Yağ Dokusu Depolarında içine Nakli Enkapsülasyon termojenik Preadipositler
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
Hücre kapsülleme yarı geçirgen zarlar içinde canlı hücre tutmak üzere geliştirilmiştir. engrafted kapsüllü hücreler uzun süreli sağkalım elde etmek için tedavi edilen hastaya dokularında düşük molekül ağırlıklı metabolitleri alışverişi yapabilirsiniz. yarı-geçirgen zar, bağışıklık sistemi tarafından reddini önlemek için kapsüllenmiş hücrelerin engrafted sağlar. Kapsülleme işlemi insülin gibi biyolojik olarak aktif bileşiklerin, başka hormonlar ve sitokinler kontrollü bir şekilde serbest bırakılmasını sağlayacak şekilde tasarlanmıştır. Burada obez farelerin karın içi adipoz dokusunda ısı üretimi ve enerji tüketimine (termogenez) için lipitler tüketen katabolik hücrelerin kapsüllenmesi için bir yöntem tarif eder. Termojenik katabolik hücrelerin kapsüllenmesi obezitenin önlenmesi ve tedavisi için potansiyel olarak uygulanabilir ve tip 2 diyabet olabilir. Katabolik hücrelerin başka potansiyel uygulama alkoller veya diğer toksik metabolitler ve çevresel kirleticiler gelen detoksifikasyon içerebilir.
Introduction
Kronik hastalıkların 1 artan insidansı tedavi hücre popülasyonlarının 2 nakli çalışmalar teşvik etmiştir. Sinjenik veya allojenik kök hücreleri, bu uygulamalar 2 için en yaygın olarak kullanılan hücre tipi vardır. Bununla birlikte, bu tedaviler implantasyondan sonra farklılaşması ve kök hücre göçü kontrol izin vermez ve maliyet etkin değildir. Yararlı fonksiyonları ile genetiği değiştirilmiş hücrelerin Transplantasyon birçok hastalığın tedavisini geliştirmek öngörmektedir. Ancak genetik hücre değişiklikleri konağın bağışıklık sistemi tarafından tanınan, bu nedenle, bu tedaviler immünosupresyonu 3 gerektirir. Insülin üreten hücrelerin kapsüllenmesi Chang 4 tarafından geliştirilmiştir. teknik, bir kalsiyum klorür çözeltisi içine daldırılır alginat damlacıklar halinde hücrelerin kapsüllenmesi dayanmaktadır. Aljinat molekülleri (G) (E) manuronik ve guluronik asit oluşur ve Ca ile bağlı olabilir 2+. Jelleşme sonra, taneler, bir poli-L-lisin (PLL) çözeltisi süspanse edilir. Bu adım sırasında, PLL kapsül membran oluşturan alginat moleküllerinde G ve M bağlanır. kapsül, zarın gözeneklilik, M ve PLL konsantrasyonları, inkübasyon süresi, ve sıcaklığı değiştirilerek modüle edilebilir. PLL bağlanmasının, aynı zamanda Çeşidi ve aljinat konsantrasyonuna bağlıdır. Ca + 2 iyonları ile çapraz bağlanmış Alginat matrisler, fizyolojik bir ortamda ya da fosfat ve sitrat iyonları konsantrasyonunun ortak tampon çözeltiler içinde kararlı değildir. Bu tamponlar alginattan Ca 2 + özü ve çekirdeği sıvılaştırılması yapabilirsiniz. Aljinat çekirdeğin Sıvılaşma hücresel hareket ve büyüme için kapsül içindeki alan sağlar. Polikatyonik poli-L-lisin (APL) polianyonik Aljinatta kapsüllenmiş hücreler immünoglobülin için geçirgen olan, ancak toksin besin girişini ve çıkışını sahiptir. Bunlar APL en özellikler uzun vadeli su etkinleştirmekgenetik olarak farklı bilgisayarlar içine naklinden sonra kapsüllü hücrelerin rvival. Elliott ve diğ., Dokuz yıllık implantasyon 5 sonra, bir insan hastada kapsüllenmiş domuz pankreatik hücrelerin saptanmıştır hayatta bildirilmiştir.
Kapsülleme teknikleri, mikrokapsülleme (3-800 um) ve macroencapsulation (daha büyük 1000 um) olarak sınıflandırılabilir. Mikrokapsüller macrocapsules 6 daha dayanıklıdır. Dr Chang ve 1964 yılında meslektaşları tarafından keşfedilmesinden bu yana, mikroenkapsülasyon yaygın insülin üreten hücreler anabolik, diğer hormonlar ve biyoaktif moleküllerin 7 enkapsülasyonunda kullanılmıştır. Bu tedaviler fibrozis ve bağışıklık yanıtı 8 olmak üzere konak dokusunda çeşitli zorluklarla karşı karşıya. Başlangıçta, biyopolimerlerin kalitesine ilişkin yan etkiler çözüme kavuşturuldu. Bununla birlikte, anabolik hücrelerinin nakli de hormon overpr bir sonucu olarak, örneğin fibroz gibi yan etkilere, başlatırözel bir bezin dışına oduction.
Son yıllarda, obezite ve tip 2 diyabet salgın boyutlarına 9 ulaşmıştır. Yetişkin insanların% 30'dan fazla dünya çapında kilolu ve 10 obez. Artan karın içi (IAB) yağ oluşumu kronik inflamasyon insidansını artırır ve tip 2 diyabet, kardiyovasküler hastalık, bazı kanserler ve diğer morbidite 11-13 teşvik etmektedir. Çeşitli türden kanıtlar IAB yağ ile ilişkili patogenez belirli adipositlerce önlenebilir önerdi. Son çalışmalar metabolizma artırmak ve in vivo 14 kemirgenlerde obezite ve insülin direnci azaltabilir IAB bölgeye deri altı adipositlere bu nakli göstermiştir. Obezite ve insülin direnci etkili azalma, ısı 15,16 şeklinde enerji dağıtma yeteneğine sahip termojenik adipositler ile ilişkilendirilmiştir. Adipositlerin termojenik modifikasyonu kararlı transfeksiyonu ile elde edilebilirBu tür eşleşmemiş protein 1 (UCP1) veya UCP1 ve diğer termojenik genlerin 15,16 ekspresyonunu düzenleyen genlerin mitokondriyal proton uncoupling, katılan genlerin. Bizim son çalışmalar aldehit dehidrojenaz 1 a1 (Aldh1a1) yetersizlik bu farelerde 17,18 obezite ve insülin direnci azaltır IAB yağ termojenik yeniden yol açtığını gösterdi. Özellikle, termojenik Aldh1a1 eksikliği kapsüllenmesi (Aldh1a1 – / -) Preadipositler Iab yağ 18 tedavisi için yeni bir terapötik fırsat düşündüren obez vahşi tip farelerde Iab yağ aynı terapötik etkisine aracılık eder. Deneysel ayarlarında, kapsüllü hücreler maliyet etkin bir şekilde 19 özel hücre popülasyonlarının etkilerini incelemek için araştırmacılar sağlar. Burada obezite bir fare modelinde termojenik katabolik hücre çizgisinin kapsüllenmesi ve laboratuar ve terapötik uygulama yöntemini tartışır. protokol t açıklarmikrokapsül üretiminde (Şekil 1) için HREE fazlar: alginat mikro (Şekil 1A), polikatyonik poli-L-lisin (PLL), mikro yüzeyi (Şekil 1B) ilgili membranlar, oluşumu ve çıkarılması oluşumu alginat çekirdekler (Şekil 1C).
Protocol
Representative Results
Discussion
Çeşitli yöntemler, kurutma, haddeleme, ve emülsiyonun 19 de dahil olmak üzere hücreleri kapsüllemek için kullanılmıştır. Bu yöntemde, aljinat taneleri daha sonra PLL ile kaplanmış ve aljinat çekirdek kapsülleme tamamlamak için çözülmüş olan, bir iğne aracılığıyla ekstrüde edilir. Bu yöntem yıldır kullanılmaktadır, ancak, arzu edilen boyut ve küresel şekle sahip tanelerin oluşumu hala zordur. kapsüllerin boyutu, sodyum aljinat çözeltisi, ekstruder çapı ve iğne ucu ve …
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Biz editoryal yardım için Jennifer Petrosino ve David DiSilvestro teşekkür etmek istiyorum. Bu araştırma Amerikan Yumurta Kurulu ve Novo Nordisk İlaç gelen Ödülü Numarası 10040042 yanı sıra osu Gıda İnovasyon Merkezi, Ofis Uluslararası İlişkiler, İleri Fonksiyonel Gıdalar Araştırma Merkezi ve Girişimcilik yanı sıra Ödül Numarası 20020728 tarafından desteklenen Ulusal Bilim Vakfı EEC-0914790 (LJL) hibe. Tıbbi Araştırma ve NIH Yol Haritası ile Sağlık (OD) Direktörü, National Institutes Ofisi tarafından finanse edilen ve desteklenen Ulusal Araştırma Kaynakları Merkezi'nden Ödülü Numarası R21OD017244 (OZ) ile UL1RR025755 (OSUCCC) tarafından desteklenmiştir açıklanan proje, NCI P30CA16058. Içeriği sadece yazarların sorumluluğundadır ve mutlaka Ulusal Araştırma Kaynakları Merkezi veya Ulusal Sağlık Enstitüleri resmi görüşlerini temsil etmemektedir.
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 |
Referencias
- Vogeli, C., et al. Multiple chronic conditions: prevalence, health consequences, and implications for quality, care management, and costs. Journal of general internal medicine. 22, 391-395 (2007).
- Vija, L., et al. Mesenchymal stem cells: Stem cell therapy perspectives for type 1 diabetes. Diabetes & metabolism. 35, 85-93 (2009).
- Acarregui, A., Orive, G., Pedraz, J. L., Hernandez, R. M. Therapeutic applications of encapsulated cells. Methods in molecular biology. 1051, 349-364 (2013).
- Chang, T. M. Semipermeable Microcapsules. Science. 146, 524-525 (1964).
- Elliott, R. B., et al. Live encapsulated porcine islets from a type 1 diabetic patient 9.5 yr after xenotransplantation. Xenotransplantation. 14, 157-161 (2007).
- Lim, F., Sun, A. M. Microencapsulated islets as bioartificial endocrine pancreas. Science. 210, 908-910 (1980).
- Vos, P., Spasojevic, M., Faas, M. M. Treatment of diabetes with encapsulated islets. Advances in experimental medicine and biology. 670, 38-53 (2010).
- Cotton, C. K. Engineering challenges in cell-encapsulation technology. Trends in biotechnology. 14, 158-162 (1996).
- Yach, D., Stuckler, D., Brownell, K. D. Epidemiologic and economic consequences of the global epidemics of obesity and diabetes. Nature medicine. 12, 62-66 (2006).
- Ng, M., et al. Global, regional, and national prevalence of overweight and obesity in children and adults during 1980-2013: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2013. Lancet. 384, 766-781 (2014).
- Kissebah, A. H., et al. Relation of body fat distribution to metabolic complications of obesity. The Journal of clinical endocrinology and metabolism. 54, 254-260 (1982).
- Bray, G. A., et al. Relation of central adiposity and body mass index to the development of diabetes in the Diabetes Prevention Program. The American journal of clinical nutrition. 87, 1212-1218 (2008).
- Klein, J., et al. What are subcutaneous adipocytes really good for. Experimental dermatology. 16, 45-70 (2007).
- Tran, T. T., Yamamoto, Y., Gesta, S., Kahn, C. R. Beneficial effects of subcutaneous fat transplantation on metabolism. Cell metabolism. 7, 410-420 (2008).
- Seale, P., Kajimura, S., Spiegelman, B. M. Transcriptional control of brown adipocyte development and physiological function–of mice and men. Genes & development. 23, 788-797 (2009).
- Kozak, L. P. Genetic variation in brown fat activity and body weight regulation in mice: lessons for human studies. Biochimica et biophysica acta. 1842, 370-376 (2014).
- Zhang, X., He, H., Yen, C., Ho, W., Lee, L. J. A biodegradable, immunoprotective, dual nanoporous capsule for cell-based therapies. Biomaterials. 29, 4253-4259 (2008).
- Yang, F., et al. The prolonged survival of fibroblasts with forced lipid catabolism in visceral fat following encapsulation in alginate-poly-L-lysine. Biomaterials. 33, 5638-5649 (2012).
- Chang, T. M. Artificial cells with emphasis on bioencapsulation in biotechnology. Biotechnology annual review. 1, 267-295 (1995).
- Chang, T. M. Hybrid artificial cells: microencapsulation of living cells. ASAIO journal. 38, 128-130 (1992).
- Koo, J., Chang, T. M. Secretion of erythropoietin from microencapsulated rat kidney cells: preliminary results. The International journal of artificial organs. 16, 557-560 (1993).
- Weidenauer, U., Bodmer, D., Kissel, T. Microencapsulation of hydrophilic drug substances using biodegradable polyesters. Part I: evaluation of different techniques for the encapsulation of pamidronate di-sodium salt. Journal of microencapsulation. 20, 509-524 (2003).
- Smidsrod, O., Skjak-Braek, G. Alginate as immobilization matrix for cells. Trends in biotechnology. 8, 71-78 (1990).
- Lewinska, D., Rosinski, S., Werynski, A. Influence of process conditions during impulsed electrostatic droplet formation on size distribution of hydrogel beads. Artificial cells, blood substitutes, and immobilization biotechnology. 32, 41-53 (2004).
- Chan, E. S., Lee, B. B., Ravindra, P., Poncelet, D. Prediction models for shape and size of ca-alginate macrobeads produced through extrusion-dripping method. Journal of colloid and interface science. 338, 62-72 (2009).
- Bhujbal, S. V., Paredes-Juarez, G. A., Niclou, S. P., de Vos, P. Factors influencing the mechanical stability of alginate beads applicable for immunoisolation of mammalian cells. Journal of the behavior of biomedical materials. 37, 196-208 (2014).
- Gushchina, L. V., Yasmeen, R., Ziouzenkova, O. Moderate vitamin A supplementation in obese mice regulates tissue factor and cytokine production in a sex-specific manner. Archives of biochemistry and biophysics. 539, 239-247 (2013).
- Ziouzenkova, O., et al. Retinaldehyde represses adipogenesis and diet-induced obesity. Nature. 13, 695-702 (2007).
- Yasmeen, R., Jeyakumar, S. M., Reichert, B., Yang, F., Ziouzenkova, O. The contribution of vitamin A to autocrine regulation of fat depots. Biochimica et biophysica acta. 1821, 190-197 (2012).
- Liu, W., et al. miR-133a regulates adipocyte browning in vivo. PLoS genetics. 9, e1003626 (2013).
- Rao, R. R., et al. Meteorin-like is a hormone that regulates immune-adipose interactions to increase beige fat thermogenesis. Cell. 157, 1279-1291 (2014).
- Kir, S., et al. Tumour-derived PTH-related protein triggers adipose tissue browning and cancer cachexia. Nature. 513, 100-104 (2014).
