Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Biology

Улучшение точности потока цитометрической оценки митохондриальной Мембраны потенциал в гематопоитических стволовых и прародителей клеток через ингибирование Efflux насосов

Published: July 30, 2019 doi: 10.3791/60057

Summary

Насосы Xenobiotic efflux очень активны в гематопоитических стволовых и прародителей (HSPCs) и вызывают экструзию TMRM, митохондриальной мембраны потенциал флуоресцентного красителя. Здесь мы представляем протокол для точного измерения митохондриального мембранного потенциала в HSPCs TMRM в присутствии Verapamil, ингибитор насоса efflux.

Abstract

Поскольку клеточный метаболизм является ключевым регулятором самообновления гематопоитических стволовых клеток (HSC), различные роли, сыгранные митохондриями в гематопоиетическом гомеостазе, были широко изучены исследователями HSC. Уровни митохондриальной активности отражаются в их мембранных потенциалах ( им), которые могут быть измерены клеточными катионными красителями, такими как TMRM (тетраметилродамин, метил-эфир). Способность насосов efflux выдавливать эти красители из клеток может ограничить их полезность, однако. Результирующая смещение измерений особенно критично при оценке ГХК, так как ксенобиотические транспортеры обладают более высоким уровнем экспрессии и активности в ГХС, чем в дифференцированных клетках. Здесь мы описываем протокол, используя Verapamil, ингибитор насоса efflux, чтобы точно измерить м в различных популяциях костного мозга. В результате ингибирование активности насоса показано, что увеличение интенсивности TMRM в гематопоитических стволовых и прародителей клеток (HSPCs), оставляя его относительно неизменным в зрелых фракций. Это подчеркивает пристальное внимание к красителя-эффлюкс деятельности, которая требуется, когда йм-зависимых красителей используются, и, как написано и визуализированы, этот протокол может быть использован для точного сравнения либо различных популяций в костном мозге, или той же популяции различных экспериментальных моделей.

Introduction

Гематопоитические стволовые клетки (ГСК) являются самообновляющимися, мультимощными и способными дать начало всем клеткам крови1,2. Клеточный метаболизм является ключевым регулятором обслуживания HSC, наряду с транскрипционнымифакторами, интродуциальными сигналами и микросредой 3,4,5. Надлежащий контроль митохондриальной функции и качества, следовательно, имеет решающее значение для hSC обслуживания6,7.

Митохондриальный мембранный потенциал (ЗМ) является ключевым параметром в оценке митохондрий, поскольку он непосредственно отражает их функциональность, которая вытекает из равновесия протонной насосной активности в цепочке транспортировки электронов и протонного потока через F 1/FO СПФ синтаза. Они оба необходимы (в зависимости от экспрессии генов и наличия субстрата) для кислородозависимого фосфорилирования ADP до АТФ8,9. Воспользовавшись электроотрицательностью митохондриального отсека, были разработаны различные потентиометрические красители для измерения м. Одним из них является тетраметилметилродамин метил-эфирпер перхлорат (TMRM), который широко используется для измерения цитометрии потока в различных клетках10, включая гематопоитический стебель и клетки-предтечи11.

Митохондриальные красители должны быть использованы с некоторой осторожностью в HSCs, однако, потому что высокая активность ксенобиотических насосов efflux этих клеток может привести к экструзии красителя12. Действительно, экструзия митохондриальных красителей, таких как родамин 123 позволило исследователям изолировать HSCs13 или определить HSC "побочных популяций", используя дифференциальной экструзии красителей Hoechst Blue и Hoechst Red14, 15. Было также показано, что Fumitremorgin C, конкретный блокировщик ATP-связывающей кассеты sub-family G member 2 (ABCG2) транспортер, не влияет на шаблон окрашивания MitoTracker в HSPCs16. После публикации этих результатов, несколько исследований были проведены с использованием митохондриальных красителей в отсутствие ингибиторов насоса ксенобиота, что привело к распространенному впечатлению, что HSCs имеют лишь небольшое количество митохондрий с низким , 17 Лет , 18.

Недавно было продемонстрировано, однако, что Verapamil, широкий спектр ингибитор efflux насосов, значительно изменяет окрашивающий шаблон митохондриальной краситель MitoTracker Green19. Это несоответствие, вероятно, связано с тем, что Фумитреморгин C является весьма избирательным для Abcg2, в то время как HSCs также выразить другие транспортеры, такие как Abcb1a (который только слабо чувствительны к Fumitremorgin C)19. Мы также сообщили, что другие митохондриальные красители, такие как TMRM, Nonyl acridine orange и Mitotracker Orange (MTO), демонстрируют те же модели, что и Mitotracker Green. Что еще более важно, мы заметили, что поток цитометрических моделей HSPCs отражают их йм в дополнение к митохондриальной массы11.

Потребление красителя TMRM строго зависит от отрицательного заряда митохондрий, но в результате накопления красителя находится в постоянном балансе между его потреблением и зазором на насосах efflux20. Разница в экспрессии насоса xenobiotic efflux между HSCs и возмужалыми популяциями клетки влияет на этот баланс и может вести к пристрастным результатам. Использование специальных ингибиторов, таких как Верапамил, должно быть рассмотрено при анализе «Мм» помощным красителям. Здесь мы описываем модифицированный протокол для точного измерения цитометрии потока на основе TMRM, который корректирует активность ксенобиотики переносчика с помощью специальных ингибиторов.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Все методы, описанные здесь, были одобрены Институциональным комитетом по уходу за животными и использованию (IACUC) Медицинского колледжа Альберта Эйнштейна.

1. Подготовка решений

  1. Окрашивающий буфер (фосфат-буферный солен (PBS) - 2% сыворотки крупного рогатого скота плода (FBS)): Добавьте 10 мл FBS в 500 мл стерильного раствора PBS.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Это решение может храниться при 4 градусах Цельсия в течение по крайней мере одного месяца в стерильном состоянии. Перед началом следующих процедур поставьте аликот этого раствора (50 мл) на лед.
  2. ACK (аммоний-хлорид-калий) лизационный буфер: Поместите аликвот aclying буфера (1 мл) на льду перед началом процедуры.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Для подготовки того же некоммерческого буфера растворите 8,02 г NH4Cl, 1 г KHCO3 и 37,2 мг Na2EDTA в 1 Л H2O. Отрегулируйте рН до 7,2-7,4. Хранить до 6 месяцев при комнатной температуре.
  3. Культура среды: Добавить 50 нг / мл фактор стволовых клеток (SCF) и 50 нг / мЛ тромбопоэтина (TPO) в сыворотке свободной среде для культуры и расширения гематопоэтических клеток (см. Таблица Материала для коммерческих средних рекомендуется).
  4. Решение запасов TMRM: Приготовьте раствор TMRM (1 мкм), растворив 5 мкг порошка TMRM в 10 мл этанола. Храните этот раствор при -20 градусов по Цельсию, защищенных от света.
  5. Раствор бульона Верапамил: Приготовьте раствор Верапамил (50 мМ), разбавив 24 мг верапамиля в 1 мл этанола. Храните это решение при -20 градусах Цельсия.
  6. FccP фондовый раствор: Подготовка карбонилцианид р-трифлуометоксифенилгидзон (FCCP) (1 М) решение путем растворения 254 мг в 1 мл этанола. Храните этот раствор при -20 градусов по Цельсию, защищенных от света.

2. Изоляция костного мозга

  1. Эвтанизировать мышь путем вдыхания CO2 в соответствии с институциональными руководящими принципами и распылить мышей с 70% этанола.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Этот шаг предотвращает загрязнение клеток, представляющих интерес без ущерба для экспериментальных результатов.
  2. Используя пару щипц и острые ножницы, сделать небольшой фрагмент в брюшной кожи мыши и растянуть кожу.
  3. Извлеките бедренную кость и голени пока заботясь для того чтобы не выбить головки бедренной кости по мере того как они содержат большое количество клеток костного мозга. Поместите удаленные кости в 6-колодную пластину, наполненную 1,5 мл окрашивающего буфера.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Эта процедура не требует стерильной области.
  4. Удалить мышцы из костей и сократить концы костей, что позволяет выход из костного мозга(рисунок 1A). Поместите очищенные кости в новые скважины с 1,5 мл окрашивающего буфера.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Мышцы и другие ткани должны быть тщательно удалены, чтобы избежать засорения шприца на следующем этапе.
  5. Промыть костный мозг с помощью 3 мл шприц с 25 G иглы.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Продолжайте промыть костный мозг до тех пор, пока кость не станет белой(рисунок 1B).
  6. Соберите все клетки в трубке 1,5 мл, центрифуге в течение 5 мин при 180 х г, затем отбросьте супернатант (рисунок1С).
  7. Приостановите гранулы в 300 л ледяного буфера ACK, выкладывая его очень осторожно, поставьте на лед в течение 1 мин и сразу же неактивный лиза, добавив 1 мл окрашивающего буфера. Центрифуга в течение 5 мин при 180 х г.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Клетки гранулы появляется белый(Рисунок 1D). Общее количество изолированных ячеек составляет около2-4 х 10 7.
  8. Приостановите гранулы в 1 мл окрашивающего буфера и процедите спомощью крышки для клеток-ситектора (12 х 75 мм 2, 5 мл мощности) с 35 мл нейлоновой сеткой, включенной для получения моноядерных элементов. После блокировки держите образец на льду.

3. Иммуностоинг для обнаружения HSC

  1. Подготовка Lineage (Лин) коктейль. В 400 qL буфера окрашивания, добавить 4 зл и l следующих биотинилаированных антител против CD3e, CD4, CD8, B220, CD11b, Gr1, Ter119, CD19, Nk1.1, IgM и Il7Ra для получения окончательного разбавления 1:100.
  2. Подготовка флюорофоров конъюгированных антител (Abs). В 400 л окрашивающего буфера добавьте 4 qL следующих абс, чтобы получить окончательное разбавление 1:100. Streptavidin-Pacific Blue, Sca1-PE/Cy7, c-kit-APC/Cy7, CD48-APC, CD150-PerCP/Cy5.5 и CD34-FITC. Хранить во льду, защищенном от света.
  3. Centrifuge образец в течение 5 мин на 180 х г, затем отбросить супернатант.
  4. Добавьте 400 л раствора коктейля Лин к клеткам гранул. Добавьте 4 qL CD135-биотинилатированных Ab. Vortex быстро смешать и инкубировать в течение 30 минут во льду.
  5. Вымойте образец, добавив 3 мл окрашивающего буфера, отвратите 5 мин при 180 х г и отбросьте супернатант.
  6. Добавьте 400 л раствора Abs. Вихрь быстро смешивать и инкубировать в течение 30 минут на льду.
  7. Вымойте образцы с 3 мл окрашивающего буфера, вращаться вниз в течение 5 мин на 180 х г и отказаться от супернатанта.

4. TMRM окрашивание

  1. Подготовьте решение для окрашивания TMRM. Добавьте 2,2 л бульонного раствора TMRM и 1,1 л верапамил (2 нМ и 50 мкм в качестве конечной концентрации, соответственно) в 1,1 мл среды без сыворотки для культуры и расширения гематопоитических клеток (см. Таблица Материала для коммерческой среды рекомендуется) и SCF.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Это самый важный шаг протокола. Добавление Verapamil необходимо блокировать насосы efflux, которые высоко выражены в HSCs и могут выдавливать TMRM.
  2. Приостановите срок действия костного мозга в 1 мл окрашивающего раствора TMRM, вихрь быстро и инкубировать в течение 1 ч при 37 градусах Цельсия.
    ПРИМЕЧАНИЕ: TMRM окрашивание не должно быть вымыто. PE-посвященный компенсации контроля также вновь в 100 Зл TMRM окрашивая раствор, и подвергаются инкубации в течение 1 ч при 37 градусов по Цельсию после быстрого вихря.
  3. Фильтр образца с помощью ячейки ситечко крышка (12 х 75 мм2, 5 мл мощности) с 35 мкм нейлоновой сетки включены, чтобы избежать засорения цитометра потока.
    ПРИМЕЧАНИЕ: TMRM окрашивание увеличивает возможность засорения образования в образце. Рекомендуется фильтрация образца непосредственно перед анализом потока.
  4. Добавьте 1 зл 4',6-диамидино-2-фенилиндол (DAPI), чтобы исключить мертвые клетки цитометрией потока.

5. Приобретение цитометром потока

  1. Запустите образец костного мозга и приобрести по крайней мере 1 х 106 событий.
  2. Настройка стратегии gating для выявления различных гематопоетической популяции(рисунок 2).
    1. Отображение живых моноядерных клеток костного мозга (BM-MNCs), DAPIи фракции, в сюжете для Pacific Blue для идентификации CD135иLin( Lin)и Линй и Линьи фракции.
    2. Участок Лин- фракция для APC/Cy7 (c-kit) по сравнению с PE/Cy7 (Sca-1) для определения многопотентных прародителей (MPP) фракции, как c-kitи Sca-1.
    3. Фракция MPP участка для APC (CD48) против PerCP/Cy5.5 (CD150) для того чтобы определить фракцию HSC, как CD150и CD48-.
    4. Отображение фракции HSC для FITC (CD34) дляразделения CD34 -HSC и CD34 -HSC.
  3. Приобретайте интенсивность TMRM (канал PE) в каждой популяции.
  4. После приобретения добавьте в образец 1 зл и л РККП, чтобы получить окончательную концентрацию 1 мМ и инкубировать при 37 градусах По кв. 5 мин, затем приобретите 1 х 106 событий.
    ПРИМЕЧАНИЕ: FCCP является митохондриальным разъединением, который используется для рассеиваемого м. Он используется в качестве экспериментального контроля, чтобы подтвердить, что TMRM окрашивания работает правильно. После введения FCCP интенсивность TMRM должна быть резко снижена(рисунок 3A).
  5. Анализ данных, нормализующих среднюю интенсивность ПЭ каждой популяции, по интенсивности ПЭ всех БМ-МНК.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Описанный выше протокол позволяет легко обезобрать БМ-МНК от мышиной модели. Рисунок 1 обобщает основные этапы протокола: костная изоляция, промывка костного мозга, лизис красных кровяных телец и окрашивание антител с последующим окрашиванием TMRM для измерения потенциала митохондриальной мембраны в специфической гематопоитической популяции .

БМ-МНК содержат несколько популяций клеток, в том числе HSCs. Коктейли антител, используемые в этом протоколе, хорошо зарекомендовали себя в очищении ГХК (CD34 и CD34 , многопотентных клеток-прародителей (MPPs), Lin, а также Линьи клеток, соответственно 21. Стратегия gating для изоляции этих фракций показана на рисунке 2.

После выявления групп населения, представляющих интерес, была оценена интенсивность ПМРМ, которая должна выглядеть как яркий сигнал. TMRM окрашивания в сыворотке свободной среде расширения (SFEM) настоятельно рекомендуется, как TMRM профилей в HSPCs может претерпеть изменения, когда окрашивание осуществляется в PBS 2% FBS (Рисунок 3A).

Рисунок 3C показывает среднюю интенсивность каждой популяции, которая нормализуется интенсивностью BM-MNCs. HSCs выражают высокий уровень активности ксенобиотические насосы efflux, способные выдавливать краситель TMRM20, и действительно, мы нашли профили TMRM в HSPCs были изменены в присутствии Верапамил(рисунок 3B, C). Аналогичные результаты были получены другими ингибиторами, такими как циклоспорин H(рисунок 3C). Таким образом, точное количество TMRM, загруженных в митохондриях по ам, может быть измерено после ингибирования насосов efflux Verapamil или Cyclosporin H (Рисунок 3C).

Наконец, FCCP может быть использован для проверки точности окрашивания TMRM. FCCP деполяризует митохондрии, что приводит к снижению интенсивности TMRM(рисунок 3D). Этот подход также может быть использован для определения фоновой интенсивности окрашивания и/или в качестве отрицательного контроля.

Figure 1
Рисунок 1: Диаграмма потока протокола. Графическое резюме процедуры изоляции и окрашивать БМ-МНК для определения м. Критические шаги выделены вставками на картинке(A-D). Бедренные кости и тибии от взрослых мышей C57BL/6 были изолированы и их концы удаляются(A). Длинные кости, как в После промыть (B). Изолированные BM-MNCs до (C) и после (D) ACK lysis. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 2
Рисунок 2: Установка Gating. Схематическое представление стратегии gating для определения различных гематопоетичных популяций, в том числе CD34--HSC и CD34-HSC, MPP, Linи Linq. Панели были изменены из Бонора, М. и др.11. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 3
Рисунок 3: Анализ цитометрии потока митохондриального мембранного потенциала. (A) Представитель распределения км в HSCs окрашенных с TMRM в PBS -2%FBS (зеленый) или в сыворотке свободной среды расширения (SFEM) (красный). (B, C) Представительное распределение в CD34-HSCи Lin- клетки (B) и количественное количество qmв CD34 -HSC, CD34 -HSC, MPP, Lin и Lin- клетки (C) окрашенные TMRM в присутствии или отсутствие ингибиторов насоса efflux. Интенсивность ПМРМ каждой популяции была нормализована интенсивностью TMRM собственных БМ-МНК (модифицированных из Бонора, М. и др.11). (D) Представитель гистограмма tMRM распределения интенсивности в HSCs до (розовый) и после (светло-голубой) FCCP дополнение. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Измерение потенциала митохондриальной мембраны является краеугольным камнем анализа и оценки митохондрий, которые имеют решающее значение для метаболического состояния клетки. Здесь мы описываем протокол для анализа ам по окрашиванию TMRM. TMRM является клеточной люминесцентной краситель, который накапливается в активных митохондрий из-за м, и его соответствующие уровни остаются в равновесии между внеклеточной, цитоплазматических и митохондриальных отсеков10. Этот протокол может быть адаптирован для различных красителей, в том числе тетраметилродамина, этилового эфира (TMRE) и JC-1. Соответствующие условия окрашивания имеют решающее значение для достижения точных результатов. К ним относятся: защита от воздействия света, надлежащее время инкубации, поддержание постоянной температуры (37 градусов по Цельсию) и внеклеточной концентрации. Когда уровни красителя TMRM еще не достигли идеального равновесия, неожиданные изменения интенсивности окрашивания могут быть обнаружены во время получения данных в процессе цитометрии потока. Поэтому рекомендуемый период окрашивания для TMRM составляет 1 ч, а не 30 мин (как указано в протоколе одного производителя TMRM). Также предлагается, чтобы образец был приобретен не менее двух раз в течение 5 минут для того, чтобы сравнить стабильность красителя.

Другим важным шагом протокола является создание эффективного цветового совпадения между антителами и красителем. Гематопоиетические популяции могут быть обнаружены с помощью цитометрии потока с помощью устоявшихся поверхностных маркеров21. Стратегия gating, описанная здесь(Рисунок 2) совместима с окрашиванием TMRM и позволяет одновременно измерять его интенсивность на различных стадиях дифференциации. TMRM соответствует каналу PE, но его интенсивность, как правило, гораздо слабее, чем у антител, спряженых с PE (данные не показаны). Поскольку это может повлиять на компенсацию цвета, вызывая неожиданные сдвиги в спектрах некоторых популяций, выборка с tMRM окрашивание должна использоваться в качестве контроля компенсации для канала PE.

Основным преимуществом нынешнего протокола является то, что он позволяет удалять эффект ксенобиотические насосы efflux, эффективная экструзия красителя TMRM изменяет как его равновесие по плазменной мембране, так и его митохондрийное накопление. Это критический шаг в точной оценке hSC митохондриальной функции путем поглощения красителя. Как HSCs выразить более активные насосы efflux, чем совершенные клетки19, Verapamil или аналогичные препараты, такие как циклоспорин H, Ca2"-независимый ингибитор мультимедикаментозной резистентности22 (Рисунок 3B-C), должны быть использованы в Процедура окрашивания Для HSCs для более точной оценки уровней митохондриальной активности. Поскольку этот критический вопрос был указан только недавно11,19 и до сих пор обсуждается23, основная цель этого доклада заключается в том, чтобы обеспечить простой и подробный протокол, который поможет стандартизировать процедуру получение воспроизводимых данных и уменьшение явных расхождений между результатами различных исследовательских групп. В описанном здесь протоколе подробно показаны каждое шаг, включая дозы, сроки и конкретные носители. Например, профили TMRM в HSPCs могут отличаться в зависимости от их среды(рисунок 3A). Подробный анализ соответствующих механизмов потребует дальнейшего изучения, но так как среда расширения без сыворотки (SFEM) является устоявшимся методом для культуры HSC, SFEM, а не PBS настоятельно рекомендуется при выполнении TMRM окрашивания для HSCs. Кроме того, точная оценка потенциала митохондриальной мембраны, продемонстрированная здесь через ингибирование насосов efflux, подчеркивает возможное применение Verapamil в будущем, а также других красителей (например, MitoTracker, MitoSOX), в исследовании HSCs.

Важно отметить, что интенсивность TMRM, как показано на цитометрии потока не может точно отражать митохондриальный объем. Цитометрия потока измеряет общую интенсивность флуоресценции на клетку, но распределение митохондриальных красителей в митохондрии зависит от м. Поэтому трудно определить, является ли критический вклад в чтение TMRM вытекает из мм или митохондриального тома11. Мы подтвердили, что MTO, один из красителей, наиболее часто используемых для измерения митохондриальной массы, зависит как от активности насоса, так и от efflux. Мы также отметили, что Verapamil изменения интенсивности профиля MTO в популяциях HSPC, но не нашли корреляции между интенсивностью MTO и митохондриальный объем11. Комбинированное измерение объема митохондриального и ам должны использоваться для нормализации данных и устранения влияния мембранного потенциала, а дальнейшее изучение митохондриального содержания должно проводиться с использованием независимых методов.

Такие методы включали бы 3D-анализ объема на основе флуоресцентных маркеров (например, иммуностоиниза митохондриальных белков), электронную микроскопию11и количественную оценку соотношений митохондриальных/ядерных ДНК. Использование митохондриальных красителей (т.е. TMRM) в сочетании с ингибиторами системы efflux, несомненно, окажется большим преимуществом в раскрытии митохондриальной биологии через цитометрию потока.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Авторам нечего раскрывать.

Acknowledgments

Авторы благодарят всех членов лаборатории Ито, особенно K Ито и H Sato, и Институт стволовых клеток Эйнштейна за комментарии и Эйнштейна потока Цитометрии и аналитической визуализации основных объектов (финансируется Национальным институтом рака грант P30 CA013330) для помочь проводить эксперименты. K.I. поддерживается грантами Национальных институтов здравоохранения (R01DK98263, R01DK115577 и R01DK100689) и Департамента здравоохранения штата Нью-йорк в качестве основного директора одноклеточной геномики Эйнштейна/Эпигеномики (C029154). К.И. Ито является научным сотрудником Общества лейкемии и лимфомы.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
ACK lysing buffer Life Technologies A1049201
B220-biotin BD Bioscience 553086
CD3e-biotin Life Technologies 13-0031-85
CD4-biotin Fischer Scientific BDB553782
CD8-biotin Life Technologies 13-0081-85
CD11b-biotin BD Bioscience 553309
CD19-biotin BD Bioscience 553784
CD34-FITC eBioscience 11-0341-85
CD48-APC eBioscience 17-0481-82
CD135-biotin eBioscience 13-1351-82
CD150-PerCP/Cy5.5  Biolegend 115922
c-kit-APC/Cy7 Biolegend 105826
Cyclosporin H Millipore Sigma SML1575-1MG
DAPI solution (1 mg/mL) Life Technologies 62248
Fetal Bovine Serum (FBS) Denville FB5001-H
FCCP Millipore Sigma C2920-10MG
Gr1-biotin Biolegend 108404
IgM-biotin Life Technologies 13-5790-85
Il7Rα-biotin eBioscience 13-1271-85
Nk1.1-biotin Fischer Scientific BDB553163
Phosphate buffered saline (PBS) Life Technologies 10010023
Sca-1-PE/Cy7 eBioscience 25-5981-81
SCF murine PEPROTECH 250-03-10UG
StemSpan SFEM medium STEMCELL technologies 9605
Streptavidin-Pacific Blue eBioscience 48-4317-82
Ter119-biotin Fischer Scientific BDB553672
TMRM Millipore Sigma T5428-25MG
TPO PEPROTECH 315-14-10UG
Verapamil hydrochloride Millipore Sigma V4629-1G

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Weissman, I. L., Anderson, D. J., Gage, F. Stem and progenitor cells: origins, phenotypes, lineage commitments, and transdifferentiations. Annual Review of Cell and Developmental Biology. 17, 387-403 (2001).
  2. Morrison, S. J., Shah, N. M., Anderson, D. J. Regulatory mechanisms in stem cell biology. Cell. 88 (3), 287-298 (1997).
  3. Wilson, A., et al. Hematopoietic stem cells reversibly switch from dormancy to self-renewal during homeostasis and repair. Cell. 135 (6), 1118-1129 (2008).
  4. Morrison, S. J., Scadden, D. T. The bone marrow niche for haematopoietic stem cells. Nature. 505 (7483), 327-334 (2014).
  5. Frenette, P. S., Pinho, S., Lucas, D., Scheiermann, C. Mesenchymal stem cell: keystone of the hematopoietic stem cell niche and a stepping-stone for regenerative medicine. Annual Review of Immunology. 31, 285-316 (2013).
  6. Ito, K., Bonora, M., Ito, K. Metabolism as master of hematopoietic stem cell fate. International Journal of Hematology. 109 (1), 18-27 (2019).
  7. Ito, K., et al. Self-renewal of a purified Tie2+ hematopoietic stem cell population relies on mitochondrial clearance. Science. 354 (6316), 1156-1160 (2016).
  8. Bonora, M., et al. ATP synthesis and storage. Purinergic Signal. 8 (3), 343-357 (2012).
  9. Walker, J. E. The regulation of catalysis in ATP synthase. Current Opinion in Structural Biology. 4 (6), 912-918 (1994).
  10. Scaduto, R. C., Grotyohann, L. W. Measurement of mitochondrial membrane potential using fluorescent rhodamine derivatives. Biophysical Journal. 76, 469-477 (1999).
  11. Bonora, M., Ito, K., Morganti, C., Pinton, P., Ito, K. Membrane-potential compensation reveals mitochondrial volume expansion during HSC commitment. Experimental Hematology. 68, 30-37 (2018).
  12. Goodell, M. A., et al. Dye efflux studies suggest that hematopoietic stem cells expressing low or undetectable levels of CD34 antigen exist in multiple species. Nature Medicine. 3 (12), 1337-1345 (1997).
  13. Spangrude, G. J., Johnson, G. R. Resting and activated subsets of mouse multipotent hematopoietic stem cells. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 87 (19), 7433-7437 (1990).
  14. Scharenberg, C. W., Harkey, M. A., Torok-Storb, B. The ABCG2 transporter is an efficient Hoechst 33342 efflux pump and is preferentially expressed by immature human hematopoietic progenitors. Blood. 99 (2), 507-512 (2002).
  15. Zhou, S., et al. The ABC transporter Bcrp1/ABCG2 is expressed in a wide variety of stem cells and is a molecular determinant of the side-population phenotype. Nature Medicine. 7 (9), 1028-1034 (2001).
  16. Simsek, T., et al. The distinct metabolic profile of hematopoietic stem cells reflects their location in a hypoxic niche. Cell Stem Cell. 7 (3), 380-390 (2010).
  17. Vannini, N., et al. Specification of haematopoietic stem cell fate via modulation of mitochondrial activity. Nature Communications. 7, 13125 (2016).
  18. Xiao, N., et al. Hematopoietic stem cells lacking Ott1 display aspects associated with aging and are unable to maintain quiescence during proliferative stress. Blood. 119 (21), 4898-4907 (2012).
  19. de Almeida, M. J., Luchsinger, L. L., Corrigan, D. J., Williams, L. J., Snoeck, H. W. Dye-Independent Methods Reveal Elevated Mitochondrial Mass in Hematopoietic Stem Cells. Cell Stem Cell. 21 (6), 725-729 (2017).
  20. Hall, A. M., Rhodes, G. J., Sandoval, R. M., Corridon, P. R., Molitoris, B. A. In vivo multiphoton imaging of mitochondrial structure and function during acute kidney injury. Kidney International. 83 (1), 72-83 (2013).
  21. Oguro, H., Ding, L., Morrison, S. J. SLAM family markers resolve functionally distinct subpopulations of hematopoietic stem cells and multipotent progenitors. Cell Stem Cell. 13 (1), 102-116 (2013).
  22. Nicolli, A., Basso, E., Petronilli, V., Wenger, R. M., Bernardi, P. Interactions of cyclophilin with the mitochondrial inner membrane and regulation of the permeability transition pore, and cyclosporin A-sensitive channel. The Journal of Biological Chemistry. 271 (4), 2185-2192 (1996).
  23. Vannini, N., et al. The NAD-Booster Nicotinamide Riboside Potently Stimulates Hematopoiesis through Increased Mitochondrial Clearance. Cell Stem Cell. 24 (3), 405-418 (2019).

Tags

Биология Выпуск 149 митохондриальный мембранный потенциал гематопоиетическая стволовая клетка TMRM верапамил цитометрия потока эффлюкс насосы мульти лекарственной устойчивости
Улучшение точности потока цитометрической оценки митохондриальной Мембраны потенциал в гематопоитических стволовых и прародителей клеток через ингибирование Efflux насосов
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Morganti, C., Bonora, M., Ito, K.More

Morganti, C., Bonora, M., Ito, K. Improving the Accuracy of Flow Cytometric Assessment of Mitochondrial Membrane Potential in Hematopoietic Stem and Progenitor Cells Through the Inhibition of Efflux Pumps. J. Vis. Exp. (149), e60057, doi:10.3791/60057 (2019).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter