Name: methods to study epithelial transport protein function and expression in native intestine and caco-2 cells grown in 3d
Uploaded: 2017-03-16T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Methods to Study Epithelial Transport Protein Function and Expression in Native Intestine and Caco-2 Cells Grown in 3D at JoVE.com

We thank Mr. Christopher Manzella, MD/PhD student in the RKG laboratory, for helping to edit and proofread our manuscript.

1. Etude de Intestinal Transpalette dans un système de culture 3D de Caco-2: Growing 3D Caco-2 Culture cellulaire sur une protéine mélange gélatineux <ol><li> le facteur de croissance réduit décongeler mélange de protéines gélatineux sur de la glace pendant 8 h (ou O / N) à 4 ° C. Une fois décongelé, faire 1 ml ou 500 aliquotes uL pour utilisation ou conserver à -20 ° C pour une utilisation ultérieure. </li><li> Le jour de la culture, prérefroidir les plaques de culture (pour l&#39;ARN et de protéine...

<ol>
	<li>Simon-Assmann, P., Turck, N., Sidhoum-Jenny, M., Gradwohl, G., Kedinger, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro+models+of+intestinal+epithelial+cell+differentiation.">In vitro models of intestinal epithelial cell differentiation.</a> Cell Biol Toxicol. 23 (4), 241-256 (2007).</li><li>Shen, C., Meng, Q., Zhang, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+of+3D+printed+insert+for+hanging+culture+of+Caco-2+cells.">Design of 3D printed insert for hanging culture of Caco-2 cells.</a> Biofabrication. 7 (1), 015003 (2014).</li><li>Jaffe, A. 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P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=[The+aspects+of+the+problem+of+systemic+vasculitis+open+to+discussion]).">[The aspects of the problem of systemic vasculitis open to discussion]).</a> Ter Arkh. 61 (12), 102-106 (1989).</li><li>Derichs, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intestinal+current+measurement+for+diagnostic+classification+of+patients+with+questionable+cystic+fibrosis:+validation+and+reference+data.">Intestinal current measurement for diagnostic classification of patients with questionable cystic fibrosis: validation and reference data.</a> Thorax. 65 (7), 594-599 (2010).</li></ol>

Complètement différenciées monocouches Caco-2 cellules ont été largement utilisés en tant que monocouches epitheliales polarisées pour étudier le transport intestinal 10, 11, 12, 13, 14, 15. Cependant, pour imiter l&#39;organisation physiologique des cellules épithéliales de l&#39;intestin, il y a eu un intérêt c...

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Arivarasu N. Anabazhagan
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Arivarasu N. Anbazhagan

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Erratum: Methods to Study Epithelial Transport Protein Function and Expression in Native Intestine and Caco-2 Cells Grown in 3D

L&#39;épithélium intestinal est équipé de diverses protéines de transport (canaux, les ATPases, les co-transporteurs et les échangeurs) qui réalisent de nombreuses fonctions allant de l&#39;absorption des nutriments, des electrolytes, des médicaments et à la sécrétion de fluide et des ions dans la lumière. protéines de transport génèrent des gradients électrochimiques qui permettent le mouvement des ions ou des molécules d&#39;une manière vectorielle. Ceci est réalisé par les distributions asymétriques des systèmes de transport dans les membranes apicales et basolatérales des cellules epitheliales polarisées. En outre, les jonctions serrées, qui longe les cellules épithéliales adjacentes, jouent un rôle important dans ce processus en servant de barrière à la diffusion intramembranaire des composants entre les domaines de la membrane apicale et basolatérale. Des systèmes appropriés de modèles imitant ces traits caractéristiques de l&#39;intestin natif (c. -à -polarité, la différenciation et l&#39; intégrité des jonctions serrées) sont essentielles pour l&#39;étude de la functionalité des systèmes de transport épithéliales. En ce qui concerne les modèles, les lignes typiques de cellules utilisées actuellement dans la recherche de transport épithéliales intestinales sont Caco-2, un modèle de complètement différenciées, absorbantes petites cellules épithéliales intestinales; et les cellules T84 ou HT-29 sous - clones, les modèles de grandes cellules épithéliales intestinales cryptiques dérivés 1. Classiquement, ces lignées cellulaires sont cultivées sous forme de monocouches dans des surfaces en plastique ou dans des inserts Transwell revêtus. Trans et des inserts de culture cellulaire dans une certaine mesure proche de l&#39;environnement in vivo en permettant aux cellules polarisées pour alimenter basolatéral. Toutefois, une limitation dans les systèmes de culture 2D classiques est que les cellules sont obligées de s&#39;adapter à une surface artificielle, plate et rigide. Ainsi, la complexité physiologique de l&#39;épithélium natif ne se reflète pas avec précision dans un système 2D. Cette limitation a été résolu par des procédés pour cultiver des cellules en 3D dans un micro-environnement spécifique, comme gélatineux mixtur protéiquee, contenant une variété de composants de matrice extracellulaire 2, 3. Néanmoins, les cultures in vitro ne peuvent pas simuler la complexité de l&#39;épithélium intestinal, qui comporte plusieurs types de cellules et de l&#39; architecture spécifique à la région dans l&#39;intestin. Ainsi, les études utilisant des modèles de culture cellulaire nécessitent une validation supplémentaire dans l&#39;intestin d&#39;origine. Utilisation de la culture in vitro de cellules 3D et intestinale de la souris muqueuse, nous décrivons ici les méthodes simples pour étudier la régulation du transporteur de la sérotonine intestinale (de SLC6A4, SERT). Le transporteur SERT régule la disponibilité extracellulaire d&#39;une hormone importante et neurotransmetteur 5-hydroxytryptamine (5-HT), en transportant rapidement à travers un Na + / Cl - Procédé -dépendante. SERT est une cible connue d&#39;anti-dépresseurs et a récemment émergé comme une nouvelle cible thérapeutique des troubles gastro-intestinaux, tels que la diarrhée et une inflammation intestinale.Méthodes pour étudier l&#39;absorption de 5-HT dans les cellules épithéliales de l&#39;intestin ont été décrites précédemment. Par exemple, les cellules Caco-2 cultivées sur des supports en plastique ou des inserts perméables se sont révélés présenter une fluoxétine sensible 3 H-5-HT absorption dans les deux domaines apicaux et basolatéraux 4. La mesure de la fonction SERT en isolé Brush Border vésicules membranaires (BBMV) préparé à partir de donneurs d&#39;organes humains l&#39; intestin grêle a également été décrite par nous 5. 3 H-5-HT dans l&#39; absorption BBVMs humains a été démontré que la fluoxetine sensible et Na + / Cl - dépendante, et elle présentait une cinétique de saturation avec un K m de 5 300 nm. Utilisant des méthodes similaires, nous avons également mesuré précédemment fonction SERT en 3 H-5-HT absorption dans la souris BBMV intestinale 6. Cependant, la préparation de vésicules de membrane plasmique pur nécessite une grande quantité de la muqueuse tissulaire. D&#39;autres procédés, tels que le radiogvisualisation raphic de 3 sites d&#39;absorption H-5-HT, ont également été montré précédemment dans Guinée porc et de rat petits intestins 7. La chambre Ussing fournit un système plus physiologique pour mesurer le transport des ions, des nutriments et des médicaments dans divers tissus épithéliaux. Le principal avantage de la technique de la chambre de Ussing est qu&#39;il permet la mesure précise des paramètres électriques et de transport des intacte, l&#39;épithélium intestinal polarisé. En outre, pour réduire au minimum l&#39;influence du système neuromusculaire intrinsèque, décapage séromusculaire de la muqueuse intestinale peut être effectuée pour étudier la régulation des transporteurs dans l&#39;épithélium 8. Nous démontrons que cellules Caco-2 cultivées en 3D sur la protéine gélatineuse forment une lumière creuse exprimant des marqueurs apical et basolatéral distincts. Ces cellules présentent une expression plus élevée de SERT que 2D cellules Caco-2. Méthodes pour cultiver des cellules 3D et peimmunocoloration rform ou de l&#39;ARN et de protéines d&#39;extraction sont décrits. En outre, nous décrivons les méthodes pour étudier le fonctionnement du SERT et la régulation par le TGF-β1, une cytokine pléiotropique, dans une petite muqueuse intestinale en utilisant une technique de la chambre de Ussing.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>10X PBS</td>
			<td>ATCC</td>
			<td>ATCC&#174; HTB&#173;37&#8482;</td>
			<td>Cells</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>10X PBS</td>
			<td>Carl Zeiss</td>
			<td></td>
			<td>Microsope for confocal Imaging</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3[H]-5-HT&#160;</td>
			<td>LabtekII</td>
			<td>152453</td>
			<td>Culturing cells for microscopy</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>5-HT&#160;</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>70013-032</td>
			<td>Not a hazardous substance</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>95%O2- 5%Co2 cylinder</td>
			<td>KPL</td>
			<td>71-00-27</td>
			<td>Not a hazardous substance</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Agar (for Agar plates)</td>
			<td>Fischer</td>
			<td>BP151-100</td>
			<td>Acute toxicity, Ora</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Agar (for electrode)</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>G7126-1KG</td>
			<td>Not a hazardous substance</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Alexa FluorPhalloidin</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>C3867-1VL</td>
			<td>Not a hazardous substance</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BSA</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>P6148-500G</td>
			<td>Harmful if swallowed or if inhaled</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CaCl2</td>
			<td>LifeTechnologies</td>
			<td>A12380</td>
			<td>Not a hazardous substance</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CaCo2 Cells</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>A8806-5G</td>
			<td>Not a hazardous substance</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cell lysis Buffer&#160;</td>
			<td>Fischer</td>
			<td>BP337-100</td>
			<td>Not a hazardous substance</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chabered slides</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>S5886-1KG</td>
			<td>Not a hazardous substance</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Collagen Type-1Solution</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>S8045-500G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electrodes</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>S-0876</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EMEM</td>
			<td>Gibco by Life Technologies</td>
			<td>25200-056</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#160;Fetal bovine serum</td>
			<td>Corning</td>
			<td>356234</td>
			<td>Used as Extracellular matrix</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluoxetine</td>
			<td>Qiagen</td>
			<td>74104</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#160;Gentamicin</td>
			<td>ATCC</td>
			<td>30-2003</td>
			<td>Cell culture Media</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glycin</td>
			<td>Cell Signaling, Danvers, MA</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hepes&#160;</td>
			<td>Roche</td>
			<td>11836145001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Indomethacin</td>
			<td>Gibco by Life Technologies</td>
			<td>15070-063</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>K2HPO4</td>
			<td>Gibco by Life Technologies</td>
			<td>15710-064</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KOH</td>
			<td>Gibco by Life Technologies</td>
			<td>15630-080</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>L-ascorbic acid&#160;</td>
			<td>Gibco by Life Technologies</td>
			<td>10082147</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Liquid scintillation counter&#160;</td>
			<td>Gibco by Life Technologies</td>
			<td>70013--032</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LSM710 Meta</td>
			<td>Physiologic Instruments, San Diego, CA&#160;</td>
			<td>EM-CSYS-8</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mannitol</td>
			<td>Physiologic Instruments, San Diego, CA&#160;</td>
			<td>P2304</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Matrigel</td>
			<td>Physiologic Instruments, San Diego, CA&#160;</td>
			<td>VCC MC8</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MgCl2</td>
			<td>Physiologic Instruments, San Diego, CA&#160;</td>
			<td>DM MC6</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Multichannel Voltage/current Clamp</td>
			<td>Physiologic Instruments, San Diego, CA&#160;</td>
			<td>P2300</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaCl</td>
			<td>Physiologic Instruments, San Diego, CA&#160;</td>
			<td>P2023-100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaCl</td>
			<td>Fisher Scientific, Hampton, NH</td>
			<td>BP1423</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaHCO3</td>
			<td>Sigma-Aldrich, St Louis, MO</td>
			<td>S5886</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Normal Goat Serum (10%)</td>
			<td>Fisher Scientific, Hampton, NH</td>
			<td>S233</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Paraformaldehyde</td>
			<td>Sigma-Aldrich, St Louis, MO</td>
			<td>P288</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pen-Strp</td>
			<td>Sigma-Aldrich, St Louis, MO</td>
			<td>C3881</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Protein assay reagent</td>
			<td>Sigma-Aldrich, St Louis, MO</td>
			<td>10420</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Proteinase Inhibitor Cocktail</td>
			<td>MEDOX, Chicago, IL&#160;</td>
			<td>style G- 12300</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RNA easy Mini kit</td>
			<td>Sigma-Aldrich, St Louis, MO</td>
			<td>M4125</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Single Channel Electrode Input Module&#160;</td>
			<td>Sigma-Aldrich, St Louis, MO</td>
			<td>A92902</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sliders for snapwell Chambers</td>
			<td>Sigma-Aldrich, St Louis, MO</td>
			<td>H9523</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Phosphate (Na2HPO4)</td>
			<td>Sigma-Aldrich, St Louis, MO</td>
			<td>F132</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium-Hydroxide (NaOH)</td>
			<td>Sigma-Aldrich, St Louis, MO</td>
			<td>T7039</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TGF-&#946;1</td>
			<td>Perkin-Elmer,Waltham, MA</td>
			<td>NFT1167250UC</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TritonX-100</td>
			<td>Packard Instruments, Downers Grove, IL</td>
			<td>B1600</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trypsin EDTA</td>
			<td>Sigma-Aldrich, St Louis, MO</td>
			<td>221473</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tween-20</td>
			<td>Bio Rad Laboratories, Hercules, CA</td>
			<td>5000006</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ussing Chamber (chamber only)</td>
			<td>Sigma-Aldrich, St Louis, MO</td>
			<td>I7378</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ussing Chamber Systems</td>
			<td>Sigma-Aldrich, St Louis, MO</td>
			<td>A1296</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

methods to study epithelial transport protein function and expression in native intestine and caco-2 cells grown in 3d

L&#39;épithélium intestinal a des fonctions de transport et de barrières importantes qui jouent un rôle clé dans les fonctions physiologiques normales de l&#39;organisme tout en assurant une barrière à particules étrangères. transports épithéliale avec facultés affaiblies (ions, nutriments, ou des médicaments) a été associé à de nombreuses maladies et peut avoir des conséquences qui vont au-delà des fonctions physiologiques normales des transporteurs, comme en influençant l&#39;intégrité épithéliale et le microbiome intestinal. Comprendre la fonction et la régulation des protéines de transport est essentiel pour le développement d&#39;interventions thérapeutiques améliorées. Le plus grand défi dans l&#39;étude du transport épithélial développe un système modèle approprié qui récapitule les caractéristiques importantes des cellules épithéliales intestinales indigènes. Plusieurs modèles de culture in vitro de cellules, telles que les cellules Caco-2, T-84 et des cellules HT-29-Cl.19A sont généralement utilisés dans la recherche sur le transport epithelial. Ces lignées cellulaires représentent une approche réductionniste à la modélisation de l&#39;epithelium et ont été utilisés dans de nombreuses études mécanistiques, y compris l&#39;examen des interactions épithélium-microbienne. Cependant, les monocouches de cellules ne reflètent pas précisément les interactions cellule-cellule et le micro - environnement in vivo. Les cellules cultivées en 3D ont montré que modèles prometteurs pour les études médicaments de perméabilité. Nous montrons que les cellules Caco-2 en 3D peuvent être utilisées pour étudier les transporteurs épithéliaux. Il est également important que les études de cellules Caco-2 sont complétées par d&#39;autres modèles pour exclure des effets spécifiques de cellules et de prendre en compte la complexité de l&#39;intestin natif. Plusieurs méthodes ont déjà été utilisés pour évaluer la fonctionnalité des transporteurs, tels que le sac évasé et l&#39;absorption dans les cellules épithéliales isolées ou isolées dans des vésicules de membrane plasmique. Prenant en considération les défis dans le domaine par rapport aux modèles et à la mesure de la fonction de transport, nous démontrons ici un protocole de croître cellules Caco-2 en 3D et décrire l&#39;utilisation d&#39;une chambre de Ussing commeapproche efficace pour mesurer le transport de la sérotonine, comme dans les épithéliums intestinales polarisées intactes.

Immunocoloration en 3D Caco-2 kystes est représenté sur la figure 1. Une image représentative d&#39;un plan XY montrant lumen bien délimitées dans le kyste 3D colorés avec phalloidin actine est représenté sur la figure 1A. Le côté tourné vers la lumière représente le côté apical. Les cellules épithéliales en culture dans un résultat de l&#39;environnement 3D dans un phénotype épithélial robuste. Différents Caco-2 kystes le jour 12, ...

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Methods to Study Epithelial Transport Protein Function and Expression in Native Intestine and Caco-2 Cells Grown in 3D

Nous décrivons des méthodes simples pour étudier la régulation du transporteur de la sérotonine intestinale fonction (SERT) et d&#39; expression en utilisant un modèle in vitro de cellules de culture de cellules Caco-2 cultivées en 3D et un modèle ex vivo de l&#39; intestin de souris. Ces méthodes sont applicables à l&#39;étude d&#39;autres transporteurs épithéliaux.

Méthodes pour l&#39;étude épithéliale Transport Fonction Protein et expression dans Natif Intestin et Caco-2 cellules cultivées en 3D

The intestinal epithelium has important transport and barrier functions that play key roles in normal physiological functions of the body while providing ...

Research

JoVE Journal

Biology

Staining of Proteins in Gels with Coomassie G-250 without Organic Solvent and Acetic Acid

Coloration des protéines dans les gels de Coomassie G-250, sans solvant et l&#39;acide acétique organique

In classical protein staining protocols using Coomassie Brilliant Blue (CBB), solutions with high contents of toxic and flammable organic solvents ...

Recherche

Biologie

Primary Human Bronchial Epithelial Cells Grown from Explants

Primaire cellules épithéliales bronchiques humaines Cultivé à partir d&#39;explants

Human bronchial epithelial cells are needed for cell models of disease and to investigate the effect of excipients and pharmacologic agents on the ...

Hi-C: A Method to Study the Three-dimensional Architecture of Genomes.

Salut-C: une méthode d&#39;étude de l&#39;architecture tridimensionnelle des génomes.

The three-dimensional folding of chromosomes compartmentalizes the genome and and can bring distant functional elements, such as promoters and enhancers, ...

Chromatin Isolation by RNA Purification (ChIRP)

Chromatin Isolation by RNA Purification ChIRP

Isolement de la chromatine par purification d&#39;ARN (CHIRP)

Long noncoding RNAs are key regulators of chromatin states for important biological processes such as dosage compensation, imprinting, and developmental ...

Rapid Genetic Analysis of Epithelial-Mesenchymal Signaling During Hair Regeneration

Analyse rapide de la génétique des épithélio-mésenchymateuse signalisation lors de la régénération des cheveux

Hair follicle morphogenesis, a complex process requiring interaction between epithelia-derived keratinocytes and the underlying mesenchyme, is an ...

Induction and Analysis of Epithelial to Mesenchymal Transition

Induction et analyse des épithéliale à mésenchymateuses transition

Epithelial  to mesenchymal transition (EMT) is essential for proper morphogenesis during  development. Misregulation of this  process has been implicated ...

High Resolution Whole Mount In Situ Hybridization within Zebrafish Embryos to Study Gene Expression and Function

High Resolution Whole Mount In Situ Hybridization within Zebrafish Embryos to Study Gene Expression and Function

Haute Résolution Mont entier<em&gt; In Situ</em&gt; Hybridation dans les embryons de poisson zèbre pour étudier l&#39;expression des gènes et la fonction

This article focuses on whole-mount in situ hybridization (WISH) of zebrafish embryos. The WISH technology facilitates the assessment of gene expression ...

siRNA Screening to Identify Ubiquitin and Ubiquitin-like System Regulators of Biological Pathways in Cultured Mammalian Cells

siRNA contrôle pour la ubiquitine et les régulateurs du système ubiquitine-comme des voies biologiques dans des cellules de mammifères en culture

Post-translational modification of proteins with ubiquitin and ubiquitin-like molecules (UBLs) is emerging as a dynamic cellular signaling network that ...

Functional Reconstitution and Channel Activity Measurements of Purified Wildtype and Mutant CFTR Protein

Reconstitution fonctionnelle et Activité du Chan mesures de type sauvage purifiée et Mutant protéine CFTR

The Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator (CFTR) is a unique channel-forming member of the ATP Binding Cassette (ABC) superfamily of ...

Using Caco-2 Cells to Study Lipid Transport by the Intestine

Utilisation de cellules Caco-2 à étudier Lipid Transport par l&#39;intestin

Studies of dietary fat absorption are generally conducted by using an animal model equipped with a lymph cannula. Although this animal model is widely ...