集落形成细胞(CFC)实验是一种体外实验,其中造血祖细胞在半固体培养基中形成集落。通过集落形态、细胞形态以及流式细胞术相结合的方法,评估祖细胞在不同造血谱系中增殖和分化的能力。
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集落形成细胞(CFC)实验是一种体外实验,其中造血祖细胞在半固体培养基中形成集落。通过集落形态、细胞形态以及流式细胞术相结合的方法,评估祖细胞在不同造血谱系中增殖和分化的能力。
人类造血干/祖细胞通常来源于骨髓、脐带血或外周血,用于研究造血过程及白血病的发生。这些细胞具有分化为淋巴细胞系和髓系的能力。集落形成细胞(CFC)实验通过造血祖细胞在半固体培养基中形成集落的能力,来研究其增殖与分化模式。通过固定数量的起始细胞所形成的集落数量和形态,可初步评估祖细胞的增殖与分化潜能。可从单个集落或整块培养板中收集细胞,进一步通过流式细胞术以及吉姆萨染色涂片的形态学评估,分析其细胞数量和分化状态。该实验适用于评估髓系但不适用于淋巴系的分化能力。此处所指的“髓系”采用广义定义,包括粒细胞系、单核细胞系、红细胞系和巨核细胞系。
我们已采用该检测方法评估癌基因对源自外周血的原代人CD34+细胞分化的影响。为此,细胞被转导携带对照逆转录病毒载体或表达目标癌基因(本例中为NUP98-HOXA9)的载体。我们使用一种常用的逆转录病毒载体MSCV-IRES-GFP,其表达一种双顺反子mRNA,可同时产生目标基因和GFP标记物。在逆转录病毒转导前,细胞需在细胞因子存在条件下培养两天以进行预激活。再经过两天后,通过荧光激活细胞分选(FACS)分离GFP+细胞,并将其与含细胞因子的甲基纤维素半固体培养基混合,孵育至菌落出现在培养基表面,通常为14天。记录菌落的数量和形态。随后从培养板中取出细胞,洗涤、计数,并进行流式细胞术分析和形态学检查。利用针对造血过程中表达的细胞表面标志物的特异性抗体进行流式细胞术分析,可提供有关细胞谱系及成熟阶段的信息。经Wright-Giemsa染色后在显微镜下观察单个细胞的形态学特征,可进一步获得谱系和成熟状态的相关信息。将转导了对照空载体的细胞与转导了癌基因的细胞进行比较,可揭示该癌基因对造血分化的效应。
1. 试剂的制备
吉姆萨染色步骤
2. 实验步骤
CD34+ 细胞的解冻与预激活
通过病毒预加载进行逆转录病毒转导
细胞分选与转导细胞的收集
CFC 实验
抗体染色与流式细胞术
吉姆萨染色
3.0) 代表性结果:
图注

图 1:NUP98-HOXA9 对人 CFC 形态的影响。
将原代人 CD34+ 细胞通过逆转录病毒转导,分别导入对照 MSCV-IRES-GFP 载体或表达 NUP98-HOXA9 的载体,并按 GFP 阳性进行细胞分选。每两个重复培养板中各接种 1000 个细胞进行 CFC 实验,该实验独立重复了 3 至 4 次。图中显示了代表性培养板的无放大图像(左)和代表性红系克隆的低倍显微照片(右)(3)。

图 2:流式细胞术显示 NUP98-HOXA9 干扰人原代 CD34+ 细胞的分化。
(A)红系分化流式细胞术分析:收集集落形成细胞(CFC)培养板中的细胞(见图 1),用 CD45 和 CD235a 抗体进行染色。将 CD235a+ 门控细胞群绘制于直方图中(右图),以显示相对于对照细胞的 CD235a 表达情况。(B)髓系分化流式细胞术分析:收集 CFC 培养板中的细胞,用 CD45 和 CD33 抗体染色。将 CD33+ 门控细胞群绘制于直方图中(右图),以显示 CD11b 的表达水平,并与对照组进行比较。各门控内细胞所占百分比已标出(3)。

图 3:细胞形态学显示 NUP98-HOXA9 与空载对照相比,分化过程受到破坏。
从 CFC 培养板制备细胞涂片,并用吉姆萨染色。使用 60 倍油镜从代表性视野拍摄显微照片。B:原始细胞;MM:成熟髓系细胞;IM:中间髓系细胞;ME:成熟红系细胞;IE:中间红系细胞(3)。
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集落形成细胞(CFC)检测已被广泛用于确定造血祖细胞的增殖和分化模式,并研究癌基因的作用(4, 5)。与液体培养相比,CFC检测的优势在于它是一种克隆性检测,每个集落均来源于单个祖细胞,因此可单独挑取集落进行后续分析。CFC检测的局限性在于其无法有效检测更原始的祖细胞或造血干细胞;这类细胞通常通过长期培养起始细胞(LTC-IC)检测来鉴定(6, 7)。本文所述实验表明,与急性髓系白血病(AML)相关的癌基因NUP98-HOXA9可抑制髓系和红系成熟,并导致红系增生(1, 3)。
由于甲基纤维素培养基培养时间相对较长,且集落形成细胞(CFC)培养基中不含抗生素,因此在分选期间及分选后防止细胞培养污染至关重要。任何轻微的细菌或真菌污染都会导致培养体系被完全破坏。流式细胞术分析和细胞形态学判读需要经验积累,建议咨询经过培训的专业人员。应仅使用经过预先筛选、确认适用于人原代髓系祖细胞的胎牛血清(FBS);我们常规使用的产品已在试剂表中列出。基于甲基纤维素的CFC培养基黏度很高,在操作时需特别小心,确保充分混匀并在倒入培养板前去除气泡。将CFC培养板置于较大的培养皿中,并同时放置盛...
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| IMDM | Life Technologies | 12440 | |
| FBS | 干细胞技术 | 06150 | |
| L-谷氨酰胺 | Life Technologies | 25030 | |
| 青霉素/链霉素(PS) | Life Technologies | 15140 | |
| FLT-3配体 | PeproTech 公司 | 300-19 | |
| GM-CSF | PeproTech Inc | 300-03 | |
| SCF | PeproTech 公司 | 300-07 | |
| TPO | PeproTech 公司 | 300-18 | |
| IL3 | PeproTech 公司 | 200-03 | |
| IL6 | PeproTech Inc | 200-06 | |
| 牛血清白蛋白 | Sigma-Aldrich | A7030 | |
| EDTA | Fisher Scientific | BP118 | |
| Retronectin | Takara Bio 公司 | T100A | |
| HBSS | Life Technologies | 14175 | |
| PBS | Life Technologies | 14200 | |
| 0.4% 台盼蓝溶液 | Sigma-Aldrich | T8154 | |
| Methocult GF+ H4435 | 干细胞技术 | 04445 | |
| 人源甲基纤维素富集培养基 | R&D Systems | HSC005 | |
| 瑞氏-吉姆萨染色 | Harleco | 64571 | |
| 磷酸盐缓冲液,pH 6.4 - Giordano 配方 | Ricca Chemical Company | 1450 | |
| 甲醇 | Fisher Scientific | A412-4 | |
| Cytoseal 60 | 赛默飞世尔科技公司 | 8310 | |
| 正常小鼠血清 | Rockland Immunochemicals | D208 | |
| 抗人 CD11b 藻红蛋白–藻红蛋白偶联的 | BD 生物科学 | 555388 | |
| 抗人 CD33 别藻红蛋白偶联物 | BD 生物科学 | 551378 | |
| 抗人 CD45 藻红蛋白–rythrin-Cy7-偶联物 | BD Biosciences | 557748 | |
| 抗人CD71藻红蛋白–藻红蛋白偶联的 | BD 生物科学 | 555537 | |
| 抗人CD235a藻红蛋白偶联物 | BD 生物科学 | 551336 | |
| 抗人 CD45 藻红蛋白–rythrin-Cy7-偶联 | BD Biosciences | 557748 | |
| 24孔未处理组织培养板 | BD Biosciences | 35-1147 | |
| 30 mm 未处理培养皿 | 干细胞技术 | 27150 | |
| 100 毫米细胞培养皿 | Fisher Scientific | 08-757-12 | |
| 网格化评分培养皿 | 干细胞技术 | 27500 | |
| 15 ml 离心管 | BD 生物科学 | 35-2097 | |
| 50 ml 离心管 | BD 生物科学 | 35-2070 | |
| 3 ml 注射器 | 干细胞技术 | 28240 | |
| 16号钝端,1½ 英寸针头 | 干细胞技术 | 28110 | |
| 50 μm CellTrics 细胞滤膜 | Partec | 04-004-2327 | |
| 血细胞计数板 | Fisher Scientific | 0267110 | |
| TPX 样品室 | 赛默飞世尔科技公司 | A78710018 | |
| Fisherbrand Superfrost/Plus 显微镜载玻片,预清洁 | Fisher Scientific | 12-550-15 | |
| Shandon 滤纸卡 | 赛默飞世尔科技公司 | 5991022 | |
| Shandon 细胞离心涂片机载玻片夹 | 赛默飞世尔科技公司 | 59920063 | |
| Shandon全自动染色系统100 | 赛默飞世尔科技公司 | 100 | |
| Kimwipes | 金佰利公司 | 34155 | |
| 1 μm 滤纸 | VWR 国际 | 28307-134 | |
| 倒置显微镜 | 尼康仪器公司 | Diaphot | |
| 显微镜相机 | 尼康仪器公司 | DS-F11 | |
| 显微镜 | 奥林巴斯株式会社 | BX51 | |
| 显微镜相机 | 奥林巴斯株式会社 | DP71 | |
| 扫描仪 | Microtek | Scanmaker 4 | |
| 涡旋混合器 | Fisher Scientific | 12-812 | |
| 组织培养箱 | Sanyo | MCO-18AIC | |
| 细胞离心涂片 | Shandon, Inc. | Cytospin 2 | |
| 台式离心机 | Eppendorf | 5810-R | |
| 水纯化系统 | Barnstead | 纳米纯钻 |
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