我们描述了一种用于生成 体外 衍生肥大细胞,将其移植到肥大细胞缺陷型小鼠体内,以及在不同解剖部位对移植后肥大细胞的表型、数量和分布进行分析。本方案可用于评估肥大细胞的功能 体内.
方法文章
我们描述了一种用于生成 体外 衍生肥大细胞,将其移植到肥大细胞缺陷型小鼠体内,以及在不同解剖部位对移植后肥大细胞的表型、数量和分布进行分析。本方案可用于评估肥大细胞的功能 体内.
肥大细胞(MCs)是存在于多种组织中的造血细胞,尤其在暴露于外界环境的部位(如皮肤、呼吸道和胃肠道)中含量丰富。肥大细胞最广为人知的作用是在IgE依赖性过敏反应中产生有害效应,但近年来也发现其在宿主抵御毒液以及入侵的细菌和寄生虫方面发挥着重要作用。肥大细胞的表型和功能可受到微环境因素的影响,这些因素可能因解剖位置的不同和/或免疫反应的类型或发展阶段而有所差异。因此,我们及其他研究者更倾向于采用体内方法而非体外方法来深入理解肥大细胞的功能。本文描述了小鼠骨髓来源培养肥大细胞(BMCMCs)的制备方法、将其过继转移至遗传性肥大细胞缺陷小鼠的方法,以及在不同解剖部位分析过继转移肥大细胞数量和分布的方法。该方法被称为“肥大细胞基因敲入”法,在过去30年中被广泛用于评估肥大细胞及其产物在体内的功能。我们还结合近年来发展的其他替代方法,讨论了该方法的优势与局限性。
肥大细胞(MCs)是来源于多能性骨髓前体细胞的造血细胞1-3。骨髓前体细胞离开骨髓后,迁移至多种组织,并在局部生长因子的作用下发育为成熟的肥大细胞1-3。组织驻留型肥大细胞战略性地位于宿主与外界环境的交界处,例如皮肤、呼吸道和胃肠道,它们在抵御外界侵害时发挥第一道防线的作用3-6。肥大细胞常根据其“基础”表型特征和解剖位置进一步分类。在小鼠中,已描述有两种类型的肥大细胞:“结缔组织型”肥大细胞(CTMCs)和黏膜型肥大细胞(MMCs)1-3,7,8。CTMCs通常位于小静脉周围和神经纤维附近,并存在于浆膜腔中,而MMCs则定位于肠道和呼吸道黏膜的上皮内区域1-3。
已采用多种方法研究肥大细胞的生物学功能9-13许多研究团队已致力于 体外 使用细胞系的方法(如人MC细胞系HMC1)14 或 LAD215,16), 体外 衍生的肥大细胞(如人外周血来源的肥大细胞)17或小鼠骨髓来源培养的肥大细胞 [BMCMCs]18,胎源性皮肤培养的肥大细胞 [FSCMCs]19 腹膜细胞来源的肥大细胞 [PCMCs]20)或 离体 从不同解剖部位分离的肥大细胞。这些模型被广泛用于研究肥大细胞生物学的分子机制,例如参与肥大细胞活化的信号通路。然而,肥大细胞生物学的一个重要特征是其表型和功能特性(例如,细胞质颗粒中的蛋白酶含量或对不同刺激的反应性可受解剖位置和微环境的调节2,7. 由于所遇到的这些因素的确切混合情况 体内 可能难以重复 体外,我们倾向于使用 体内 深入了解肥大细胞功能的方法9.
目前已存在多种遗传性肥大细胞(MC)缺陷的小鼠品系,例如广泛使用的 WBB6F1-Kit W/W-v 或 C57BL/6-Kit W-sh/W-sh 小鼠。这些小鼠缺乏 KIT(CD117)的表达和/或活性,而 KIT 是主要的肥大细胞生长因子干细胞因子(SCF)的受体21,22。因此,这些小鼠表现出严重的肥大细胞缺陷,但也存在其他与 c-kit 基因突变(如 WBB6F1-Kit W/W-v 小鼠)或与大片段染色体倒位导致 c-kit 表达降低相关(如 C57BL/6-Kit W-sh/W-sh 小鼠)的表型异常9,10,12,23。近年来,已报道数种不依赖于 c-kit 的组成型肥大细胞缺陷小鼠品系24-26。上述所有小鼠模型以及一些新型的可诱导型肥大细胞缺陷小鼠,已在近期得到系统综述9,10,13。
本文介绍了小鼠骨髓来源培养肥大细胞(BMCMCs)的制备方法、将其过继转移至肥大细胞缺陷型小鼠的方法,以及在不同解剖部位分析过继转移肥大细胞数量与分布的方法。这种所谓的“肥大细胞敲入”方法可用于在体内评估肥大细胞及其来源产物的功能。我们还结合近年来发展的其他替代方法,讨论了该方法的优势与局限性。
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所有动物护理和实验操作均遵循美国国立卫生研究院的指导方针,并获得斯坦福大学机构动物护理与使用委员会的特别批准。
1. 骨髓来源培养肥大细胞(BMCMCs)的制备与鉴定。
注意:供体骨髓来源的肥大细胞(BMCMCs)应由与受体肥大细胞缺陷型小鼠相同遗传背景的骨髓细胞生成。雄性来源的供体BMCMCs不适用于雌性小鼠的移植。雌性来源的供体BMCMCs可成功移植至雄性和雌性受体小鼠中。
2. 将骨髓来源肥大细胞(BMCMCs)移植到肥大细胞缺陷型小鼠体内。
3. 植入型肥大细胞缺陷小鼠的分析。
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“肥大细胞移植”方法的概述如图1所示,包括骨髓来源肥大细胞(BMCMCs)的制备、移植至肥大细胞缺陷型小鼠腹腔(i.p.)、皮内(i.d.)或静脉(i.v.)的细胞数量(可根据实验设计进行调整),以及根据移植部位确定移植后至实验开始的时间间隔(该间隔也可根据需要调整;例如,肥大细胞胞浆颗粒中储存介质的含量随时间逐渐增加38)。图2展示了在含有20% WEHI-3细胞条件培养基(作为IL-3来源)的DMEM培养基中培养1天、15天和45天后,BMCMCs的代表性流式细胞术分析结果及甲苯胺蓝染色结果。需要注意的是,培养45天的BMCMCs纯度达95%,富含大量胞浆颗粒,可用于移植实验;而培养15天的细胞则不适合用于移植。图3展示了移植后不同时间点在不同组织中成功定植的代表性结果:皮内移植4周后耳廓组织中的定植情况(图3A),腹腔移植6周后肠系膜窗(图3B)和腹腔(图3C)中的定植情况...
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首次描述后近30年38, “肥大细胞基因敲入该方法仍在持续提供有关肥大细胞(MCs)能够或不能够执行哪些功能的宝贵信息 体内长期以来,人们认为肥大细胞(MCs)的功能仅限于其在过敏反应中的作用。利用“肥大细胞敲入’的方法通过提供证据表明,肥大细胞(MCs)除了其他功能外,还能在宿主防御某些病原体过程中发挥关键作用4,39 或毒液28,31,甚至可以抑制某些免疫反应29,34,40.
在我们的方案描述中,我们决定重点关注骨髓来源培养的肥大细胞(BMCMCs)的制备与移植,因为可大量获得此类细胞 体外 从小鼠的骨髓中分离野生型或突变型肥大细胞。然而,肥大细胞也可直接由胚胎干细胞培养获得(胚胎干细胞来源的培养肥大细胞 [ESCMCs])41 并且,在基因型相容的情况下,这些细胞还可用于移植到肥大细胞缺乏的小鼠体内。这一替代方法对于研究某种蛋白质的功能特别有意义,该蛋白质的缺陷会导致小鼠胚胎致死,因而无法通过此...
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作者无任何利益冲突需要披露。
N.G. 获得法国“医学研究基金会(Fondation pour la Recherche Médicale FRM)”和Philipp基金会的资助;R.S. 获得Lucile Packard儿童健康基金会以及斯坦福大学NIH/NCRR临床与转化科学奖(CTSA)项目编号UL1 RR025744的支持;P.S. 获得Max Kade基金会的Max Kade奖学金、奥地利科学院以及奥地利科学基金(FWF)的Schroedinger奖学金(J3399-B21)资助;S.J.G. 感谢美国国立卫生研究院(NIH)资助项目U19 AI104209、NS 080062以及加州大学烟草相关疾病研究计划的支持;L.L.R. 感谢关节炎国家研究基金会(ANRF)和美国国立卫生研究院资助项目K99AI110645的支持。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 1% 抗生素-抗真菌素溶液 | Corning Cellgro | 30-004-Cl | |
| 3 ml 注射器 | Falcon | 309656 | |
| 35 mm × 10 mm 培养皿 | Corning cellgro | 430588 | |
| 5 ml 聚苯乙烯圆底管 | Falcon | 352058 | |
| 冰醋酸 | Fisher Scientific | A35-500 | |
| 阿尔新蓝 8GX | 罗利生化丹佛 | 33864-99-2 | |
| Allegra 6R 离心机 | 贝克曼 | ||
| 抗小鼠 CD16/32(克隆 93)纯化抗体 | eBioscience | 14-0161-81 | |
| 2-巯基乙醇 | Sigma Aldrich | M7522 | |
| BD 1 ml 结核菌素注射器 | BD 注射器 | 309659 | |
| BD 22 G x 1(0.7 mm x 25 mm)针头 | BD Precision Glide 针头 | 205155 | |
| BD 25 G 5/8 针头 | BD 注射器 | 305122 | |
| BD 30 G x 1/2 针头 | BD Precision Glide | 305106 | |
| Blue MAX Jr,15 ml 聚丙烯圆锥形离心管 | Falcon | 352097 | |
| 氯仿 | Fisher Scientific | C298-500 | |
| Cytoseal 60 封片介质 | 理查德-艾伦科学公司 | 8310-4 | |
| Cytospin3 | Shandon | NA | |
| DakoCytomation 笔 | Dako | S2002 | |
| Dulbecco 改良 Eagle 培养基 (DMEM) 1x | Corning cellgro | 15-013-CM | |
| 乙醇 | Sigma Aldrich | E 7023-500ml | |
| 胎牛血清,热灭活 | Sigma Aldrich | F4135-500ml | |
| FITC 标记的大鼠 IgG2b κ 同型对照 | eBioscience | 14-4031-82 | |
| 异硫氰酸荧光素(FITC)标记的抗小鼠KIT(CD117;克隆2B8) | eBioscience | 11-1171-82 | |
| 甲醛 | Fisher Scientific | F79-500 | |
| 改良吉姆萨染色 | Sigma Aldrich | GS-1L | |
| 等感觉 | Henry Schein 动物健康 | 29405 | |
| 迈-格鲁纳染色法 | Sigma Aldrich | MG-1L | |
| 6孔多孔板 | Falcon | 35 3046 | |
| 奥林巴斯 BX60 显微镜 | Olympus | NA | |
| Paraplast Plus 组织包埋介质 | Fisher Brand | 23-021-400 | |
| PE标记的叙利亚仓鼠IgG同型对照 | eBioscience | 12-4888-81 | |
| 磷酸盐缓冲液(PBS)1× | Corning Cellgro | 21-040-CV | |
| 藻红蛋白(PE)标记的抗小鼠 FceRIa 抗体(克隆 MAR-1) | eBioscience | 12-5898-82 | |
| 碘化丙啶染色液 | eBioscience | 00-6990-50 | |
| 重组小鼠 IL-3 | Peprotech | 213-13 | |
| 藏红O认证 | Sigma Aldrich | S8884 | |
| T25 组织培养瓶 25 cm²2 | 贝克顿·迪金森 | 353109 | |
| 组织培养瓶 T75 75 cm2 | 贝克顿·迪金森 | 353110 | |
| 1% 甲苯胺蓝水溶液 | LabChem-Inc | LC26165-2 | |
| 重组小鼠 SCF | Peprotech | 250-03 |
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