INS-1-cellijn

INS-1 is een goed gekarakteriseerde insulineoomcellijn van ratten die op grote schaal wordt gebruikt in diabetesonderzoek. INS-1-cellen scheiden insuline af bij stimulatie met glucose; daarom worden ze gebruikt voor onderzoek naar het glucosemetabolisme, de fysiologie van bètacellen en de regulering van de insulinesecretie. Verder worden deze cellen ook gebruikt bij het screenen, testen en ontwikkelen van potentiële geneesmiddelen tegen diabetes mellitus.

Algemene kenmerken en oorsprong van INS-1-cellen

Kennis van de algemene kenmerken en herkomst van een cellijn kan u enorm helpen om deze efficiënt en effectief in uw onderzoek in te zetten. In dit artikelgedeelte vindt u informatie over de herkomst en algemene kenmerken van INS-1. U komt te weten: Wat is de INS-1-insulinoma-cellijn van de rat? Wat zijn de algemene kenmerken van INS-1? Wat is de INS-1 832/3-cellijn? Wat is INS-1E?

• INS-1-cellen werden oorspronkelijk geïsoleerd uit een 666 dagen oude rat met een door röntgenstraling geïnduceerd, transplanteerbaar insulinoom.
• INS-1-cellen zijn bi-hormonaal. Ze brengen tegelijkertijd insuline- en proglucagon-eiwitten tot expressie. Deze cellen worden als onrijp beschouwd, aangezien ze lage expressieniveaus van de Nkx6.1-transcriptiefactor vertonen en geen alfa-celmarkers bezitten [1].
• Er zijn twee subklonen van INS-1-cellen, namelijk INS-1E en INS-1 832/3.
• INS-1E verschilt van de oorspronkelijke cellijn INS-1 wat betreft de secretie-reacties op glucose en het insulinegehalte.
• INS-1 832/3 of INS-1 832/13 is eveneens een subkloon van de INS-1-cellijn. Het is een onmisbaar model voor het bestuderen van de functie van bètacellen in de pancreas-eilandjes en de regulatie van de insulinesecretie. Het verschilt ook van de oorspronkelijke INS-1-cellen wat betreft de door glucose gestimuleerde insulinesecretie (GSIS).

INS-1-cellijn: Informatie over het kweken

Om een cellijn efficiënt te kunnen hanteren en onderhouden, moet u de volgende kweekinformatie hierover kennen. In dit deel van het artikel komen alle belangrijke punten voor het kweken van INS-1-cellen aan bod. U leert: Hoe kweekt u INS-1-bètacellen? Wat is het kweekprotocol voor INS-1-cellen? Wat is de verdubbelingstijd van INS-1-cellen? Wat is het kweekmedium voor INS-1-ratteninsulinomacellen?

Belangrijke punten voor het kweken van INS-1-cellen

Verdubbelingstijd:

De verdubbelingstijd van de populatie van INS-1-cellen bedraagt ongeveer 44 uur.

Hechtend of in suspensie:

INS-1-cellen groeien zowel in suspensie als in gehechte vorm.

Subcultiveringsverhouding:

INS-1-cellen worden gesubcultiveerd met een splitsingsverhouding van 1:3. Kort gezegd worden de cellen in suspensie verzameld. Aangehechte cellen worden gespoeld met PBS en geïncubeerd met de Accutase-oplossing. Nadat de cellen zijn losgemaakt, wordt er vers medium toegevoegd. Vervolgens worden zowel de cellen in suspensie als de hechtende cellen gecentrifugeerd en verzameld. De cellen worden zorgvuldig opnieuw gesuspendeerd en verdeeld over nieuwe kweekflessen voor verdere groei.

Groeimedium:

RPM1 1640 wordt gebruikt voor het kweken van de INS-1-rat-insulinoma-cellijn. Het medium wordt aangevuld met 10% door hitte geïnactiveerd foetaal runderserum, 2,1 mM stabiel glutamine, 10 mM HEPES, 2,0 g/L NaHCO₃ en 1 mM natriumpyruvaat.

Kweekomstandigheden:

INS-1-cellen worden bewaard in een bevochtigde incubator die is ingesteld op een temperatuur van 37 °C en voorzien is van een continue toevoer van 5% CO₂.

Opslag:

INS-1-bèta-cellen kunnen voor langdurige opslag worden bewaard in de dampfase van vloeibare stikstof of bij een temperatuur van minder dan -150 °C in een elektrische vriezer.

Invriesproces en medium:

CM-1- of CM-ACF-media worden gebruikt om INS-1-cellen via een langzaam invriesproces in te vriezen. Hierbij daalt de temperatuur met slechts 1 °C per minuut om de levensvatbaarheid van de cellen te beschermen.

Ontdooiproces:

Ingevroren INS-1-cellen worden gedurende 40 tot 60 seconden ontdooid in een waterbad dat vooraf is ingesteld op een temperatuur van 37 graden Celsius. Na het ontdooien worden de cellen gemengd met vers medium en direct in een nieuwe kolf gegoten voor verdere groei. Na 24 uur wordt het medium vervangen om resten van het invriesmedium te verwijderen.

Bioveiligheidsniveau:

Voor het kweken van INS-1-insulinomacellen van ratten is een laboratorium van bioveiligheidsniveau 1 vereist.

Voor- en nadelen van de INS-1-cellijn

Net als andere cellijnen heeft ook INS-1 een aantal specifieke kenmerken die gepaard gaan met bepaalde voor- en nadelen. Hieronder noemen we enkele belangrijke daarvan.

Voordelen

De belangrijkste voordelen van de INS-1-cellijn zijn:

• Goed gekarakteriseerd

  INS-1 is een gevestigde en goed gekarakteriseerde cellijn. Deze is in talrijke onderzoeken gebruikt. De cellijn behoudt zijn fenotypische kenmerken en insulinesecretievermogen gedurende een langere periode, waardoor betrouwbare en consistente experimentele resultaten worden verkregen.

• Bèta-celmodel

  INS-1-cellen worden gebruikt om de functie van bètacellen in de pancreas-eilandjes te bestuderen, aangezien deze cellen insuline afscheiden en reageren op schommelingen in de glucosespiegel.

 Nadelen

De nadelen van INS-1-cellen zijn:

• Niet-menselijke oorsprong

  INS-1-bètacellen zijn niet van menselijke oorsprong. Ze zijn afkomstig van een insulineoom bij ratten. Dit kan soortspecifieke verschillen veroorzaken en de directe toepasbaarheid van experimentele resultaten op de menselijke fysiologie beperken.

 4. Toepassingen van INS-1-insulinoma-cellen van ratten in onderzoek

De INS-1-bètacellen worden op grote schaal gebruikt in diabetesonderzoek. Hieronder worden enkele veelbelovende toepassingen van deze cellijn genoemd.

• Onderzoek naar insulinesecretie: INS-1-cellen beschikken over het vermogen om insuline af te scheiden en worden daarom op grote schaal ingezet om de onderliggende cellulaire mechanismen van de insulinesecretie te bestuderen. Onderzoekers bestuderen essentiële factoren die betrokken zijn bij de afgifte van insuline, waaronder het glucosemetabolisme, signaalroutes, hormonen en farmacologische middelen. Uit een studie bleek dat een K⁺-ATP-ionkanaalafhankelijke route de insulinesecretie in INS-1-bètacellen reguleert [2]. Daarnaast hebben studies ook aangetoond dat de GLP-1R- en AKT/PDX1-routes eveneens betrokken zijn bij de insulinesecretie in INS-1-insulinomacellen van ratten [3].
• Onderzoek naar de functie van bètacellen: INS-1-cellen vertonen kenmerken die lijken op die van bètacellen in de pancreas-eilandjes, zoals hun reactievermogen op het glucosemetabolisme en de insulinesecretie. Daarom worden ze gebruikt om de fysiologische processen en functies van bètacellen te bestuderen. In een in 2022 uitgevoerd onderzoek werden INS-1-cellen gebruikt en werd via H_₂O_₂ een model voor bètaceldisfunctie ontwikkeld. De onderzoekers bestudeerden de celviabiliteit, de insulinesecretie en markers gerelateerd aan oxidatieve stress in deze cellen als reactie op behandeling met natuurlijke verbindingen [4].
• Ontdekking en ontwikkeling van geneesmiddelen: De INS-1-insulinomacellen van de rat worden op grote schaal gebruikt voor het screenen en testen van antidiabetische verbindingen of geneesmiddelen. Ze kunnen worden ingezet om de potentiële effecten van therapeutische middelen op de insulinesecretie en andere relevante parameters te bestuderen. Uit een studie bleek dat loganin, een bestanddeel van een Chinese kruidenformule, de insulineafscheidingsfunctie van INS-1-cellen beschermde en potentiële antidiabetische effecten uitoefende. Het bestanddeel zorgde voor deze gunstige effecten door de nucleaire translocatie van het FOXO1-gen via de PI3K/AKT-route te remmen [5]. 

5. Wetenschappelijke publicaties over INS-1-bètacellen

Hieronder volgen enkele belangrijke onderzoekspublicaties over de INS-1-insulinoma-cellijn van ratten.

Alfa-mangostine verbetert de insulinesecretie en beschermt INS-1-cellen tegen door streptozotocine veroorzaakte schade

Deze studie werd in 2018 gepubliceerd in het *International Journal of Molecular Sciences*. De studie stelde dat een gele, kristallijne natuurlijke verbinding, alfa-mangostine, de insulinesecretie in INS-1-bètacellen bevordert en deze beschermt tegen schade veroorzaakt door het bètaceltoxine streptozotocine.

De versterking door epicatechine van de door glucose gestimuleerde insulinesecretie in INS-1-cellen is niet afhankelijk van de antioxidantwerking ervan

Dit onderzoek werd in 2018 gepubliceerd in *Acta Pharmacologica Sinica*. Uit de bevindingen van de studie bleek dat de verbinding epicatechine de door glucose gestimuleerde insulinesecretie in door verzadigde vetzuren aangetaste INS-1-bètacellen bevordert via activering van de CaMKII-route.

Een nieuw ontdekt fenylethanoïde glycoside uit Stevia rebaudiana Bertoni beïnvloedt de insulinesecretie in β-cellen van INS-1-eilandjes van ratten

In dit artikel in *Molecules* (2019) werd voorgesteld dat een nieuwe natuurlijke verbinding, fenylethanoïde glycoside, de insulinesecretie in INS-1-insulinomacellen van ratten beïnvloedt en daardoor potentieel heeft als antidiabeticum.

Loureirin B bevordert de insulinesecretie via de GLP-1R- en AKT/PDX1-routes

Dit onderzoek is gepubliceerd in het European Journal of Pharmacology (2022). De studie stelde dat Loureirin B, een natuurlijk product, de insulinesecretie in INS-1-bèta-cellen van de pancreas-eilandjes versterkt via modulatie van de AKT/PDX1- en GLP-1R-routes.

In-vitro-kankerbestrijdende activiteiten van Withania coagulans tegen HeLa-, MCF-7-, RD-, RG2- en INS-1-kankercellen en fytochemische analyse

In dit artikel in Integrative Medicine Research (2018) werd het antikankerpotentieel van Withania coagulans-extract geëvalueerd met behulp van INS-1-kankercellen.

Bronnen voor de INS-1-cellijn: protocollen, video’s en meer

Hieronder vindt u enkele online bronnen over de INS-1-cellen:

• Subcultiveren van suspensiecellen: Deze video is een uitgebreide handleiding voor het subcultiveren van cellen die in suspensieculturen groeien.
• Subcultiveren van hechtende cellen: Deze video helpt u het algemene protocol voor het subcultiveren van hechtende cellen te leren.

De volgende link bevat het kweekprotocol voor de INS-1-cellijn:

• INS-1-cellijn: Deze website bevat alle informatie over de INS-1-celkweek. Hieronder vallen informatie over kweek- en invriesmedia voor INS-1-cellen, protocollen voor het subcultiveren en het omgaan met cryogepreserveerde en proliferatieve INS-1-culturen.

Referenties

1. Acosta-Montalvo, A., et al., Expressie en secretie van van proglucagon afgeleide peptiden in INS-1-cellen van het ratteninsulinoma. Front Cell Dev Biol, 2020. 8: p. 590763.
2. Park, J.E. en J.S. Han, Een extract van Portulaca oleracea L. bevordert de insulinesecretie via een K+-ATP-kanaalafhankelijke route in INS-1-β-cellen van de alvleesklier. Nutrition Research and Practice, 2018. 12(3): p. 183.
3. Fang, H., et al., Loureirin B bevordert de insulinesecretie via de GLP-1R- en AKT/PDX1-routes. European Journal of Pharmacology, 2022. 936: p. 175377.
4. Duan, J., et al., Swietenine en swietenolide uit Swietenia macrophylla king verbeteren de insulinesecretie en verminderen apoptose in door H₂O₂ geïnduceerde INS-1-cellen. Environmental Toxicology, 2022. 37(11): p. 2780-2792.
5. Mo, F.-F., et al., Antidiabetisch effect van loganine door remming van de nucleaire translocatie van FOXO1 via de PI3K/Akt-signaalroute in INS-1-cellen. Iranian Journal of Basic Medical Sciences, 2019. 22(3): p. 262.