Y-27632 成人皮膚組織からのヒトメラノサイトの収穫量を豊かにする
Summary
本論文は、TIVA培地にY-27632を添加することで、成人の皮膚組織からのメラノサイトの収率を有意に増加させることができると報告している。
Abstract
皮膚組織からの原発メラノサイトの分離と培養は、生物学的研究にとって非常に重要であり、臨床応用に広く使用されている。従来の方法で皮膚組織から一次メラノサイトを単離することは、通常、十分に通過するのに約3〜4週間かかる。さらに重要なことは、使用される組織は通常新生児の前皮であり、成人組織から原発性メラノサイトを効率的に分離することは依然として課題である。我々は最近、Rhoキナーゼ阻害剤であるY-27632を初期培養培地に48時間添加するメラノサイトの新しい分離法を開発した。我々は、この新しい方法を、一次メラノサイトを効率的に培養するために成体表皮を用いてより詳細に記述する。重要なことは、この新しい方法で調製された成体組織から得られたメラノサイトが正常に機能できることを示す。この新しいプロトコルは、容易にアクセスできる成人皮膚組織から調製された原発性メラノサイトを用いた色素沈着欠陥および黒色腫の研究に大きな利益をもたらす。
Introduction
本研究の目的は、生物学的研究および臨床応用のために、成人皮膚の表皮からメラノサイトを分離するためのシンプルで効果的なプロトコルを開発することであった。皮膚の基底表皮や毛包に位置するメラノサイトは、メラニン1を産生することによって皮膚および毛髪の色素沈着に重要な役割を果たす。表皮メラノサイトから得られた皮膚色素沈着は、皮膚2の下層細胞へのDNA損傷を減少/予防する紫外線照射フィルターとして作用する。皮膚におけるメラノサイトの異常増殖は、良性ネビ(ほくろ)の形成など、メラノサイトが発癌性増殖に変わる可能性があり、その後に細胞老化が続くなど、非常に一般的である。
1957年以来、ヒト原発メラノサイトの分離とその後の培養は4つ可能であったが、1982年以来、表皮5からヒトメラノサイトの培養を再現的に確立できる効率的な方法があった。表皮から一次メラノサイトを分離する従来の方法は、2段階の酵素消化を伴う。簡単に言えば、皮膚は最初に表皮を真皮から分離するためにディスパスで消化され、その後表皮をトリプシンで消化してメラノサイトおよびケラチノサイトを含む懸濁液を産生し、異なる培地で選択的に成長させることができる。現在、初期培養は通常、メラノサイトが従来の方法を用いて合流に達するまでに約3〜4週間かかり、これはそれらの単離の効率が低いためである可能性が高い。したがって、成人の皮膚組織からのメラノサイトの初期産生を増加させることは、実験室での研究と臨床応用の両方に非常に有用であろう。
多くの成長因子は、その大部分が角化細胞(例えば、α-MSH、ACTH、bFGF、NGF、ET-1、GM-CSF、HGF、LIFおよびSCF)によって分泌されることが示されている55-8、8哺乳類メラノサイトの分化および増殖を調節する。フィーダー層がない場合、これらの成長因子の欠如は、メラノサイトの増殖の減少およびそれらの増加したアポトーシス9につながる。ケラチノサイトをフィーダー細胞とメラノサイトとの共培養は、メラノサイトの増殖を加速し、アポトーシスを減少させる可能性がある。しかし、この共培養法は、より多くの皮膚組織を必要とし、ケラチノサイトを調製する必要があるが、これは実用的ではないが、メラノサイトに必要な培養条件がケラチノサイトの成長を好まないため、効率的に働くことができなかった。
これまでの研究では、ROCK阻害剤であるY-27632を成長培地に添加することで、皮膚組織10~14–14からヒト初代表皮細胞の収率を高めることができることが報告されている。したがって、ヒトの原発メラノサイトの単離がY-27632の存在から恩恵を受けるかどうかをテストすることは興味深いであろう。実際に、TpA、IBMX、Na3VO4およびdbcAMPを含む接種TIVA培地15にY-27632を添加すると、初期培養316において包皮組織から分離された一次メラノサイトの収率が有意に増加した。従来のプロトコルと比較して、この新しいプロトコルはメラノサイト16の収率を上げる上でかなり効率的である。したがって、このプロトコルは、基礎的および応用生物学的研究におけるその応用を促進するために、以前の研究16に基づいて成人皮膚組織を用いて新しい方法を詳細に記述する。
Protocol
Representative Results
Discussion
ここで説明するプロトコルは、最近の出版物16に基づいていました。新しい方法で最良の結果を得るためには、次の重要な手順に注意を払う必要があります。まず、表皮と真皮の分離が成功することが重要です。メスの刃を使用して大人の包皮組織を3〜4mm幅のストリップに切り、ディスパーゼをより徹底的かつ簡単に作業させ、表皮を真皮から分離します。第二に、これら2…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この研究は、中国国家主要研究開発プログラム(2017YFA0104604)、中国国立自然科学財団の一般プログラム(81772093)、軍事物流研究プロジェクト(AWS17J005)、山東省自然科学財団(ZR2019ZD3)のキープログラムによって支援されました 6)と山東省の主要研究開発プログラム(2019GSF108107)からX.W.広東基礎応用基礎研究財団(2019A1515110833)と山東大学基礎研究基金(2019GN043)からJ.M.
Materials
| Alexa fluor-594 donkey anti-mouse IgG | Thermo Fisher Scientific | A21203 | For Immunofluorescence |
| Alexa fluor-594 donkey anti-rabbit IgG | Thermo Fisher Scientific | R37119 | For Immunofluorescence |
| Cell Culture Dish | Eppendorf | 30702115 | For cell culture |
| Cell Strainer | Corning incorporated | 431792 | Cell filtration |
| 15 mL Centrifuge Tube | KIRGEN | 171003 | For cell centrifuge |
| 50 mL Centrifuge Tube | KIRGEN | 171003 | For cell centrifuge |
| CO2 Incubator | Thermo Scientific | 51026333 | For cell incubating |
| Constant Temperature Shaker | Shanghai Boxun | 150036 | For water bath |
| DAPI | Abcam | ab104139 | For Immunofluorescence |
| Dispase | Gibco | 17105-041 | For melanocyte isolation |
| DMEM | Thermo Scientific | C11995500 | Component of neutralization medium |
| Fetal Bovine Serum | Biological Industries | 04-001-1AC5 | Component of neutralization medium |
| Fluorescence microscope | Olympus | 5E44316 | For Immunofluorescence |
| Forskolin | MCE | HY-15371 | Induce pigmentation |
| Glutamine | Thermo Fisher Scientific | 25030081 | melanocyte culture medium |
| Ham's F12 | Thermo Scientific | 11330032 | melanocyte culture medium |
| Inverted microscope | Olympus | 5C42258 | For cell microscopic observation |
| 3-isobutyl-1-methyl xanthine (IBMX) | Sigma | 17018 | melanocyte culture medium |
| mouse anti-human MITF | Abcam | ab12039 | For Immunofluorescence |
| Na3VO4 | Sigma | S6508 | melanocytes culture medium |
| N6,2'-O-dibutyryladeno-sine 3',5'-cyclic monophosphate (dbcAMP) | Sigma | D0627 | melanocyte culture medium |
| 12-O-tetradecanoyl phorbol-13-acetate (TPA） | Sigma | 79346 | melanocyte culture medium |
| Penicillin Streptomycin | Thermo Scientific | 15140-122 | Antibiotics |
| rabbit anti-human Ki-67 | Abcam | ab15580 | For Immunofluorescence |
| Phosphate buffered solution | Solarbio Life Science | P1020-500 | Washing solution |
| Sorvall ST 16R Centrifuge | Thermo Scientific | 75004380 | Cell centrifugation |
| TC20TM automated cell counter | Bio-Rad | 1450102 | Automatic cell counting |
| 0.05% Trypsin | Life Technologies | 25300-062 | For melanocyte dissociation |
| Y-27632 | Sigma | Y0503 | For melanocyte isolation |
Riferimenti
- Costin, G. E., Hearing, V. J. Human skin pigmentation: melanocytes modulate skin color in response to stress. FASEB Journal. 21 (4), 976-994 (2007).
- Battyani, Z., Xerri, L., Hassoun, J., Bonerandi, J. J., Grob, J. J. Tyrosinase gene expression in human tissues. Pigment Cell Research. 6 (6), 400-405 (1993).
- Michaloglou, C., et al. BRAFE600-associated senescence-like cell cycle arrest of human naevi. Nature. 436 (7051), 720-724 (2005).
- Hu, F., Staricco, R. J., Pinkus, H., Fosnaugh, R. P. Human melanocytes in tissue culture. Journal of Investigative Dermatology. 28 (1), 15-32 (1957).
- Eisinger, M., Marko, O. Selective proliferation of normal human melanocytes in vitro in the presence of phorbol ester and cholera toxin. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 79 (6), 2018-2022 (1982).
- Hirobe, T. Role of keratinocyte-derived factors involved in regulating the proliferation and differentiation of mammalian epidermal melanocytes. Pigment Cell Research. 18 (1), 2-12 (2005).
- Halaban, R., et al. Basic fibroblast growth factor from human keratinocytes is a natural mitogen for melanocytes. Journal of Cell Biology. 107 (4), 1611-1619 (1988).
- Kunisada, T., et al. Keratinocyte expression of transgenic hepatocyte growth factor affects melanocyte development, leading to dermal melanocytosis. Mechanisms of Development. 94 (1-2), 67-78 (2000).
- Hirobe, T., Shinpo, T., Higuchi, K., Sano, T. Life cycle of human melanocytes is regulated by endothelin-1 and stem cell factor in synergy with cyclic AMP and basic fibroblast growth factor. Journal of Dermatological Science. 57 (2), 123-131 (2010).
- Wen, J., Zu, T., Zhou, Q., Leng, X., Wu, X. Y-27632 simplifies the isolation procedure of human primary epidermal cells by selectively blocking focal adhesion of dermal cells. Journal of Tissue Engineering and Regenerative Medicine. 12 (2), 1251-1255 (2018).
- Liu, Z., et al. A simplified and efficient method to isolate primary human keratinocytes from adult skin tissue. Journal of Visualized Experiments. (138), e7862 (2018).
- Terunuma, A., Limgala, R. P., Park, C. J., Choudhary, I., Vogel, J. C. Efficient procurement of epithelial stem cells from human tissue specimens using a Rho-associated protein kinase inhibitor Y-27632. Tissue Engineering Part A. 16 (4), 1363-1368 (2010).
- Cerqueira, M. T., Frias, A. M., Reis, R. L., Marques, A. P. Interfollicular epidermal stem cells: boosting and rescuing from adult skin. Methods in Molecular Biology. 989, 1-9 (2013).
- Zhou, Q., et al. ROCK inhibitor Y-27632 increases the cloning efficiency of limbal stem/progenitor cells by improving their adherence and ROS-scavenging capacity. Tissue Engineering Part C, Methods. 19 (7), 531-537 (2013).
- Yokoyama, S., et al. Pharmacologic suppression of MITF expression via HDAC inhibitors in the melanocyte lineage. Pigment Cell & Melanoma Rresearch. 21 (4), 457-463 (2008).
- Mi, J., et al. A ROCK inhibitor promotes keratinocyte survival and paracrine secretion, enhancing establishment of primary human melanocytes and melanocyte-keratinocyte co-cultures. Pigment Cell & Melanoma Research. 33 (1), 16-19 (2020).
