2019年8月30日
本胰岛分离方案描述了一种新型的胶原酶注射途径,用于消化外分泌组织,并采用简化的梯度步骤从小鼠中纯化胰岛。该方法包括酶消化、梯度分离/纯化以及人工挑选胰岛。成功分离可每只小鼠获得250–350个高质量且功能完整的胰岛。
本方案需要使用单一密度梯度,与更复杂的传统胰岛分离方法相比,显著降低了劳动强度并更具成本效益。该方案的主要优势在于酶可直接递送至胰腺,从而增强组织消化效果并提高胰岛产量。首先将小鼠四肢朝上固定于仰卧位,并用70%乙醇喷洒其身体。
使用盖玻片镊子和弯头手术剪,在腹部皮肤上做一个约三厘米长的横向切口,并拉开皮肤以暴露腹壁。在腹部腹膜上做一个三到四厘米长的纵向切口,充分暴露胰腺,并将小鼠置于解剖显微镜下。将肝叶向上推,以暴露呈淡粉色管状的胆管,并轻轻将右腰部和髂区的肠道移至腹腔右侧,以暴露胆管和肝动脉。
使用 Schwartz 微型止血钳小心夹闭胆总管,尽可能靠近肝脏位置,并辨认位于十二指肠乳头处的法特壶腹,该结构由胰管与胆总管汇合而成。用微型 Adson 镊子牵拉胆总管使其绷紧,将连接在含有 3 毫升新配制的胶原酶 P 溶液的 3 毫升注射器上的 30 号半英寸针头插入法特壶腹,将针头平行于管腔方向推入管内,深度约为管腔长度的四分之一。针头就位后,用微型 Adson 镊子固定针头,然后缓慢而稳定地将 3 毫升胶原酶 P 溶液注入胆管内。
如果胰腺的头部、颈部、体部和尾部区域均充分膨胀,则视为注射成功。正确进入壶腹并插管至胆总管,对于成功消化获取胰腺组织至关重要。穿破导管壁会降低细胞分离的效率。
使用弯头显微 Adson 镊子,从脾脏开始,沿胃部及十二指肠方向,小心地将膨胀的胰腺拉出。然后将胰腺放入一个含有 3 毫升冰冻胶原酶 P 溶液的 50 毫升消化管中。为获取胰岛,首先使用精细手术剪将胰腺剪切 3 至 5 秒,随后将消化管置于 37°C 水浴中,以每分钟 100 至 120 转的速度振荡 12 至 13 分钟。
孵育结束后,轻轻振荡试管约30秒,以破碎组织,直至溶液均匀,可通过观察细沙状的胰腺组织颗粒确认。组织一旦消化完成,立即将试管置于冰上,并加入40毫升冰冻终止液以终止酶反应。轻轻吹打重悬沉淀后,将消化后的组织在水平转子离心机中离心沉淀,随后每次用20毫升新鲜终止液洗涤,共离心两次。
最后一次洗涤后,将沉淀重悬于40毫升冰上预冷的HBSS中,再进行三次洗涤;最后一次洗涤后,将沉淀重悬于5毫升室温密度梯度溶液中。将离心管在低速下短暂涡旋,直至溶液均匀,然后向管中加入另外5毫升室温密度梯度溶液。接着使用10毫升移液器,以逐滴方式缓慢、轻柔地向管中加入10毫升室温HBSS,以形成密度梯度,并使用水平转子离心机通过密度梯度分离法分离细胞群体。
离心结束后,使用预先用冷的HBSS润洗过的10毫升移液管,从密度梯度与HBSS之间的胰岛层中收集5至10毫升。将胰岛转移至一个新的50毫升离心管中,该管内含有20毫升新鲜的冰上预冷HBSS,并在水平转子离心机中通过离心收集细胞。小心吸除上清液,仅保留最后3毫升,避免扰动沉淀物,随后每次用20毫升新鲜HBSS至少再清洗胰岛三次。
最后一次洗涤后,将上清液替换为4毫升37摄氏度的RPMI 1640培养基,并轻轻旋转离心管以悬浮沉淀。立即将胰岛倒入一个100毫米的培养皿中,并用5毫升新鲜RPMI 1640培养基冲洗离心管,将残留的胰岛收集到培养皿中,与其他胰岛合并。然后使用解剖显微镜和20微升移液器吸头,从培养皿中挑选表面光滑、呈健康球形或椭圆形的金棕色胰岛,转移至含有10毫升完全RPMI 1640培养基的新培养皿中。
收集完所有胰岛后,将胰岛置于无菌培养箱中,在37摄氏度、5%二氧化碳及湿润空气中孵育过夜。健康的优质胰岛呈光滑的圆形,而受损的不良胰岛则边缘粗糙。未消化的外分泌组织呈半透明状,且形态不规则。
通过观察胰腺脾部是否膨胀,可确认胶原酶P酶的正确灌注和分布。在低糖培养基中过夜孵育可使胰岛预先激活,以便于次日进行葡萄糖刺激的胰岛素分泌实验,从而了解胰岛的胰岛素分泌能力。
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本文介绍了一种利用胶原酶注射以增强组织消化和提高胰岛产量的新型胰岛分离方案。该方法简化了梯度分离过程,可成功从每只小鼠分离出250–350个高质量胰岛。
胰岛分离是糖尿病研究中的一个关键瓶颈,低产量和劳动密集型的方案限制了靶点验证和机制研究的通量。本方案通过将胶原酶P直接递送至乏特壶腹,实现对外分泌组织更完整的酶解和机械消化,从而提高预测的可信度。由此获得的胰岛产量和质量提升,支持可靠的离体胰岛素分泌检测,可直接指导糖尿病治疗药物的先导化合物筛选和临床前模型选择。
该方法通过为先导化合物筛选和临床前验证(特别是针对糖尿病的研究项目)提供经过验证的原代胰岛,从而融入了发现研究的连续过程。