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方法論記事

骨髄異形成症候群および急性骨髄性白血病における骨髄微小環境集団の同定

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DOI:

10.3791/66093

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2023年11月10日

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この記事について

サマリー

ここでは、骨髄異形成症候群および急性骨髄性白血病のマウスモデルから骨髄微小環境集団を分離および特徴付けるための詳細なプロトコルが提示されます。この技術は、疾患の進行に伴う内皮細胞や間葉系間質細胞を含む非造血骨髄ニッチの変化を特定します。

要約

骨髄微小環境は、間葉系間質細胞、内皮細胞、骨系細胞、線維芽細胞などの異なる細胞集団で構成されており、造血幹細胞(HSC)を支えています。骨髄微小環境は、正常な造血幹細胞をサポートするだけでなく、骨髄異形成症候群(MDS)や急性骨髄性白血病(AML)などの造血幹細胞障害の発症にも関与しています。造血幹細胞におけるMDS関連変異は、特に高齢者において、分化不全および進行性骨髄不全を引き起こす。MDSは、未熟な骨髄芽球の急速な蓄積を特徴とする疾患である治療抵抗性AMLに進行することがよくあります。骨髄微小環境は、これらの骨髄性腫瘍の患者で変化することが知られています。ここでは、骨髄異形成症候群および急性骨髄性白血病のマウスモデルから骨髄微小環境細胞を単離し、表現型的に特徴付けるための包括的なプロトコルが説明されています。骨髄ニッチ集団における変化を単離し、特徴づけることは、疾患の開始と進行におけるそれらの役割を決定するのに役立ち、骨髄間質集団における癌を促進する変化を標的とする新しい治療法の開発につながる可能性があります。

概要

骨髄微小環境は、造血細胞、非造血間質細胞、および細胞外マトリックスからなる1,2。この微小環境は、造血幹細胞の自己複製を促進し、系統分化を調節し、骨組織に構造的および機械的支持を提供することができる1,2,3,4,5。間質ニッチには、骨系細胞、線維芽細胞、神経細胞、および内皮細胞6が含まれ、造血ニッチは、リンパ系および骨髄系集団1,2,3からなる。骨髄微小環境は、正常な造血幹細胞をサポートするだけでなく、MDSやAML 7,8,9,10,11などの造血幹細胞疾患の発症にも役割を果たす可能性があります。

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プロトコル

すべての動物実験は、ロチェスター大学動物資源委員会によって承認されたプロトコルに従って実施されました。マウスはロチェスター大学の動物飼育施設で飼育され、飼育されました。高リスクMDSをモデル化するために、市販のNHD13マウスモデル19が採用されています。このモデルでは、発症前の8週齢の雌のNHD13マウスで骨髄間質細胞を解析します。De novo(デ・ノボ)AMLは、前述のように生成されます6,11,20。MLL-AF9やNRasなどのAMLを誘発するがん遺伝子にはGFPまたはYFPのタグが付けられており、フローサイトメトリーを用いた非白血病GFP-骨髄集団の解析が可能です。簡単に説明すると、10週齢の雌のC57BL/6JマウスにマウスGFP/YFP+ AML細胞を移植し、移植後2週間で骨髄を採取します。この研究ではデモンストレーション目的で雌マウスを使用していますが、このプロトコルは雄または雌のマウスで実施できます。また、1つの大腿骨またはすべての長骨を使用して行うこともできます。

1. 骨髄採取

注:動物の解剖プロトコルの詳細については....

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結果

本稿では、MDSおよび白血病マウスモデルから、内皮細胞や間葉系間質細胞などの骨髄微小環境集団を解析するためのフローサイトメトリーベースの手法について説明します(図1)。 図2 は、前方散乱および側方散乱プロファイルによる消化およびCD45/Ter119枯渇画分の細胞(P1)の選択から始まる、目的の集団を検出するためのゲーティング戦略を示しています。白血病サンプル中の細胞のゲーティングの例をP1に示します(図2A)。シングレットが選択され、ダブレットはこの分析から除外されます(P2)(図2B)。 図2C は、プロピジウムヨウ素陰性の生細胞P3を選択するためのゲートを示しています。非造血間質集団に着目するため、CD45-/Ter119-、P4(APC、Y軸) 対SSC-Aが選択されています(

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ディスカッション

マウス白血病モデルは、侵攻性骨髄性白血病の進行を促進する細胞内因性およびニッチ主導のシグナルを特定するために広く使用されています6,19,21。ここでは、MDSおよびAMLのマウスモデルにおける骨髄微小環境の細胞組成を定義するための包括的なフローサイトメトリーベースのプロトコルが提示されます。

実験サンプルからフローサイトメトリーデータを取得する前に、蛍光のオーバーラップを慎重に補正することが重要です。また、適切な染色およびゲーティングコントロールをすべて含めることも不可欠です。これらのステップにより、実験者は、陽性または陰性の抗体染色が目的の細胞マーカーの正確な発現を表し、蛍光スペクトルの重複または自家蛍光のアーチファクトではないことを確認できます。このプロトコルは指定セル表面のマーカーを記述するが、抗体のパネルは実験必要性に基づいて拡張することができる。例えば、CD144(Ve-Cadheri.......

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開示事項

利益相反の申告はありません。

謝辞

URMCフローサイトメトリーコアに感謝します。この研究は、米国血液学会奨学生賞、白血病研究財団賞、およびJ.B.に授与されたNIH助成金R01DK133131およびR01CA266617の支援を受けました。

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材料

この記事で使用された材料の一覧
名前会社カタログ番号コメント
1mLピペットのヒント ジェネシー・サイエンティフィック 24-165RL
1.7 mL 微量遠心チューブAVANTL211511-CS
10 µLピペットのヒントジェネシー・サイエンティフィック 24-140RL
10 mL 個別包装滅菌血清ピペットGlobe scientific1760
1000 mL 真空ろ過フラスコNEST344021
15 mL 遠心分離チューブVWR10026-076
2 mL 吸引ピペットNEST325011
200 & micro;Lピペットのヒントジェネシー・サイエンティフィック 24-150-RL
25 mL 個別包装滅菌血清ピペットグローブ1780
5 mL 個別包装滅菌血清ピペットグローブ1740
5 mL ポリスチレン丸底チューブ  12 x 75 mm スタイルファルコン352054
5 mL ポリスチレン丸底チューブ セルストレーナーキャップ付き 12 x 75 mm スタイルファルコン
50 mL 遠心分離チューブNEST602052
6 ウェル、平底、低蒸発蓋ファルコン353046
防水防湿バリア付き吸収性アンダーパッドVWR56616-031
APC MicroBeadsMiltenyi 130-090-855
autoMACS Pro セパレーターMiltenyi Biotec GmBH4425745
BD Pharmingen 精製ラット 抗マウス CD16/CD32 (マウス BD FC ブロック)BD Biosciences5531410.5 mg/mL 
ウシ血清アルブミンSigma-AldrichA790666.000 g/mol
Brilliant Violet 421 anti-mouse Ly-6A/E (Sca-1) 抗体 (D7)Invitrogen404-59810.2 mg/mL
C57BL/6J MiceJackson Laboratory 664
Carbon dioxide Gas TankAirgasCD50
CD31 (PECAM-1) Monoclonal Antibody (390), PE-Cyanine7Invitrogen25-0311-820.2 mg/mL
CD45 Monoclonal Antibody (30-F11), APCInvitrogen17-0451-820.2 mg/mL
Cell Strainer 70 & micro;m ナイロン ファルコン352350
コールパーマーエッセンシャルモルタルと乳棒;瑪瑙、125 mLコールパーマーEW-63100-62
コラゲナーゼ Clostridium histolyticumSigma-AldrichC5138-500MG
コラゲナーゼ I 型STEMCELL7415
Corning ミニ遠心分離機CORNING6770
Corning Stripettor Ultra Pipet ControllerCorning4099
ウシ膵臓由来のデオキシリボヌクレアーゼ ISigma-AldrichD4513
Dispase II、粉末Gibco117105041
DPBS 10xgibco14200-075
eBioscience 1x RBC Lysis BufferInvitrogen00-4333-57
エタノールアブソリュート、KOPTEC、BP、Ph. Eur.、USP (200 Proof)VWR89125-174の分析仕様に適合
細かいはさみ - シャープファインサイエンスツール14061-10
ファンデーションB ウシ胎児血清GeminiBio900-208
ギルソン PIPETMAN L ピペットスターターキットフィッシャーサイエンティフィック 
Graefe ForcepsFine Science Tools11051-10
Hank's Balanced Salt Solution (HBSS) 10xgibco14185-052
血球計算盤Fisher02-671-10
インキュベーター バインダーC150-UL
キムワイプキムテックK222101
LABGARDクラスII、タイプA2 生物学的安全キャビネットNuaireNU-425-400
LDカラムMiltenyi Biotec GmBH130-042-901
LSEボルテックスミキサーCORNING6775
LSRII/Fortessa/Symphony A1Becton, Dickinson and Company647800L6
MACSマルチスタンド Miltenyi Biotec GmBH130-042-303
MACsmix チューブ ローテーター Miltenyi Biotec GmBH130-090-753
mIgGミリポアシグマ18765-10mg2 mg/mL 
Nup98-HoxD13 (NHD13) マウスジャクソン研究所 
PE anti-mouse CD51 抗体 (RMV-7)Biolegend1041060.2 mg/mL
PE/Cyanine5 anti-mouse CD140a 抗体 (RUO)Biolegend1359200.2 mg/mL
Penicillin-Streptomycin Gibco1514012210,000 U/mL
Plastipak 3 mL SyringeBecton, Dickinson and Company309657
Propidium Iodide - 1.0 mg/mL 水溶液ThermoFisher ScientificP3566
QuadroMACS セパレータ Miltenyi Biotec GmBH130-090-976
Sorvall X Pro / ST Plusシリーズ遠心分離機Thermo Scientific 
TER-119 モノクローナル抗体 (TER-119)、APCInvitrogen17-5921-820.2 mg/mL
トリパンブルー溶液 0.4%Gibco15-250-061
超高純度 0.5 M EDTA、pH 8.0 インビトジェン15575-038
科学 科学 352235F167370G01050575009521

参考文献

  1. Morrison, S. J., Scadden, D. T. The bone marrow niche for haematopoietic stem cells. Nature. 505 (7483), 327-334 (2014).
  2. Boulais, P. E., Frenette, P. S. Making sense of hematopoietic stem cell niches. Blood. 125 (17), 2621-2629 (2015).
  3. Pinho, S., Frenette, P. S.

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