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Single cell glucose-stimulated insulin secretion assay using nanowell-in-microwell plates
Lab on a Chip ( IF 6.1 ) Pub Date : 2024-08-30 , DOI: 10.1039/d4lc00413b Deasung Jang 1, 2 , Kerryn Matthews 1, 2 , Pan Deng 1, 2 , Samuel G Berryman 1, 2 , Cuilan Nian 3, 4 , Simon P Duffy 5 , Francis C Lynn 3, 4, 6 , Hongshen Ma 1, 2, 6, 7
Lab on a Chip ( IF 6.1 ) Pub Date : 2024-08-30 , DOI: 10.1039/d4lc00413b Deasung Jang 1, 2 , Kerryn Matthews 1, 2 , Pan Deng 1, 2 , Samuel G Berryman 1, 2 , Cuilan Nian 3, 4 , Simon P Duffy 5 , Francis C Lynn 3, 4, 6 , Hongshen Ma 1, 2, 6, 7
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Pancreatic β cells secrete insulin in response to elevated levels of glucose. Stem cell derived β (SCβ) cells aim to replicate this glucose-stimulated insulin secretion (GSIS) function, but current preparations cannot provide the same level of insulin as natural β cells. Here, we develop an assay to measure GSIS at the single cell level to investigate the functional heterogeneity of SCβ cells and donor-derived islet cells. Our assay involves randomly depositing single cells and insulin capture microbeads in open-top nanowells (40 × 40 × 55 μm3) fabricated on glass-bottom imaging microwell plates. Insulin secreted from single cells is captured on microbeads and then stained using a detection antibody. The nanowell microstructure limits diffusion of secreted insulin. The glass substrate provides an optically flat surface for quantitative microscopy to measure the concentration of secreted insulin. We used this approach to measure GSIS from SCβ cells and donor-derived islet cells after 15 minutes exposure to 3.3 mM and 16.7 mM glucose. Both cell types exhibited significant GSIS heterogeneity, where elite cells (<20%) produced the majority of the secreted insulin (55–78%). This assay provides an immediate readout of single cell glucose-stimulated insulin secretion in a flexible well plate-based format.
中文翻译：
使用纳米孔微孔板进行单细胞葡萄糖刺激的胰岛素分泌测定
胰腺β细胞分泌胰岛素以响应葡萄糖水平升高。干细胞衍生β （SCβ） 细胞旨在复制这种葡萄糖刺激的胰岛素分泌 （GSIS） 功能，但目前的制剂无法提供与天然 β 细胞相同水平的胰岛素。在这里，我们开发了一种在单细胞水平测量 GSIS 的测定法，以研究 SCβ 细胞和供体来源的胰岛细胞的功能异质性。我们的测定包括将单细胞和胰岛素捕获微珠随机沉积在玻璃底成像微孔板上制造的开口纳米孔 （40 × 40 × 55 μm3） 中。将单细胞分泌的胰岛素捕获在微珠上，然后使用检测抗体进行染色。纳米孔微结构限制了分泌的胰岛素的扩散。玻璃基板为定量显微镜测量分泌的胰岛素浓度提供了一个光学平坦的表面。我们使用这种方法测量 SCβ 细胞和供体来源的胰岛细胞在暴露于 3.3 mM 和 16.7 mM 葡萄糖 15 分钟后的 GSIS。两种细胞类型都表现出显著的 GSIS 异质性，其中精英细胞 （<20%） 产生大部分分泌的胰岛素 （55-78%）。该检测以灵活的孔板形式提供单细胞葡萄糖刺激的胰岛素分泌的即时读数。
更新日期：2024-09-02
中文翻译：
使用纳米孔微孔板进行单细胞葡萄糖刺激的胰岛素分泌测定
胰腺β细胞分泌胰岛素以响应葡萄糖水平升高。干细胞衍生β （SCβ） 细胞旨在复制这种葡萄糖刺激的胰岛素分泌 （GSIS） 功能，但目前的制剂无法提供与天然 β 细胞相同水平的胰岛素。在这里，我们开发了一种在单细胞水平测量 GSIS 的测定法，以研究 SCβ 细胞和供体来源的胰岛细胞的功能异质性。我们的测定包括将单细胞和胰岛素捕获微珠随机沉积在玻璃底成像微孔板上制造的开口纳米孔 （40 × 40 × 55 μm3） 中。将单细胞分泌的胰岛素捕获在微珠上，然后使用检测抗体进行染色。纳米孔微结构限制了分泌的胰岛素的扩散。玻璃基板为定量显微镜测量分泌的胰岛素浓度提供了一个光学平坦的表面。我们使用这种方法测量 SCβ 细胞和供体来源的胰岛细胞在暴露于 3.3 mM 和 16.7 mM 葡萄糖 15 分钟后的 GSIS。两种细胞类型都表现出显著的 GSIS 异质性，其中精英细胞 （<20%） 产生大部分分泌的胰岛素 （55-78%）。该检测以灵活的孔板形式提供单细胞葡萄糖刺激的胰岛素分泌的即时读数。
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