RNA 분석 및 대식세포 표현형에 적합한 인간 내장 지방 조직에서 생존 가능한 지방 세포 및 기질 혈관 분획 분리

Summary

이 프로토콜은 유세포 분석을 위한 여러 막 결합 마커의 염색을 통해 지방 세포에서 고품질 RNA를 얻는 방법론과 SVF-대식세포의 표현형을 포함하여 단일 공정에서 인간 내장 지방에서 생존 가능한 지방 세포 및 기질 혈관 분획-SVF 세포를 분리하기 위한 효율적인 콜라겐분해효소 분해 방법을 제공합니다.

Abstract

내장 지방 조직(VAT)은 주로 성숙한 지방 세포와 기질 혈관 분획(SVF) 세포로 구성된 활성 대사 기관으로, 대사, 호르몬 및 면역 과정을 조절하는 다양한 생체 활성 분자를 방출합니다. 현재로서는 이러한 과정이 지방 조직 내에서 어떻게 조절되는지는 불분명합니다. 따라서 지방 조직의 병태생리학에 대한 각 세포 집단의 기여도를 평가하는 방법의 개발이 중요합니다. 이 프로토콜은 분리 단계를 설명하고 콜라겐분해효소 효소 분해 기술을 사용하여 단일 공정에서 인간 VAT 생검에서 생존 가능한 성숙 지방세포 및 SVF를 효율적으로 분리하는 데 필요한 문제 해결 지침을 제공합니다. 또한, 이 프로토콜은 대식세포 서브세트를 식별하고 유전자 발현 연구를 위한 성숙한 지방 세포 RNA 분리를 수행하도록 최적화되어 있어 이러한 세포 집단 간의 상호 작용을 해부하는 연구를 수행할 수 있습니다. 간단히 말해서, VAT 생검은 세척하고, 기계적으로 다지고, 소화되어 단일 세포 현탁액을 생성합니다. 원심분리 후, 성숙한 지방세포는 SVF 펠릿에서 부유선광에 의해 분리됩니다. RNA 추출 프로토콜은 다운스트림 발현 분석을 위해 지방세포에서 총 RNA(miRNA 포함)의 높은 수율을 보장합니다. 동시에 SVF 세포는 유세포 분석을 통해 대식세포 하위 집합(전염증 및 항염증 표현형)을 특성화하는 데 사용됩니다.

Introduction

백색 지방 조직은 지방 세포 또는 지방 세포뿐만 아니라 대식세포, 조절 T 세포(Tregs)와 같은 기타 면역 세포, 호산구, 지방세포, 섬유아세포로 구성된 이질적인 세포 집단을 포함하는 기질 혈관 분획(SVF)으로 알려진 비지방 세포 분획으로 구성되어 있으며 혈관 및 결합 조직으로 둘러싸여 있습니다 ^1,2. 지방 조직(AT)은 이제 다른 세포에서 생성되어 조직으로 방출되는 아디포카인, 사이토카인 및 마이크로RNA를 통해 대사 및 염증과 관련된 생리적 과정을 조절하는 기관으로 간주되며 자가분비, 파라크린 및 내분비 효과 ^3,4. 인간의 경우 백색 지방 조직은 피하 지방 조직(SAT)과 내장 지방 조직(VAT)으로 구성되며 중요한 해부학적, 분자적, 세포적, 생리학적 차이가 있습니다 ^2,5. SAT는 인간 AT의 최대 80%를 차지하는 반면, VAT는 주로 장간막과 난막에 있는 복강 내에 위치하며 신진대사가 더 활발하다⁶. 또한 VAT는 체중, 인슐린 감수성, 지질 대사 및 염증에 상당한 영향을 미치는 매개체를 분비하는 내분비 기관입니다. 결과적으로, 부가가치세 누적은 복부 비만과 제2형 당뇨병, 대사 증후군, 고혈압 및 심혈관 질환 위험과 같은 비만 관련 질병을 유발하며, 이는 비만 관련 사망률을 더 잘 예측할 수 있는 지표이다 6,7,8,9.

항상성 상태에서는 지방세포, 대식세포 및 기타 면역세포가 협력하여 항염증 매개체의 분비를 통해 VAT 대사를 유지한다¹⁰. 그러나 과도한 VAT 확장은 활성화된 T 세포, NK 세포 및 대식세포의 모집을 촉진합니다. 실제로, 희박한 VAT에서 대식세포의 비율은 5%인 반면, 비만에서는 이 비율이 50%까지 상승하며, 대식세포가 항염증제에서 전염증성 표현형으로 분극되어 만성 염증 환경을 생성합니다^10,11.

비만 팬데믹의 결과로, 지방세포 생물학, 후성유전학, 염증, 내분비 특성, 세포외 소포체와 같은 신흥 부위 등 다양한 VAT 연구 주제를 다루는 보고서가 놀라울 정도로 많이 나왔습니다 8,10,12,13. 그러나 VAT 환경은 지방세포와 상주 또는 도착하는 대식세포 간의 혼선에 의해 정의되지만, 대부분의 연구는 하나의 세포 집단에만 초점을 맞추었으며 VAT에서 이러한 세포의 상호 작용과 병태생리학적 결과에 대한 정보는 부족합니다^11,14. 더욱이, AT에서 지방세포-대식세포 상호작용을 다루는 가치 있는 연구는 in vivo 프라이밍 조건 11,14,15가 결여된 세포주를 사용하여 수행되었다. VAT에서 이러한 세포의 상호 작용 또는 특정 기여도를 해부하기 위한 적절한 전략은 VAT 대사를 조절하는 생체 내 특성을 최대한 유사하게 반영하는 in vitro 분석을 수행하기 위해 동일한 지방 생검에서 두 세포 유형을 분리해야 합니다.

AT를 파괴하기 위한 기계적 힘에 기반한 비효소적 해리 방법은 최소한의 조작을 보장하지만, 이러한 방법은 효소 방법에 비해 세포 회수 효율이 낮고 세포 생존율이 낮고 더 많은 양의 조직이 필요하기 때문에 SVF 세포를 연구하는 것이 목적인 경우 사용할 수 없습니다^16,17. 콜라겐분해효소를 이용한 효소 분해는 WAT¹⁸과 같은 섬유조직의 콜라겐 및 세포외 기질 단백질을 적절하게 소화할 수 있는 부드러운 방법이며, 트립신이 효과가 없거나 손상을 줄 때 자주 사용된다¹⁹. 이 프로토콜은 콜라겐분해효소 효소 분해 기술을 사용하여 단일 공정에서 인간 VAT 생검에서 생존 가능한 성숙 지방세포 및 SVF 세포를 효율적으로 분리하기 위한 근본적인 문제 해결 지침을 제공하며, 다운스트림 발현 애플리케이션을 위해 microRNA를 포함한 성숙한 지방세포에서 총 RNA의 높은 수율(양, 순도 및 무결성)을 보장하기 위한 정보를 제공합니다. 동시에, 프로토콜은 유세포 분석법⁽²⁰)에 의한 추가 분석을 위해 여러 막 결합 마커의 염색을 통해 SVF 세포에서 대식세포 하위 집합을 식별하도록 최적화되어 있습니다.

Protocol

이 프로토콜은 Instituto Nacional de Perinatologia (212250-3210-21002-06-15)의 IRB에 의해 승인되었습니다. 참여는 자발적이었으며, 등록된 모든 여성들은 정보에 입각한 동의서에 서명했다. 1. 내장 지방 조직 수집 분만 없이 단태 임신을 한 건강한 성인 여성의 제왕절개 중 부분 자궁 절제술을 통해 VAT 생검을 받습니다. 자궁을 폐쇄하고 지혈을 한 후, 더 큰 오멘텀을 확인하?…

Representative Results

이 프로토콜은 부분 자궁 절제술 후 건강한 임산부로부터 얻은 VAT 생검에서 단일 공정으로 생존 가능한 성숙 지방 세포 및 SVF 세포를 분리하기 위해 콜라겐분해효소 분해 후 차등 원심분리를 사용하는 효소 방법을 설명합니다. 이 경우 RNA 추출을 위해 지방세포를 사용하고 대식세포 표현형을 위해 SVF를 사용합니다. RNA 추출 프로토콜을 통해 적절한 순도의 RNA와 성숙한 지방 ?…

Discussion

VAT는 신진대사 조절과 염증에 중요한 역할을 합니다. 비만과 관련된 만성 염증에서 지방 세포와 면역 세포의 역할에 대한 관심이 증가함에 따라 AT에 존재하는 SVF와 지방 세포를 분리하는 다양한 기술이 개발되었습니다. 그러나 대부분의 기술에서는 단일 절차로 동일한 VAT 생검에서 다운스트림 응용 분야에 사용할 수 있는 이 두 가지 다른 세포 세트를 얻을 수 없으며, 이는 지방 세포와 SVF 세포 ?…

Materials

0.2 mL PCR tubes	Axygen	PCR-02-C	RNase, DNase free and nonpyrogenic
1.5 mL microcentrifuge tubes	Axygen	MCT-150-C	RNase, DNase free and nonpyrogenic
10 mL serological pipettes	Corning	CLS4101-50EA	Individually plastic wrapped
10 µL universal pipet tip	Axygen	T-300-L-R	RNase, DNase free and nonpyrogenic
10 µL universal pipet tip	Axygen	T-300-R-S	RNase, DNase free and nonpyrogenic
1000 µL universal pipet tip	Axygen	T-1000-B-R	RNase, DNase free and nonpyrogenic
2.0 mL microcentrifuge tube	Axygen	MCT-200-C	RNase, DNase free and nonpyrogenic
200 µL universal pipet tip	Axygen	T-200-Y-R	RNase, DNase free and nonpyrogenic
2100 Bioanalyzer Instrument	Agilent	G2939BA	–
2101 Bioanalyzer PC	Agilent	G2953CA	2100 Expert Software pre-installed in PC
5 ml Round Bottom Polystyrene Test Tube	Corning	352003	Snap cap, sterile
50 mL centrifuge tubes	Corning	CLS430828-100EA	Polipropilene, conical bottom and sterile
Acid-guanidinium-phenol based reagent	Zymo Research	R2050-1-200	TRI Reagent or similar
Agilent RNA 6000 Nano Kit	Agilent	5067-1511	–
Agilent Small RNA Kit	Agilent	5067-1548	–
APC/Cy7 anti-human CD14 Antibody	BioLegend	325620	0.4 mg/106 cells, present on monocytes/macrophages, clone HCD14
Baker	–	–	250 ml, non sterile
Bovine serum albumin	Sigma-Aldrich	A3912-100G	Heat shock fraction, pH 5.2, ≥96%
Chip priming station	Agilent	5065-9951	–
Collagenase type II	Gibco	17101-015	Powder
D-(+)-Glucose	Sigma-Aldrich	G8270-100G	Powder
Direct-zol RNA Miniprep	Zymo Research	R2051	Supplied with 50 mL TRI reagen
Dissecting forceps	–	–	Steel, serrated jaws and round ends
Dissection tray	–	–	Stainless steel
Ethyl alcohol	Sigma-Aldrich	E7023-500ML	200 proof, for molecular biology
FACS Flow Sheath Fluid	BD Biosciences	342003	–
FACS Lysing Solution	BD Biosciences	349202	–
FACSAria III Flow Cytometer/Cell Sorter	BD Biosciences	648282	–
FASCDiva Software	BD Biosciences	642868	Software v6.0 pre-installed
Hemacytometer	Sigma	Z359629-1EA	–
Manual cell counter	–	–	–
Mayo dissecting scisors	–	–	Stainless steel
Microcentrifuge	–	–	Adjustable temperature
Nanodrop spectrophotometer	Thermo Scientific	ND2000LAPTOP	–
Orbital shaker	–	–	Adjustable temperature and speed
P10 variable volume micropipette	Thermo Scientific-Finnpipette	4642040	1 to 10 μL
P1000 variable volume micropipette	Thermo Scientific-Finnpipette	4642090	100 to 1000 μL
P2 variable volume micropipette	Thermo Scientific-Finnpipette	4642010	0.2 to 2 μL
P200 variable volume micropipette	Thermo Scientific-Finnpipette	4642080	20 to 200 μL
PCR tube storage rack	Axygen	R96PCRFSP	–
PE/Cy5 anti-human HLA-DR Antibody	BioLegend	307608	0.0625 mg/106 cells, present on macrophages, clone L243
PE/Cy7 anti-human CD45 Antibody	BioLegend	304016	0.1 mg/106 cells, present on leukocytes, clone H130
Phosphate buffered saline	Sigma-Aldrich	P3813-10PAK	Powder, pH 7.4, for preparing 1 L solutions
Pipette controller	–	–	–
Red Blood Cells Lysis Buffer	Roche	11 814 389 001	For preferential lysis of red blood cells from human whole blood
Refrigerated centrifuge	–	–	Whit adapter for 50 mL conical tubes
Sterile Specimen container	–	–	–
Transfer pipette	Thermo Scientific-Samco	204-1S	Sterile
Trypan Blue	Gibco	15250-061	0.4% Solution
Tube racks	–	–	For different tube sizes
Vortex Mini Shaker	Cientifica SENNA	BV101	–