השתלת מודל שומן לבן תת-עורית (ISWAT) מדגם ההשתלה של איויין מורנה
Summary
בפרוטוקול זה, שיטה של מורטין איון בידוד והשתלת לתוך רקמת השומן הלבן התת עורית מתוארת. האיים המבודדים של מורנה ממורג מושתלים לתוך המטופל מורין באמצעות קרום מרתף הידרוג’ל. רמת הגלוקוז בדם של המטופלים מנוטרים, ו ניתוח היסטולוגיה של שתלי איון מבוצע.
Abstract
השתלת איון הלבלב הוא טיפול רפואי מבוסס היטב עבור סוכרת סוג 1. קפסולת הכליה הוא האתר הנפוץ ביותר עבור השתלת איון במודלים מכרסמים. עם זאת, קפסולת הכליה הדוקה מגבילה את ההשתלה של איונים מספיקים בבעלי חיים גדולים ובני אדם. רקמת השומן הלבנה לבנה תת עורית (ISWAT), חלל תת עורי חדש, נמצא להיות אתר בעל ערך פוטנציאלי עבור השתלת איון. באתר זה יש אספקת דם טובה יותר מאשר חללים תת עורית אחרים. יתר על כן, ISWAT להכיל מסה איון גדול יותר מאשר קפסולת הכליה, והשתלת לתוך זה הוא פשוט. כתב יד זה מתאר את ההליך של בידוד איון העכבר והשתלת באתר ISWAT של העכבר סוכרתית התחביריים. באמצעות פרוטוקול זה, מורטין איונים הלבלב היו מבודדים על ידי העיכול הסטנדרטי קולגן ומטריצות קרום המרתף הידרוג’ל שימש לתיקון איונים מטוהרים באתר ISWAT. רמות הגלוקוז בדם של עכברי המטופל היו מנוטרים במשך יותר מ 100 ימים. שתלי איון אוחזרו ביום 100 לאחר ההשתלה ניתוח היסטולוגית. הפרוטוקול להשתלה איון באתר ISWAT המתואר בכתב יד זה הוא פשוט ואפקטיבי.
Introduction
השכיחות העולמית והשכיחות של סוכרת מסוג 1 (T1DM) עולים במהירות, על פי הנתונים הסטטיסטיים של הפדרציה הבינלאומית לסוכרת (צה”ל)1. השתלת איון היא אחת הגישות המבטיחים ביותר לטיפול T1DM4. מאז פריצת הדרך הגדולה שנעשתה השתלת איון קליני באמצעות פרוטוקול אדמונטון2 דווח, תפקוד הישרדות השתל איון ב T1DM הנמענים לאחר 5 שנים מגיע כעת על 50%3.
בעבר, מספר אתרי השתלת, כגון הכבד, כמוסת כליות, טחול, אזור תוך שרירי, מרחב תת עורי, מח עצם, ואת הכיס אונטל נחקרו עבור השתלת איון ניסיוני5,6,7. חלק מהאתרים הנ ל נבדקו בהגדרות הקליניות8. למרות השתלת איון לתוך הכבד נשאר השיטה הנפוצה ביותר בשימוש ביישום קליני בהווה9, יש כמה בעיות חשובות לכתובת בעת שימוש באתר זה. למשל, כיצד להפחית את אובדן מוקדם של האיים המושתלים שנגרמו על ידי התגובה הדלקתית מיידית של דם בתיווך (IBMIR) ואספקת חמצון העניים10,11 וכיצד לאחזר את שתלי איון במידת הצורך, כי הם מפזרים לוקליזציה בכבד. קפסולת הכליות עשויה להיות אתר אידיאלי עבור נמעני מכרסמים. עם זאת, הקפסולה כליה הדוקה מגביל את ההשתלה של איונים allogeneic מספקת בבני אדם, למרות שזה יכול להיות מתאים יותר עבור השתלת איון xenotransplantation בשל ההכנות מטוהרים מאוד חזירי איון בשימוש קליני5,12. לכן, החיפוש אחר אתר מתאים יותר עבור השתלת איון הוא בעיצומו.
החלל התת עורי עשוי לשמש כאתר הישימה קלינית עבור השתלת איון בשל הנגישות שלה. עם זאת, את היעילות של השתלת איון לחלל תת עורית הוא נמוך מאוד, ובכך דורשים מספר גדול יחסית של איוקמיה הפוכה13. לאחרונה, צוות מחקר יפני מצא את ISWAT, אתר תת עורית הספר מעולה להשתלה איון במודל murine בהשוואה לכבד14. ISWAT מכיל את העורק האפיקיבה ואת הווריד, כך אספקת הדם העשיר עשוי להבטיח השתלת איון revascularization. בכתב יד זה, אנו מציעים שיטת השרשה קלה באמצעות מטריקס מטריצות קרום הידרוג’ל כדי לתקן איונים murine מורנה ב ISWAT. פרוטוקול זה מוכיח יעיל עבור השתלת איון.
Protocol
Representative Results
Discussion
השתלת איון הלבלב הוא טיפול מבטיח לטיפול T1DM. ההשפעה של טיפול זה מושפע גורמים רבים ובחירת אתר אופטימלי עבור השרשה איון חשוב מאוד. האתר האנטומי האידיאלי עבור השתלת איון צריך את המאפיינים הבאים: נגישות להשתלה פשוטה, ביופסיה, והליכי אחזור השתל; סיבוכים מופחתים; שיעור הצלחה גבוהה של בקרת גלוקוז ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
עבודה זו נתמכת על ידי מענקים לאומי מפתח R & D תוכנית של סין (2017YFC1103704) קרנות מיוחדות לבניית בתי חולים ברמה גבוהה בפרובינצית גואנג-דונג (2019), פרויקט Sanming של הרפואה שנזן (SZSM201412020), קרן לרמה גבוהה משמעת רפואית בנייה של שנג (2016031638), קרן שנזן של המדע והטכנולוגיה (JCJY20160229204849975, GJHZ20170314171357556), קרן שנזן לבריאות ותכנון משפחה הנציבות (SZXJ2017021SZXJ2018059), רפואי הקרן למחקר מדעי של פרובינציית גואנג-דונג של סין (A2019218), הקרן פוסט-דוקטורט בסין (2018M633218).
Materials
| 0.22 μm Syringe-driven Filter Unit | Merck Millipore | SLHV033RB | |
| 1.5 mL centrifuge tube | Axygen | MCT-150-C | |
| 5 mL Pasteur pipette | JingAn Biological, China | J00085 | |
| 5 mL syringe | Szboon, China | 20170829 | |
| 50 mL conical tube | Corning | 430829 | |
| 5-0 surgical suture | sh-Jinhuan, China | CR537 | |
| 60 mL syringe | Szboon, China | 20170623 | |
| 75% Ethanol | LIRCON, China | 9180527 | |
| Alexa Fluor 488 donkey anti-mouse IgG(H+L) | Invitrogen | A21202 | Dilution (1:200) |
| anti-mouse Glucagon antibody | Abcam | ab10988 | Dilution (1:100) |
| anti-mouse insulin antibody | Cell Signaling Technology | 3014s | Dilution (1:100) |
| blunt-pointed perfusion needle | Oloey, China | 005 | 32G, yellow |
| BSA | Meilune, China | MB4219 | |
| C57BL/6 Mice | Medical Animal Center of Guangdong Province | 8~10 weeks | |
| cell culture dish | BIOFIL, China | TCD000100 | General,Non-treated,87.8 mm diameter |
| centrifuge | Thermo Scientific | ST16R | |
| cephalosporin | Lukang medical, China | 150303 | |
| CMRL-1066 | Sigma-Aldrich | C0422 | |
| Codos Pet Clipper | Szcodos, China | CP-8000 | |
| collagenase Type V | Sigma | C9262 | |
| DAPI | Thermo Fisher | D1306 | |
| D-hank's buffer | Coolaber, China | PM5140-10 | |
| dithizone | Sigma-Aldrich | D5130 | |
| Dnase I | Sigma-Aldrich | D4263 | |
| Eosin staining media | Beyotime Biotech, China | C0109 | |
| FBS | GE Healthcare Life Sciences | SH30084 | |
| fluorescein diacetate (FDA) | Thermo Fisher | F1303 | |
| fluorescent microscope | Leica | DMIL | |
| gel-loading pipet tips | Corning | CLS4884 | |
| HBSS | Coolaber, China | PM5150-10 | |
| hematoxylin staining media | Cell Signaling Technology | 14166S | |
| HISTOPAQUE-1077 | Sigma-Aldrich | RNBG0522 | |
| HISTOPAQUE-1119 | Sigma-Aldrich | RNBG0536 | |
| Hydrogel | BD Biosciences | 356234 | Basement Membrane Matrix |
| Iodophor | LIRCON, China | 5190313 | |
| light-tight culture dish | DVS, China | AN-5058548 | self-made, glass dish sprayed with black paint |
| Medical Adhesive Tape | Cofoe, China | K12001 | |
| non-invasive microtweezers | RWD Life Science | F11033-11 and F12016-15 | |
| One Touch ultraeasy Basic blood glucose monitoring system | Johnson & Johnson | 33391713 | |
| ophthalmic scissors | RWD Life Science | S12012-12 and S11001-08 | |
| P/S (penicillin / streptomycin) | Gibco | 15140-122 | |
| pentobarbital sodium | Sigma-Aldrich | P-010 | |
| Propidium iodide | Sigma-Aldrich | P4864 | |
| STZ (streptozotocin) | Sigma-Aldrich | S0130 | |
| Test Strip | GenUltimate | 100-50 | |
| TRITC-conjugated Goat anti-Rabbit IgG(H+L) | proteintech | SA00007-2 | Dilution (1:200) |
| vascular clamp | RWD Life Science | R31006-04 |
References
- Cho, N. H., et al. IDF Diabetes Atlas: Global estimates of diabetes prevalence for 2017 and projections for 2045. Diabetes Research and Clinical Practice. 138, 271-281 (2018).
- Shapiro, A. M., et al. Islet transplantation in seven patients with type 1 diabetes mellitus using a glucocorticoid-free immunosuppressive regimen. New England Journal of Medicine. 343 (4), 230-238 (2000).
- McCall, M., Shapiro, A. M. Update on islet transplantation. Cold Spring Harbor Perspectives in Medicine. 2 (7), 007823 (2012).
- Pathak, V., Pathak, N. M., O’Neill, C. L., Guduric-Fuchs, J., Medina, R. J. Therapies for Type 1 Diabetes: Current Scenario and Future Perspectives. Clinical Medicine Insights: Endocrinology and Diabetes. 12, 1179551419844521 (2019).
- Bottino, R., Knoll, M. F., Knoll, C. A., Bertera, S., Trucco, M. M. The Future of Islet Transplantation Is Now. Frontiers in Medicine (Lausanne). 5, 202 (2018).
- Stokes, R. A., et al. Transplantation sites for human and murine islets. Diabetologia. 60 (10), 1961-1971 (2017).
- van der Windt, D. J., Echeverri, G. J., Ijzermans, J. N., Cooper, D. K. The choice of anatomical site for islet transplantation. Cell Transplantation. 17 (9), 1005-1014 (2008).
- Addison, P., Fatakhova, K., Rodriguez Rilo, H. L. Considerations for an Alternative Site of Islet Cell Transplantation. Journal of Diabetes Science and Technology. , (2019).
- Pepper, A. R., Bruni, A., Shapiro, A. M. J. Clinical islet transplantation: is the future finally now. Current Opinion in Organ Transplantation. 23 (4), 428-439 (2018).
- Bellin, M. D., et al. Similar islet function in islet allotransplant and autotransplant recipients, despite lower islet mass in autotransplants. Transplantation. 91 (3), 367-372 (2011).
- Bruni, A., Gala-Lopez, B., Pepper, A. R., Abualhassan, N. S., Shapiro, A. J. Islet cell transplantation for the treatment of type 1 diabetes: recent advances and future challenges. Diabetes, Metabolic Syndrome and Obesity: Targets and Therapy. 7, 211-223 (2014).
- Smood, B., Bottino, R., Hara, H., Cooper, D. K. C. Is the renal subcapsular space the preferred site for clinical porcine islet xenotransplantation? Review article. International Journal of Surgery and Medicine. 69, 100-107 (2019).
- Luan, N. M., Iwata, H. Long-term allogeneic islet graft survival in prevascularized subcutaneous sites without immunosuppressive treatment. American Journal of Transplantation. 14 (7), 1533-1542 (2014).
- Yasunami, Y., et al. A Novel Subcutaneous Site of Islet Transplantation Superior to the Liver. Transplantation. 102 (6), 945-952 (2018).
- Rajab, A. Islet transplantation: alternative sites. Current Diabetes Reports. 10 (5), 332-337 (2010).
- Ekser, B., Vagefi, P. A. Search for the best site in islet xenotransplantation. International Journal of Surgery and Medicine. 70, 106-107 (2019).
- Lu, Y., et al. A Method for Islet Transplantation to the Omentum in Mouse. Journal of Visualized Experiments. (143), e57160 (2019).
- Neuman, J. C., Truchan, N. A., Joseph, J. W., Kimple, M. E. A method for mouse pancreatic islet isolation and intracellular cAMP determination. Journal of Visualized Experiments. (88), e50374 (2014).
- Zmuda, E. J., Powell, C. A., Hai, T. A method for murine islet isolation and subcapsular kidney transplantation. Journal of Visualized Experiments. (50), e2096 (2011).
- Khatri, R., Hussmann, B., Rawat, D., Gurol, A. O., Linn, T. Intraportal Transplantation of Pancreatic Islets in Mouse Model. Journal of Visualized Experiments. (135), e57559 (2018).
- Carter, J. D., Dula, S. B., Corbin, K. L., Wu, R., Nunemaker, C. S. A practical guide to rodent islet isolation and assessment. Biological Procedures Online. 11, 3-31 (2009).
