイのためのCOI-ロードPLGAミクロスフェアへのPLGAの質量濃度のマッチ制御粒子。 </li></ol>膵島培養培地とプレ検定メディアの調製<ol><li>無傷のマウスの膵島の培養のために200ミリリットルのメディアを準備します。あるとして11 mMグルコース、10％ウマ血清、100 U / mlのペニシリンGおよび100μg/ mlのストレプトマイシン（を加えたRPMI 1640培地は、以下に言及）培地をしましょう。 注1：ウシ胎児血清（FBS）とは異なり、ウマ血清は、胎盤ラクトゲン、増殖アッセイにおいて分析し混乱させるβ細胞増殖の誘導因子を欠いています。 注2：PLGAミクロスフェアを使用する前に滅菌されていないように、培地に抗生物質の添加は、微生物汚染を避けるために重要です。 </li><li> 50ミリリットルコニカルチューブの電子ピペッターと場所で膵島培養培地の25ミリリットルを削除します。予備アッセイ培地を生成するために0.2mMのEGTAの最終濃度で50mlコニカルチューブ中の膵島培養培地25mlのを補います。 注：EGTAの添加は、穏やか膵島アーキテクチャを変更することなく、膵島における細胞 - 細胞接触を緩めます。これは、島の内側の細胞に到達することができCOIを確保することができますし、中央の島の壊死を防ぐのに役立ちます。 </li></ol>無傷のマウス膵島の4培養<ol><li>事前に選択された菌株、性別、AGから無傷の膵島を分離しますE、および膵臓8,9のルーチンコラゲナーゼ消化後のマウスの遺伝子型。プールは一緒にサンプルなどから膵島。 </li><li>アリコート膵島培養培地200μl中、96ウェル組織培養プレートの1ウェルに40小島。ウェルあたり視覚サイズマッチ小島（サンプル間の膵島等価（IEQ）の正確な評価は必要ありません）。蒸発バッファを提供するために、200μlの滅菌水で小島を有するウェルのすぐ隣に空の井戸を埋めます。培養物は、95％空気および5％CO 2の雰囲気下で一晩37℃で培地中で膵島。 </li></ol> COI-ロードされ、制御PLGAミクロスフェアの5.再サスペンション<ol><li>一晩膵島回復した後、再懸濁したマイクロスフェアマイクロチューブ内のCOIの最終濃度は、所与の量では10ng /μlの（COIの存在量であるように、凍結乾燥COI-ロードPLGAミクロスフェアの1つのアリコートに予め検定メディアを追加することにより、生成されたマイクロpheresはステップ2.9）で決定しました。 4℃で10秒の長いパルスで160 Wで10分間、氷水浴中で再懸濁COIを充填したミクロスフェアを超音波処理します。 </li><li>凍結乾燥制御PLGAミクロスフェアの等質量にプリアッセイ培地の同じボリュームを追加することによって再懸濁制御PLGAミクロスフェア。 4℃での10秒の長いパルスを160 Wで10分間、氷水浴中で再懸濁制御PLGAミクロスフェアを超音波処理します。 </li><li>視覚的にマイクロスフェアは、2をカバーガラスの間に再懸濁させたマイクロスフェアの2μLをピペットで分散していることを確認します。落射蛍光または明視野顕微鏡で40倍の対物レンズを用いたマイクロスフェアを可視化します。 </li><li>微小球の有意な凝集がまだ表示されている場合は、4℃で10秒の長パルスおよび再懸濁したマイクロスフェアの繰り返し可視化とW 160でさらに10分間、氷水浴中で超音波処理。 </li></ol> COI-ロードまたは制御PLGAミクロスフェアと島の6治療&lt;/ P&gt; <ol><li>よくCOIを充填したミクロスフェアを用いて治療される毎に、100μlの及び予め決め最終濃度の最終体積を10ng /プレアッセイ培地で再懸濁COIマイクロスフェアのμLを希釈することによってアッセイ培地を調製します。 注：タンパク質の最適な最終濃度は、このアッセイに使用される各COIごとに異なります。理想的には、最終濃度の範囲を試験します。 </li><li>各ウェルをコントロールとして使用されるためには、ステップ6.1でCOIを充填したミクロスフェアを希釈するために使用したのと同じ希釈体積のステップ5.2で生成された再懸濁した制御PLGAミクロスフェアを希釈することによって制御アッセイ培地を準備。 注：コントロールアッセイ培地で処理された膵島は、ブランクマイクロスフェアは、実験結果に持つかもしれない影響の検出を可能にするために、陰性対照として機能します。 </li><li>慎重に何の膵島をウェルから除去されないように、マイクロピペットで各ウェルからの膵島培養培地100μlのを削除します。静かに100μを追加各ウェルにアッセイ培地またはコントロールアッセイ培地100μlをリットル。 </li><li>三日間、95％空気および5％CO 2の雰囲気下、37℃で島をインキュベートします。 </li></ol> 7.顕微鏡スライド上に無傷の膵島を分散<ol><li> 3日後、膵島を除去しないように慎重にすべてのウェルからアッセイ培地を除去し、廃棄するためにマイクロピペットを使用しています。ゆっくりアッセイ培地のそれらを洗浄する小島に200μlのPBSを追加します。慎重に取り外し、マイクロピペットでPBSを捨て、ゆっくりと追加の200μlのPBSで再び島を洗います。 </li><li>削除し、マイクロピペットでPBSを破棄し、0.025％トリプシンを100μl、2mMのEDTA溶液を追加します。 3分間室温でインキュベートします。ピペットは、トリプシン-EDTA溶液アップと小島が視覚的に単一細胞に分散していることが確認されるまで、ダウン2分ごとに島を光学顕微鏡を用いて、（細胞のいくつかの小さな塊がまだ存在していてもよいことに注意してください）。各ウェルの個々のボリューム全体を転送LY標識 - マイクロ遠心チューブに。 </li><li>トリプシン媒介細胞解離を停止するには、各マイクロチューブに膵島培養培地400μlのを追加します。 </li><li>微量遠心管の底に膵島細胞をペレット化するために4℃で100×gで5分間遠心サンプル。 </li><li>静かにマイクロピペットを用いて上清を除去し、200μlの新鮮膵島培養培地中でペレットを再懸濁。 </li><li> CYTO-遠心分離機を用いて、遠心分離は、帯電した顕微鏡スライド上に3分間140×gで島を解離しました。 </li><li>室温で空気乾燥したスライドは、10分間、その後、疎水性マーキングペンで解離した島の周りにボックスを描画します。 </li><li>室温で10分間75μlの4％パラホルムアルデヒド（PFA）で細胞を固定してください。 4％PFAを外し、静かに75μlのPBS 2回で細胞を洗浄します。洗浄後、75μlの0.2％トリトンX-100 PBS中で10分間で細胞を透過性。その後、75μlのPBSで細胞を洗浄。 注意：PFAは、アレルギー性の発癌性、および毒性があることが知られています。 </li></オール&gt; インスリンおよび細胞増殖マーカー、Ki67について解離島の8免疫蛍光標識化<ol><li> 100スライド容量顕微鏡スライドボックスの下部に2湿った紙タオルを置くことによって、湿潤チャンバーを準備します。 </li><li>場所は、加湿チャンバー内でダウンフラット（上を向い細胞）をスライドさせます。検体に対する抗体の非特異的結合をブロックするために、各スライドに（PBS中の5％正常ロバ血清（NDS））マイクロピペットを用いて、前の洗浄段階からPBSを吸引し、ブロッキング溶液の75μlのを追加することによって、標識化のためのサンプルを準備します。 RTで1時間ブロッキング溶液中でスライドをインキュベートします。 </li><li>静かに吸引マイクロピペットを使用し、モルモット抗インスリン及びウサギ抗Ki67の抗体を含む一次抗体溶液の75μlを添加するブロッキング溶液、PBS中の5％NDS中に1μg/ mlで希釈しました。室温で1時間インキュベートします。 注：細胞増殖の代替マーカーは、増殖細胞核抗原（PCNA）およびホスホが含まれますohistone H3（PH 3）、 </li><li>静かにマイクロピペットを用いて一次抗体溶液を吸引し、75μlのPBSで細胞を洗浄します。吸引除去し、PBSは、マイクロピペットを使用し、75μLのPBSで、細胞を毎回2回以上すすいでください。 RTで1時間ブロッキング溶液中の2μg/ mlに希釈した75μlの抗モルモットCy5の二次抗体と抗ウサギのCy3二次抗体と、各サンプルをインキュベートします。 注：すでにマイクロスフェアを標識するために使用したのと同じまたはスペクトル重複フルオロフォアで標識された二次抗体を使用しないでください。 </li><li>マイクロピペットを用いて吸引し、二次抗体溶液を、室温で3分間、PBS中の300 nmのDAPI75μlの中でインキュベートします。吸引しDAPIは、マイクロピペットを用いて、5分間脱イオン水ですすぎます。 </li><li>静かにマイクロピペットを用いてサンプルから水を吸引除去します。ガラスカバースリップ上の退色防止剤を含む速乾性マウントソリューションの滴（約100μl）をスポット。 O、ダウン顕微鏡スライドのサンプル側を反転マウントソリューションNtoを。ゆっくりと気泡を除去し、ソフトなクリーニングティッシュで余分な液体を拭き取るためにピペットチップを使用して、スライドに対するカバーガラスを押してください。カバースリップを室温で一晩乾燥することができます。 </li></ol> 9.画像取得と解析<ol><li>画像取得のため取り付けられたカメラと落射蛍光顕微鏡を使用してください。各フルオロフォアについて、最適露光時間（ - Ki67にインスリンのための80ミリ秒、250ミリ秒DAPIための典型的には20ミリ秒、40）を決定します。画像取得パラメータは、すべての試料について同じであることを確認してください。 </li><li>各サンプルについて、手動で3000インスリン陽性細胞をカウントし、それらのまたのKi67陽性であり、どのように多く数えます。明確に定義されたと明らかに目に見える核を持っているインスリン陽性細胞のみをカウントします。インスリン陽性細胞の総数でのKi67陽性/インスリン陽性細胞の数を割り、100を掛けることにより、各サンプルのβ細胞増殖の割合を計算します。 </li><li> Dの後、各サンプルについて、β細胞増殖の割合をetermining、β細胞増殖の統計的に有意な差は市販の統計ソフトを使用して、一方向ANOVAを用いた結果を分析することにより制御し、実験試料との間に存在するかどうかを決定します。 </li></ol>

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The authors have nothing to disclose.

培養中のβ細胞増殖の研究は、一般的にいくつかの困難によって妨げられています。まず、不死化β細胞株は、生膵島における内因性β細胞で見られるものよりも、増殖の高い程度によって特徴付けられます。さらに、これらの不死化細胞株は通常のβ細胞機能のための重要な正常な構造を欠いています。これらの2つの事実は、結果が、インビボまたは全体の島で試験したとき、真の保?...

膵β細胞は体内で唯一のインスリン産生細胞であり、血中グルコース恒常性を維持するために重要です。健康な個体は、十分なβ細胞塊を有し、適切に血糖値を調節するように機能するが、糖尿病を有する個体は、不十分なβ細胞の質量および/または機能1,2を特徴とします。 β細胞の増殖を誘導することは、最終的にβ細胞量を増加させ、糖尿病の3を有する個体においてグルコース恒常性を復元することができることが提案されています。効果的な治療法が開発される前に、しかし、無傷の膵島における潜在的なβ細胞増殖性化合物の評価と検証が必要です。糖尿病を持つ個人に死体ヒト膵島の移植はしばらくの間、血中グルコース恒常性を復元しますが、この実験手順の可用性と成功は、移植のために利用可能なヒト膵島の不足によりおよび膵島の後方におけるβ細胞死によって妨げられていますER移植4。でもインスリン産生細胞の増殖を誘導する因子の発見で、主な課題は、まだin vivoでの関連サイトにこれらの要因を配信中に存在します。 β細胞増殖化合物の持続的局所送達のための1つの戦略は、ポリ（乳酸 - コ - グリコール酸）（PLGA）です。 PLGAは、高い安全性、生分解性、および持続放出動態5による薬物送達製品を承認FDAに使用の歴史を有します。具体的には、PLGAは、 インビボまたは天然に体内で代謝産物を発生している乳酸およびグリコール酸への培養物のいずれかの水で加水分解により劣化ラクチドとグリコリドの共重合体です。封入された薬物化合物は、拡散および/または分解制御放出機序の両方によって、周囲の環境に放出することができます。 COIのカプセル化はunencapsulaに比べ試薬の生物学的利用能を向上させる、酵素分解に対する保護を提供していますテッドCOI 5。我々は、PLGAミクロスフェアは、培養において、最終的にインビボで無傷の膵島に候補化合物を投与するために使用され得ることを示唆しています。移植プロトコルが模索される前に、ex vivoでの膵島するβ細胞マイトジェンを管理するためにPLGAの有効性をテストすることが重要です。 現在、生きた動物におけるβ細胞の増殖を測定するために何の技術がありません。 in vivoでの潜在的な増殖性化合物の有効性を評価するための実験は、したがって、免疫標識のための膵臓のその後の解剖および処理で、動物を生きるために、これらの化合物の投与を必要とします。そのようなプロトコルは、高価で面倒であり、そしてそれらは島に到達するという保証なしに、全身的に投与される化合物を必要とします。逆に、いくつかの不死化β細胞株は、培養物中のインスリン産生細胞の研究に利用可能であるが、これらの細胞株は、膵島アーキテクチャとenvironmenを欠きますtは生物6で見つかりました。不死化β細胞株はまた、このようにして増殖を誘導する化合物の分析を複雑に、 インビボでの内因性のβ細胞よりも複製の非常に高い程度を有することを特徴とします。本研究では、成体マウスから単離された無傷の膵島を使用するプロトコルを記述します。 β細胞株とは異なり、無傷の膵島は、通常の膵島アーキテクチャを保持しています。同様に、培養された無傷の膵島に直接増殖性化合物を投与すること、in vivoで行った実験とは対照的には、かなり正確にβ細胞増殖を測定する必要がある試薬の量を減少させます。 現在の研究は、この例では、COIを投与するためにPLGAを使用し、組換えヒト結合組織成長因子（rhCTGF）。それは目への化合物の継続的な放出を可能にするとして、ここで説明する方法は、培養された膵島への原料化合物を投与する上で重要な利点を付与します電子メディア。特に、このアッセイは、タンパク質と、無傷島に対する目的の抗体の多種多様を投与するために改変することができます。 α細胞を含む他の内分泌細胞型への影響も分析することができます。

<table><tbody><tr><td>Oregon Green 488 Carboxylic Acid, Succinimidyl Ester, 6-isomer</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>O6149</td><td>For labeling COI with fluorophore</td></tr><tr><td>DMSO Dimethyl Sulfoxide</td><td>Fisher BioReagents</td><td>BP231-1</td><td>For dissolving fluorophore in step 1</td></tr><tr><td>Disposable PD-10 Desalting Columns</td><td>GE Healthcare</td><td>17-0851-01</td><td>Desalting column used in step 1</td></tr><tr><td>Resomer RG 505, Poly(D,L-lactide-co-glycolide), ester terminated, molecular weight 54,000 - 69,000</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>739960</td><td>Used in generation of microspheres in step 2</td></tr><tr><td>Poly(vinyl alcohol) molecular weight 89,000 - 98,000</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>341584</td><td>Used in generation of microspheres in step 2</td></tr><tr><td>RPMI 1640</td><td>Thermo Scientific</td><td>11879-020</td><td>For culturing islets</td></tr><tr><td>Dextrose Anhydrous</td><td>Fisher BioReagents</td><td>200-075-1</td><td>Supplement for islet media</td></tr><tr><td>Penicillin-Streptomycin</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P4333</td><td>Antibiotics for islet media</td></tr><tr><td>Normal horse serum</td><td>Jackson ImmunoResearch</td><td>008-000-121</td><td>Supplement for islet media</td></tr><tr><td>96-well tissue culture plate</td><td>Corning</td><td>3603</td><td>For culturing islets</td></tr><tr><td>Ethylene glyco-bis(2-aminoethylether)-&lt;em&gt;N,N,N&#039;,N&#039;&lt;/em&gt;-tetraacetic acid</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>E4378</td><td>Supplement for pre-assay islet media</td></tr><tr><td>Cytospin 4 Cytocentrifuge</td><td>Thermo Scientific</td><td>A78300003</td><td>For spinning cells onto microscope slides</td></tr><tr><td>EZ Single Cytofunnel</td><td>Thermo Scientific</td><td>A78710020</td><td>For spinning cells onto microscope slides</td></tr><tr><td>Ethylenediaminetetraacetic acid</td><td>Fisher BioReagents</td><td>BP118-500</td><td>Used in dissociating islets</td></tr><tr><td>paraformaldehyde</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P6148</td><td>For fixing cells</td></tr><tr><td>Triton&amp;nbsp; X-100</td><td>Fisher BioReagents</td><td>BP151</td><td>For permeabilizing cells</td></tr><tr><td>Normal donkey serum</td><td>Jackson ImmunoResearch</td><td>017-000-121</td><td>Blocking reagents for immunofluorescence</td></tr><tr><td>Anti-Ki67 antibody</td><td>abcam</td><td>ab15580</td><td>For Ki67 immunofluorescence</td></tr><tr><td>Polyclonal Guinea Pig Anti-Insulin</td><td>Dako</td><td>A0564</td><td>For insulin immunofluorescence</td></tr><tr><td>Cy3 AffiniPure Donkey Anti-Rabbit</td><td>Jackson ImmunoResearch</td><td>711-165-152</td><td>For Ki67 immunofluorescence</td></tr><tr><td>Cy5 AffiniPure Donkey Anti-Guinea Pig</td><td>Jackson ImmunoResearch</td><td>706-175-148</td><td>For insulin immunofluorescence</td></tr><tr><td>DAPI (4&#039;,6-Diamidino-2-Phenylindole, Dihydrochloride)</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>D1306</td><td>For nuclei visualization in immunofluorescence</td></tr><tr><td>Aqua-Mount</td><td>Lerner Laboratories</td><td>13800</td><td>Fast drying mounting media</td></tr><tr><td>FreeZone -105 &amp;deg;C 4.5 Liter Cascade Benchtop Freeze Dry System</td><td>Labconco</td><td>7382020</td><td>For lyophilization of microspheres</td></tr></tbody></table>

sustained administration of &#946;-cell mitogens to intact mouse islets ex vivo using biodegradable poly(lactic-co-glycolic acid) microspheres

生体材料の開発は、膵臓β細胞を含む、細胞および組織型の様々な標的化薬物送達の可能性を大幅に増加しています。また、生体材料の粒子、ヒドロゲル、および足場はまた、培養及び移植された組織モデルでβ細胞に対する持続的な、制御可能な薬物送達を管理するためのユニークな機会を提供します。これらの技術は、無傷の膵島と翻訳関連システムを使用して、候補β細胞増殖因子の研究を可能にします。また、培養系でβ細胞増殖を刺激するための候補因子の有効性と実現可能性を決定することは、in vivoモデルを楽しみに移動する前に重要です。ここで、我々は、関心のある生分解性化合物（COI）で無傷のマウスの膵島は、その場放出 O の持続的効果を評価する目的で、ポリ（乳酸-コ-グリコール酸）（PLGA）ミクロスフェア-loaded共培養する方法が記載さβ細胞の増殖に対するF分裂促進要因。この技術は、市販の試薬を用いて所望のカーゴを含有PLGA微小球を生成する方法を詳細に記載しています。記載された技術は、例えば、組換えヒト結合組織成長因子（rhCTGF）を使用しながら、COIの多種多様を容易に使用することができます。さらに、この方法は、β細胞増殖を評価するために必要な試薬の量を最小限にするために96ウェルプレートを使用します。このプロトコルは、容易にそのような細胞生存および分化の状態のような代替の生体材料及び他の内分泌細胞の特徴を使用するように適合させることができます。

図1は、上記のプロトコルを使用して生成されたマイクロスフェアを視覚的に表現したものです。ここで説明するプロトコルは、様々なサイズのrhCTGFを充填したミクロスフェアが得られます。いくつかのマイクロスフェアは、（ 図 2）大きいかもしれませんが微小球の最大の画分は、直径が1〜10μmの間であろう。所望の場合、マ?...

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Sustained Administration of &#946;-cell Mitogens to Intact Mouse Islets Ex Vivo Using Biodegradable Poly(lactic-co-glycolic acid) Microspheres

Here, we present methodology to generate and administer compound of interest-loaded poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA) microspheres to intact mouse islets in culture with subsequent immunofluorescence analysis of &#946;-cell proliferation. This method is suitable for determining the efficacy of candidate &#946;-cell mitogens.

無傷のマウスの膵島のβ細胞のマイトジェンの持続的投与<em&gt; ex vivoで</em&gt;生分解性ポリ（乳酸-co-グリコール酸）微小球を使用して

The development of biomaterials has significantly increased the potential for targeted drug delivery to a variety of cell and tissue types, including the ...

sustained-administration-cell-mitogens-to-intact-mouse-islets-ex-vivo

Research

JoVE Journal

Bioengineering

7.2K ビュー.  Vanderbilt University Medical Center. Here, we present methodology to generate and administer compound of interest-loaded poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA) microspheres to intact mouse islets in culture with subsequent immunofluorescence analysis of β-cell proliferation. This method is suitable for determining the efficacy of candidate β-cell mitogens.

ビデオ: Sustained Administration of β-cell Mitogens to Intact Mouse Islets Ex Vivo Using Biodegradable Poly(lactic-co-glycolic acid) Microspheres

A Method for Murine Islet Isolation and Subcapsular Kidney Transplantation

Since the early pioneering work of Ballinger and Reckard demonstrating that transplantation of islets of Langerhans into diabetic rodents could normalize their blood glucose levels, islet transplantation has been proposed to be a potential treatment for type 1 diabetes 1,2. More recently, advances in human islet transplantation have further strengthened this view 1,3. However, two major limitations prevent islet transplantation from being a widespread clinical reality: (a) the requirement for large numbers of islets per patient, which severely reduces the number of potential recipients, and (b) the need for heavy immunosuppression, which significantly affects the pediatric population of patients due to their vulnerability to long-term immunosuppression. Strategies that can overcome these limitations have the potential to enhance the therapeutic utility of islet transplantation.
Islet transplantation under the mouse kidney capsule is a widely accepted model to investigate various strategies to improve islet transplantation. This experiment requires the isolation of high quality islets and implantation of islets to the diabetic recipients. Both procedures require surgical steps that can be better demonstrated by video than by text. Here, we document the detailed steps for these procedures by both video and written protocol. We also briefly discuss different transplantation models: syngeneic, allogeneic, syngeneic autoimmune, and allogeneic autoimmune.

Transplantation of isolated islets has been proposed to be a potential treatment for type 1 diabetes. Here we describe a method to isolate islets from mouse pancreata and transplant them to the subcapsular space of the kidney.

マウス膵島の単離と被膜下腎移植のための方法

Since the early pioneering work of Ballinger and Reckard demonstrating that transplantation of islets of Langerhans into diabetic rodents could normalize ...

医学

Scaffold-supported Transplantation of Islets in the Epididymal Fat Pad of Diabetic Mice

Islet transplantation has been clinically proven to be effective at treating type 1 diabetes. However, the current intrahepatic transplantation strategy may incur acute whole blood reactions and result in poor islet engraftment. Here, we report a robust protocol for the transplantation of islets at the extrahepatic transplantation site-the epididymal fat pad (EFP)-in a diabetic mouse model. A protocol to isolate and purify islets at high yields from C57BL/6J mice is described, as well as a transplantation method performed by seeding islets onto a decellularized scaffold (DCS) and implanting them at the EFP site in syngeneic C57BL/6J mice rendered diabetic by streptozotocin. The DCS graft containing 500 islets reversed the hyperglycemic condition within 10 days, while the free islets without DCS required at least 30 days. The normoglycemia was maintained for up to 3 months until the graft was explanted. In conclusion, DCS enhanced the engraftment of islets into the extrahepatic site of the EFP, which could easily be retrieved and might provide a reproducible and useful platform for investigating the scaffold materials, as well as other transplantation parameters required for a successful islet engraftment.

This protocol demonstrates murine islet isolation and seeding onto a decellularized scaffold. Scaffold-supported islets were transplanted into the epididymal fat pad of streptozotocin (STZ)-induced diabetic mice. Islets survived at the transplantation site and reversed the hyperglycemic condition.

糖尿病マウスの精巣上体脂肪細胞における膵島支持骨格移植

Islet transplantation has been clinically proven to be effective at treating type 1 diabetes. However, the current intrahepatic transplantation strategy ...

生物工学

Leprdb Mouse Model of Type 2 Diabetes: Pancreatic Islet Isolation and Live-cell 2-Photon Imaging Of Intact Islets

Type 2 diabetes is a chronic disease affecting 382 million people in 2013, and is expected to rise to 592 million by 2035 1. During the past 2 decades, the role of beta-cell dysfunction in type 2 diabetes has been clearly established 2. Research progress has required methods for the isolation of pancreatic islets. The protocol of the islet isolation presented here shares many common steps with protocols from other groups, with some modifications to improve the yield and quality of isolated islets from both the wild type and diabetic Leprdb (db/db) mice. A live-cell 2-photon imaging method is then presented that can be used to investigate the control of insulin secretion within islets.

Leprdb Mouse Model of Type 2 Diabetes: Pancreatic Islet Isolation and Live-cell 2-Photon Imaging Of Intact Islets

We present here a protocol for the isolation of islets from the mouse model of type 2 diabetes, Leprdb and details of a live-cell assay for measurement of insulin secretion from intact islets that utilizes 2 photon microscopy.

LEPR<sup&gt; DB</sup&gt; 2型糖尿病のマウスモデル：無傷の膵島の膵島単離およびライブセル2光子イメージング

Type 2 diabetes is a chronic disease affecting 382 million people in 2013, and is expected to rise to 592 million by 2035 1. During the past 2 decades, ...

Surface Engineering of Pancreatic Islets with a Heparinized StarPEG Nanocoating

Cell surface engineering can protect implanted cells from host immune attack. It can also reshape cellular landscape to improve graft function and survival post-transplantation. This protocol aims to achieve surface engineering of pancreatic islets using an ultrathin heparin-incorporated starPEG (Hep-PEG) nanocoating. To generate the Hep-PEG nanocoating for pancreatic islet surface engineering, heparin succinimidyl succinate (Heparin-NHS) was first synthesized by modification of its carboxylate groups using N-(3-dimethylamino propyl)-N'-ethyl carbodiimide hydrochloride (EDC) and N-hydroxysuccinimide (NHS). The Hep-PEG mixture was then formed by crosslinking of the amino end-functionalized eight-armed starPEG (starPEG-(NH2)8) and Heparin-NHS. For islet surface coating, mouse islets were isolated via collagenase digestion and gradient purification using Histopaque. Isolated islets were then treated with ice cold Hep-PEG solution for 10 min to allow covalent binding between NHS and the amine groups of islet cell membrane. Nanocoating with the Hep-PEG incurs minimal alteration to islet size and volume and heparinization of the islets with Hep-PEG may also reduce instant blood-mediated inflammatory reaction during islet transplantation. This "easy-to-adopt" approach is mild enough for surface engineering of living cells without compromising cell viability. Considering that heparin has shown binding affinity to multiple cytokines, the Hep-PEG nanocoating also provides an open platform that enables incorporation of unlimited functional biological mediators and multi-layered surfaces for living cell surface bioengineering.

This protocol aims to achieve surface engineering of pancreatic islets using a heparin-incorporated starPEG nanocoating via pseudo-bioorthogonal chemistry between the N-hydroxysuccinimide groups of the nanocoating and the amine groups of islet cell membrane.

ヘパリン StarPEG ナノコーティングと膵島の表面加工

Cell surface engineering can protect implanted cells from host immune attack. It can also reshape cellular landscape to improve graft function and ...

A High-content In Vitro Pancreatic Islet &#946;-cell Replication Discovery Platform

Loss of insulin-producing &#946;-cells is a central feature of diabetes. While a variety of potential replacement therapies are being explored, expansion of endogenous insulin-producing pancreatic islet &#946;-cells remains an attractive strategy. &#946;-cells have limited spontaneous regenerative activity; consequently, a crucial research effort is to develop a precise understanding of the molecular pathways that restrain &#946;-cell growth and to identify drugs capable of overcoming these restraints. Herein an automated high-content image-based primary-cell screening method to identify &#946;-cell replication-promoting small molecules is presented. Several, limitations of prior methodologies are surmounted. First, use of primary islet cells rather than an immortalized cell-line maximizes retention of in vivo growth restraints. Second, use of mixed-composition islet-cell cultures rather than a &#946;-cell-line allows identification of both lineage-restricted and general growth stimulators. Third, the technique makes practical the use of primary islets, a limiting resource, through use of a 384-well format. Fourth, detrimental experimental variability associated with erratic islet culture quality is overcome through optimization of isolation, dispersion, plating and culture parameters. Fifth, the difficulties of accurately and consistently measuring the low basal replication rate of islet endocrine-cells are surmounted with optimized immunostaining parameters, automated data acquisition and data analysis; automation simultaneously enhances throughput and limits experimenter bias. Notable limitations of this assay are the use of dispersed islet cultures which disrupts islet architecture, the use of rodent rather than human islets and the inherent limitations of throughput and cost associated with the use of primary cells. Importantly, the strategy is easily adapted for human islet replication studies. This assay is well suited for investigating the mitogenic effect of substances on &#946;-cells and the molecular mechanisms that regulate &#946;-cell growth.

A High-content In Vitro Pancreatic Islet &#946;-cell Replication Discovery Platform

Critical challenges for the diabetes research field are to understand the molecular mechanisms that regulate islet &#946;-cell replication and to develop methods for stimulating &#946;-cell regeneration. Herein a high-content screening method to identify and assess the &#946;-cell replication-promoting activity of small molecules is presented.

ハイコンテンツ<em&gt;インビトロ</em&gt;膵島β細胞の複製ディスカバリー・プラットフォーム

Loss of insulin-producing &#946;-cells is a central feature of diabetes. While a variety of potential replacement therapies are being explored, expansion ...

Intraportal Transplantation of Pancreatic Islets in Mouse Model

Pancreatic islet transplantation to reduce hyperglycemia is highly successful in rodents with chemically-induced diabetes. The most common transplantation site in experimental islet transplantation is the kidney capsule. However, as less is known about the interaction of pancreatic islets with blood constituents, it also makes sense to utilize the portal vein approach in experimental islet transplantation.
This protocol demonstrates an intraportal islet transplantation technique in NMRI nude mice. Streptozotocin (180 mg/kg) is injected intraperitoneally to induce hyperglycemia in recipient mice. They are considered as diabetic at a non-fasting blood glucose level greater than 20 mmol/L. One day prior to transplantation, mouse pancreatic islets are isolated from the donor pancreas by collagenase digestion; a minimum of 350 islets are utilized per diabetic recipient. Depending upon the islet isolation yield, two or more donor mice are utilized per recipient. After overnight culture at 37 &#176;C, islets are administered into the recipient liver via the portal vein. After surgery, the mice are protected in red Makrolon houses and observed until are awake. This protocol maintains glycemic control for 120 days in syngeneic mice and 15 days in allogeneic mice.

Pancreatic islet transplantation is a way to achieve normoglycemia in type 1 diabetes. This article focuses on the transplantation technique through the intraportal route to maintain normal glucose levels in diabetic mice.

マウス モデルにおける膵島の門脈内移植

Pancreatic islet transplantation to reduce hyperglycemia is highly successful in rodents with chemically-induced diabetes. The most common transplantation ...

A Method for Mouse Pancreatic Islet Isolation and Intracellular cAMP Determination

Uncontrolled glycemia is a hallmark of diabetes mellitus and promotes morbidities like neuropathy, nephropathy, and retinopathy. With the increasing prevalence of diabetes, both immune-mediated type 1 and obesity-linked type 2, studies aimed at delineating diabetes pathophysiology and therapeutic mechanisms are of critical importance. The &#946;-cells of the pancreatic islets of Langerhans are responsible for appropriately secreting insulin in response to elevated blood glucose concentrations. In addition to glucose and other nutrients, the &#946;-cells are also stimulated by specific hormones, termed incretins, which are secreted from the gut in response to a meal and act on &#946;-cell receptors that increase the production of intracellular cyclic adenosine monophosphate (cAMP). Decreased &#946;-cell function, mass, and incretin responsiveness are well-understood to contribute to the pathophysiology of type 2 diabetes, and are also being increasingly linked with type 1 diabetes. The present mouse islet isolation and cAMP determination protocol can be a tool to help delineate mechanisms promoting disease progression and therapeutic interventions, particularly those that are mediated by the incretin receptors or related receptors that act through modulation of intracellular cAMP production. While only cAMP measurements will be described, the described islet isolation protocol creates a clean preparation that also allows for many other downstream applications, including glucose stimulated insulin secretion, [3H]-thymidine incorporation, protein abundance, and mRNA expression.

Assaying in vitro &#946;-cell function using isolated mouse islets of Langerhans is an important component in the study of diabetes pathophysiology and therapeutics. While many&#160;downstream applications are available, this protocol specifically describes the measurement of intracellular cyclic adenosine monophosphate (cAMP) as an essential parameter determining &#946;-cell function.

マウス膵島の単離と細胞内cAMP測定法

Uncontrolled glycemia is a hallmark of diabetes mellitus and promotes morbidities like neuropathy, nephropathy, and retinopathy. With the increasing ...

生物学

In Vitro Pancreas Organogenesis from Dispersed Mouse Embryonic Progenitors

The pancreas is an essential organ that regulates glucose homeostasis and secretes digestive enzymes. Research on pancreas embryogenesis has led to the development of protocols to produce pancreatic cells from stem cells 1. The whole embryonic organ can be cultured at multiple stages of development 2-4. These culture methods have been useful to test drugs and to image developmental processes. However the expansion of the organ is very limited and morphogenesis is not faithfully recapitulated since the organ flattens. 
We propose three-dimensional (3D) culture conditions that enable the efficient expansion of dissociated mouse embryonic pancreatic progenitors. By manipulating the composition of the culture medium it is possible to generate either hollow spheres, mainly composed of pancreatic progenitors expanding in their initial state, or, complex organoids which progress to more mature expanding progenitors and differentiate into endocrine, acinar and ductal cells and which spontaneously self-organize to resemble the embryonic pancreas. 
We show here that the in vitro process recapitulates many aspects of natural pancreas development. This culture system is suitable to investigate how cells cooperate to form an organ by reducing its initial complexity to few progenitors. It is a model that reproduces the 3D architecture of the pancreas and that is therefore useful to study morphogenesis, including polarization of epithelial structures and branching. It is also appropriate to assess the response to mechanical cues of the niche such as stiffness and the effects on cell&#180;s tensegrity.

In Vitro Pancreas Organogenesis from Dispersed Mouse Embryonic Progenitors

The three-dimensional culture method described in this protocol recapitulates pancreas development from dispersed embryonic mouse pancreas progenitors, including their substantial expansion, differentiation and morphogenesis into a branched organ. This method is amenable to imaging, functional interference and manipulation of the niche.

分散マウス胚性前駆細胞からin vitro膵臓器官形成

The pancreas is an essential organ that regulates glucose homeostasis and secretes digestive enzymes. Research on pancreas embryogenesis has led to the ...

Minimizing Post-Infusion Portal Vein Bleeding during Intrahepatic Islet Transplantation in Mice

Although the liver is currently accepted as the primary transplantation site for human islets in clinical settings, islets are transplanted under the kidney capsule in most rodent preclinical islet transplantation studies. This model is commonly used because murine intrahepatic islet transplantation is technically challenging, and a high percentage of mice could die from surgical complications, especially bleeding from the injection site post-transplantation. In this study, two procedures that can minimize the incidence of post-infusion portal vein bleeding are demonstrated. The first method applies an absorbable hemostatic gelatin sponge to the injection site, and the second method involves penetrating the islet injection needle through the fat tissue first and then into the portal vein by using the fat tissue as a physical barrier to stop bleeding. Both methods could effectively prevent bleeding-induced mouse death. The whole liver section showing islet distribution and evidence of islet thrombosis post-transplantation, a typical feature for intrahepatic islet transplantation, were presented. These improved protocols refine the intrahepatic islet transplantation procedures and may help laboratories set up the procedure to study islet survival and function in pre-clinical settings.

Here we present refined surgical procedures on successfully performing intraportal islet transplantation, a clinically relevant but technically challenging surgical procedure, in mice.

マウスの肝内膵島移植中の注入後門脈静脈出血の最小化

Although the liver is currently accepted as the primary transplantation site for human islets in clinical settings, islets are transplanted under the ...

A Simple High Efficiency Protocol for Pancreatic Islet Isolation from Mice

Pancreatic islets, also called the Islets of Langerhans, are a cluster of endocrine cells which produces hormones for glucose regulation and other important biological functions. The islets primarily consist of five types of hormone-secreting cells: &#945; cells secrete glucagon, &#946; cells secrete insulin, &#948; cells secrete somatostatin, &#949; cells secrete ghrelin, and PP cells secrete pancreatic polypeptide. Sixty to 80% of the cells in the islets are &#946; cells, which are the most important cell population to study insulin secretion. Pancreatic islets are a crucial model system to study ex vivo insulin secretion. Acquiring high quality islets is of great importance for diabetes research. Most islet isolation procedures require technically difficult to access site of collagenase injection, harsh and complex digestion procedures, and multiple density gradient purification steps. This paper features a simple high yield mouse islet isolation method with detailed descriptions and realistic demonstrations, showing the following specific steps: 1) injection of collagenase P at the ampulla of Vater, a small area joining the pancreatic duct and the common bile duct, 2) enzymatic digestion and mechanical separation of the exocrine pancreas, and 3) a single gradient purification step. The advantages of this method are the injection of digestive enzyme using the more accessible ampulla of Vater, more complete digestion using combination of enzymatic and mechanical approaches, and a simpler single gradient purification step. This protocol produces approximately 250&#8212;350 islets per mouse; and islets are suitable for various ex vivo studies. Possible caveats of this procedure are potentially damaged islets due to enzymatic digestion and/or prolonged gradient incubation, all of which can be largely avoided by careful ad justification of incubation time.

This islet isolation protocol described a novel route of collagenase injection to digest the exocrine tissue and a simplified gradient procedure to purify the islets from mice. It involves enzymatic digestion, gradient separation/purification, and islet hand-picking. Successful isolation can yield 250&#8211;350 high quality and fully functional islets per mouse.

無傷のマウスの膵島のβ細胞のマイトジェンの持続的投与

要約

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マウス膵島の単離と被膜下腎移植のための方法

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