移植のためのカプセル化サーモ前脂肪細胞の脂肪組織デポへ
Summary
Here, we present a protocol for encapsulation of catabolic cells, which consume lipids for heat production in intra-abdominal adipose tissue and increase energy dissipation in obese mice.
Abstract
細胞カプセル化は、半透過性膜内に生存細胞を捕捉するために開発されました。移植カプセル化細胞は、長期生存を達成するために、処置される宿主の組織中に低分子量の代謝産物を交換することができます。半透膜は、移植されたカプセル化された細胞は、免疫系による拒絶反応を回避することができます。カプセル化手順は、例えば、インスリン、他のホルモン、およびサイトカインなどの生物活性化合物の制御放出を可能にするように設計されました。ここでは、肥満マウスの腹腔内脂肪組織における熱産生及びエネルギー散逸のための脂質を消費異化細胞、（熱発生）のカプセル化のための方法を説明します。サーモ異化細胞のカプセル化は、肥満の予防と治療に潜在的に適用可能であること、および2型糖尿病があります。異化細胞の別の潜在的なアプリケーションは、アルコールまたは他の毒性代謝物および環境汚染物質の解毒を含むことができます。
Introduction
慢性疾患の発生増加1は、治療用細胞集団2の移植に関する研究を刺激してきました。同系または同種異系幹細胞は、これらのアプリケーション2のために最も一般的に使用される細胞型です。しかし、これらの治療は、移植後の幹細胞の分化と移動の制御を可能にしないと、効率的なコストされていません。有益な機能を有する遺伝的に改変された細胞の移植は多くの疾患の治療を改善すると予想しています。しかし、遺伝子の細胞改変は宿主の免疫系によって認識され、したがって、これらの治療は、免疫抑制3が必要です。インスリン産生細胞のカプセル化は、チャン博士4によって開発されました。技術は、塩化カルシウム溶液中に浸漬されたアルギン酸塩の液滴中の細胞のカプセル化に基づいています。アルギン酸分子は、（M）マンヌロンとグルロン酸（G）で 構成され、CAによって接続することができ2+。ゲル化後、ビーズを、ポリ-L-リジン（PLL）溶液に懸濁させます。このステップの間、PLLは、カプセルの膜を確立アルギン酸分子中のGとMに結合します。カプセルの膜の多孔度は、MとPLLの濃度、インキュベーション時間、温度を変化させることによって調節することができます。 PLLの結合はまた、アルギン酸塩の種類と濃度に依存します。のCa 2+イオンで 架橋されたアルギン酸塩マトリックスは、生理的環境中またはリン酸とクエン酸イオン濃度の高い共通の緩衝溶液中で不安定です。これらのバッファは、アルギン酸からのCa 2+を抽出し、コアを液化することができます。アルギン酸塩コアの液状化は、細胞の移動および増殖のためのカプセルの内部の空間を提供します。ポリカチオン性ポリ-L-リジン（APL）とポリアニオンのアルギン酸に封入された細胞は、免疫グロブリンのために不浸透性であるが、毒素の栄養素の流入と流出を持っています。これらのAPLの特性は、長期のsuを有効に遺伝的に異なるホストへの移植後にカプセル化された細胞のrvival。エリオットらは、9年後の移植5人の患者にカプセル化されたブタの膵臓細胞を機能の生存を報告しました。
カプセル化技術は、マイクロカプセル化（3-800ミクロン）およびマクロカプセル（千ミクロンよりも大きい）に分類することができます。マイクロカプセルは、マクロカプセル6よりも耐久性があります。 1964年のチャン博士らによるその発見以来、マイクロカプセル化は広く、インスリン、他のホルモン、および生理活性分子7を製造同化細胞のカプセル化のために使用されてきました。これらの治療は、線維症、免疫応答8を含む宿主組織内のいくつかの課題に直面していました。最初は、バイオポリマーの品質に関連する副作用が解決されました。しかし、同化細胞の移植は、依然としてホルモンの結果として、そのような線維症などの副作用を開始overpr特殊な腺の外側oduction。
ここ数十年では、肥満や2型糖尿病は、大流行9に達しています。大人の人の30％以上は、世界中の過体重および肥満である10。増加腹腔内（IAB）脂肪形成は、慢性炎症の発生率を増加させ、2型糖尿病、心血管疾患、特定の癌および他の病的状態11-13を促進します。いくつかの証拠は、IABの脂肪に関連する病因が特定の脂肪細胞によって回避することができることを示唆しました。最近の研究では、IAB領域への皮下の脂肪細胞の移植は、代謝を改善し、インビボで 14げっ歯類の肥満およびインスリン抵抗性を減少させることができることを示しました。肥満とインスリン抵抗性の効果的な低減は、熱15,16の形でエネルギーを放散することが可能な熱発生、脂肪細胞と関連しています。脂肪細胞の産熱変性は、安定なトランスフェクションによって達成することができますこのような脱共役タンパク質1（UCP1）またはUCP1および他サーモ15,16遺伝子の発現を調節する遺伝子のミトコンドリアのプロトン脱共役に関与する遺伝子の。我々の最近の研究では、アルデヒドデヒドロゲナーゼの欠乏1 A1（ALDH1A1）が 17,18、これらのマウスにおいて、肥満およびインスリン抵抗性を減少させるIAB脂肪の熱発生リモデリングをもたらすことを示しました。なお、熱発生ALDH1A1欠損（ALDH1A1 – / – ）のカプセル化前脂肪細胞は、IAB脂肪18の治療のための新規治療機会を示唆し、肥満の野生型マウスでIAB脂肪の同じ治療効果を媒介します。実験的な設定では、カプセル化された細胞は、費用対効果の高い方法19内の特定の細胞集団の効果を研究するために研究者を可能にします。ここでは、熱発生異化細胞株とその研究室のカプセル化と肥満のマウスモデルにおける治療的適用の方法について説明します。プロトコルは、Tを説明しますマイクロカプセルの製造（ 図1）のためのHREE相：アルギン酸ビーズ（ 図1A）、ポリカチオン性ポリ-L-リジン（PLL）マイクロビーズの表面（ 図1B）上の膜の形成および除去の形成アルギン酸コア（ 図1C）。
Protocol
Representative Results
Discussion
種々の方法は、乾燥、押出し、および乳剤19を含む細胞をカプセル化するために使用されてきました。この方法では、アルギネートビーズをPLLでコーティングし、アルギン酸塩コアをカプセル化を完了するために溶解され、針を通して押し出されます。この方法は、長年使用されているが、所望のサイズおよび形状の球形ビーズの形成は依然として困難です。カプセルのサイズは、ア…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
私たちは社説助けをジェニファーPetrosinoのとDavid DiSilvestroに感謝したいと思います。本研究では、アメリカの卵会およびノボノルディスクファーマから賞番号10040042からだけでなく、OSUでの食品イノベーションセンター、オフィス国際のための、高度な機能性食品研究センター、および起業家精神によってだけでなく、受賞番号20020728でサポートされていました全米科学財団は、EEC-0914790（LJL）を付与します。このプロジェクトは、ディレクターのオフィスによって資金を供給、研究資源のための国立センターから賞数R21OD017244（OZ）とUL1RR025755（OSUCCC）でサポートされている国立衛生研究所（OD）と医学研究のためのNIHロードマップによってサポートされていました説明とNCI P30CA16058。内容はもっぱら著者の責任であり、必ずしも研究資源のための国立センターや国立衛生研究所の公式見解を示すものではありません。
Materials
| Encapsulation device (VAR V1) | Nisco | LIN-0042 | None |
| KD scientific syringe pump | KD scientific | 780100Y | None |
| Olympus microscope | Olympus Optical | IX70-S8F2 | None |
| Sodium alginate | Sigma | MKBP8122V | None |
| Poly-l-lysine hydrobromide (PLL) | Sigma | 020M5006V | None |
| Calcium chloride | Sigma | SLBJ2662V | None |
| Sodium citrate tribasic dihydrate | Sigma | 030M0200 | None |
| Sodium chloride | Sigma | SLBD2595V | None |
| Mini-PROTEAN TGX Gels | Bio-Rad | 456-1093 | None |
| ATGL primary antibody (from rabbit) | Cell Signaling | 2138S | None |
| Secondary anti body (anti rabbit) | LI-COR | 926-68071 | None |
| Radio-Immunoprecipitation Assay (RIPA) buffer | Boston BioProducts | D25Y6Z | None |
| Phosphate buffered saline (PBS) | Sigma | RNBD2893 | None |
| Trypsin | Gibco | 25200-056 | None |
| Cortizone 10 anti-itch ointment | Cortizone 10 | C4029138 | None |
| Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM) | Gibco | 11965-092 | None |
| Newborn calf serum (CS) | Sigma | N4762 | None |
| Fetal bovine serum (FBS) | Sigma | F4135 | None |
| 3-Isobutyl-1-methylxanthine (IBMX) | Sigma | I0516 | None |
| Dexamethasone | Sigma | D4902 | None |
| Insulin (bovine) | Sigma | I5879 | None |
| Protease inhibitor cocktail tablets | Roche | 4693159001 | None |
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