マウス上端体脂肪組織からの脂肪前駆細胞の調製
Summary
蛍光活性化細胞選別を用いて、マウス上体脂肪パッドから生存性の高い脂肪前駆細胞を単離する簡単な方法を提示する。
Abstract
肥満および代謝障害(糖尿病、心臓病、癌など)は、すべて劇的な脂肪組織リモデリングに関連している。組織に住む脂肪前駆細胞(APC)は脂肪組織恒常性において重要な役割を果たし、組織病理に寄与し得る。単一細胞RNAシーケンシングや単細胞プロテオミクスを含む単細胞解析技術の使用が増え、集団または組織全体の変化の中で個々の細胞発現変化の前例のない解決を可能にすることで、幹細胞/前駆細胞分野を変革しています。本稿では、マウスの上端体脂肪組織を解剖し、単一の脂肪組織由来細胞を分離し、蛍光活性化細胞選別(FACS)を実行して、実行可能なSca1+/CD31 – /CD45–/Ter119– APCを濃縮するための詳細なプロトコルを提供します。これらのプロトコルにより、研究者は単一細胞RNAシーケンシングなどの下流解析に適した高品質のAPCを準備することができます。
Introduction
脂肪組織は、エネルギー代謝に重要な役割を果たしています。.過剰なエネルギーは脂質の形で貯蔵され、脂肪組織は栄養状態およびエネルギー需要に応じて有意な膨張または引き込みが可能である。脂肪組織の拡張は、脂肪細胞サイズの増加(肥大)および/または脂肪細胞数の増加(過形成)から生じる可能性があります。後者のプロセスは、脂肪前駆細胞1,2の増殖と分化によって厳しく調節される。肥満の間、脂肪組織は過度に拡大し、低酸素症、炎症、インスリン抵抗性を含む組織機能不全は、しばしば3、4を発症する。これらの合併症は高血圧、糖尿病、心血管疾患、脳卒中、および癌5を含む多くの慢性疾患への危険因子である。したがって、制御されていない脂肪組織の拡張を制限し、脂肪組織の病理を緩和することは、生物医学研究の最優先事項である。脂肪組織の拡張中に、生体脂肪組織由来幹細胞(ASC)は増殖し、順次に前駆細胞(コミット前駆細胞)に増殖し、次いで成熟脂肪細胞に分化する。最近の単細胞RNAシーケンシング(scRNA-seq)研究は、これらの脂肪前駆細胞(APCおよび予後細胞)集団が実質的な分子および機能的ヘテロジニアリティ7、8、9、10、11、12を示していることを示している。例えば、ASCは、減少した有数分化能力を示す一方で、より高い増殖および拡張能力を示す一方で、前置細胞7と比較して。ASCとプリデポサイト集団内でさらなる分子差が報告されるが、これらの違いの機能的関連性は依然として不明である7。これらのデータは、脂肪の前駆細胞プールの複雑さを強調し、これらの重要な細胞集団をよりよく理解し、操作するためのツールを開発し、標準化する必要性を強調しています。
このプロトコルは、単一細胞研究(scRNA-シーケンシング)および細胞培養を含む、敏感な下流分析に適したマウス上端体脂肪パッドからの高生存率Sca1+脂肪前駆細胞集団の分離を詳述する。上端体脂肪パッドの単離および解離は、前述の7,13と同様に、単離されたAPCの生存率を向上させるわずかな改変を伴って行った。簡単に言えば、上端体脂肪パッドからの解離細胞は、Sca1に対する抗体、ASCおよび予読細胞6、7、および他の系統(Lin)マーカーの両方に対する抗体で染色される:Ter119(エリスロイド細胞)、CD31(内皮細胞)、およびCD45(白血球)。生存可能なSca1+/Ter119–/CD31–/CD45–/DAPI–細胞は、蛍光活性化細胞分類(FACS)によってソートされます。重要なことに、このプロトコルは、ASCおよび予後細胞内の機能的に不均一な亜集団を同定した最近の単一細胞RNAシーケンシング研究で報告された、実行可能なSca1+ /Linの脂肪化前駆細胞の分離および分析に成功して検証された。
Protocol
Representative Results
Discussion
単一細胞RNAシーケンシング(scRNA-seq)は、単一細胞レベルで多様な細胞集団を同時に研究する強力なツールとして急速に牽引力を得ています。サンプル調製と高スループットシーケンシングに関連するコストが高いため、実験の成功の可能性を高めるためには、細胞入力(高い生存率と純度)を最適化することが不可欠です。一部の細胞調製プロトコルは、FACSソート14を使用せず…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
我々は、FACS選別の支援のためのメイヨークリニック顕微鏡細胞分析コアフローサイトメトリー施設を認める。
Materials
| 1.7 mL microcentrifuge tube | VWR | 87003-294 | |
| 13 mL culture tube | Thermo Fisher Scientific | 50-809-216 | |
| 15 mL conical tube | Greiner Bio-one | 188 271 | |
| 5 mL test tube with cell strainer snap cap | Thermo Fisher Scientific | 08-771-23 | |
| 50 mL conical tube | Greiner Bio-one | 227 261 | |
| 70 µm cell strainer | Thermo Fisher Scientific | 22-363-548 | |
| Anti-CD31-FITC antibody | Miltenyi Biotec | 130-102-519 | |
| Anti-CD45-FITC antibody | Miltenyi Biotec | 130-102-491 | |
| Anti-Sca1-APC antibody | Miltenyi Biotec | 130-102-833 | |
| Anti-Ter119-FITC antibody | Miltenyi Biotec | 130-112-908 | |
| BSA | Gold Biotechnology | A-420-500 | |
| Collagenase type II | Thermo Fisher Scientific | 17101-015 | |
| DAPI | Thermo Fisher | D1306 | |
| Dulbecco's phosphate-buffered saline (DPBS) | Thermo Fisher Scientific | 14190-144 | |
| F-12 medium | Thermo Fisher Scientific | 11765-054 | |
| FcR blocking reagent | Miltenyi Biotec | 130-092-575 | |
| Hanks' balanced salt solution (HBSS) | Thermo Fisher Scientific | 14025-092 | |
| Horse serum | Thermo Fisher Scientific | 16050-122 | |
| Penicillin-streptomycin | Thermo Fisher Scientific | 15140-122 | |
| Propidium iodide solution | Miltenyi Biotec | 130-093-233 |
References
- Krotkiewski, M., Bjorntorp, P., Sjostrom, L., Smith, U. Impact of obesity on metabolism in men and women. Importance of regional adipose tissue distribution. The Journal of Clinical Investigation. 72, 1150-1162 (1983).
- Salans, L. B., Horton, E. S., Sims, E. A. Experimental obesity in man: cellular character of the adipose tissue. The Journal of Clinical Investigation. 50, 1005-1011 (1971).
- Trayhurn, P. Hypoxia and adipose tissue function and dysfunction in obesity. Physiological Reviews. 93, 1-21 (2013).
- Halberg, N., et al. Hypoxia-inducible factor 1alpha induces fibrosis and insulin resistance in white adipose tissue. Molecular and Cellular Biology. 29, 4467-4483 (2009).
- Upadhyay, J., Farr, O., Perakakis, N., Ghaly, W., Mantzoros, C. Obesity as a Disease. Medical Clinics of North America. 102, 13-33 (2018).
- Cawthorn, W. P., Scheller, E. L., MacDougald, O. A. Adipose tissue stem cells meet preadipocyte commitment: going back to the future. Journal of Lipid Research. 53, 227-246 (2012).
- Cho, D. S., Lee, B., Doles, J. D. Refining the adipose progenitor cell landscape in healthy and obese visceral adipose tissue using single-cell gene expression profiling. Life Science Alliance. 2, 201900561 (2019).
- Burl, R. B., et al. Deconstructing Adipogenesis Induced by beta3-Adrenergic Receptor Activation with Single-Cell Expression Profiling. Cell Metabolism. 28, 300-309 (2018).
- Hepler, C., et al. Identification of functionally distinct fibro-inflammatory and adipogenic stromal subpopulations in visceral adipose tissue of adult mice. eLife. 7, 39636 (2018).
- Merrick, D., et al. Identification of a mesenchymal progenitor cell hierarchy in adipose tissue. Science. 364, 2501 (2019).
- Schwalie, P. C., et al. A stromal cell population that inhibits adipogenesis in mammalian fat depots. Nature. 559, 103-108 (2018).
- Raajendiran, A., et al. Identification of Metabolically Distinct Adipocyte Progenitor Cells in Human Adipose Tissues. Cell Reports. 27, 1528-1540 (2019).
- De Matteis, R., et al. In vivo physiological transdifferentiation of adult adipose cells. Stem Cells. 27, 2761-2768 (2009).
- Hanamsagar, R., et al. An optimized workflow for single-cell transcriptomics and repertoire profiling of purified lymphocytes from clinical samples. Scientific Reports. 10, 2219 (2020).
- Marinovic, M. P., et al. Crotamine induces browning of adipose tissue and increases energy expenditure in mice. Scientific Reports. 8, 5057 (2018).
- Takahashi, H., et al. Biological and clinical availability of adipose-derived stem cells for pelvic dead space repair. Stem Cells Translational Medicine. 1, 803-810 (2012).
- Cowan, C. M., et al. Adipose-derived adult stromal cells heal critical-size mouse calvarial defects. Nature Biotechnology. 22 (5), 560-567 (2004).
- Hagberg, C. E., et al. Flow Cytometry of Mouse and Human Adipocytes for the Analysis of Browning and Cellular Heterogeneity. Cell Reports. 24, 2746-2756 (2018).
