本方案提供了一种将完整眼球消化为单细胞悬液的方法,用于多参数流式细胞术分析,以鉴定特定的眼部单核吞噬细胞群体,包括单核细胞、小胶质细胞、巨噬细胞和树突状细胞。
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本方案提供了一种将完整眼球消化为单细胞悬液的方法,用于多参数流式细胞术分析,以鉴定特定的眼部单核吞噬细胞群体,包括单核细胞、小胶质细胞、巨噬细胞和树突状细胞。
先天免疫系统在眼部病理生理过程中发挥着重要作用,包括葡萄膜炎、糖尿病视网膜病变以及年龄相关性黄斑变性。先天免疫细胞,特别是单核吞噬细胞,表达重叠的细胞表面标志物,这使得鉴定这些细胞群体具有挑战性。多参数流式细胞术可同时对多种细胞表面标志物进行定量分析,从而区分小鼠眼内的单核细胞、巨噬细胞、小胶质细胞和树突状细胞。本方案描述了完整小鼠眼球的摘除、眼部解剖、消化为单细胞悬液,以及对单细胞悬液进行髓系细胞标志物染色的步骤。此外,我们还解释了如何使用单色对照确定合适的电压,以及如何利用荧光减一对照(fluorescence minus one controls)划定阳性门控范围。多参数流式细胞术的主要局限性在于无法保留组织结构信息。这一局限可通过分别对眼内不同解剖区域进行多参数流式分析,或结合免疫荧光染色加以弥补。然而,免疫荧光技术受限于缺乏定量分析能力,且大多数显微镜可检测的荧光染料数量有限。我们介绍了利用多参数流式细胞术对激光诱导的脉络膜新生血管中单核吞噬细胞进行高通量定量分析的方法。此外,多参数流式细胞术还可用于巨噬细胞亚群的鉴定、细胞命运示踪,以及为转录组学或蛋白质组学研究进行细胞分选。
先天免疫系统包含多种细胞类型,可刺激补体激活和炎症反应。先天免疫细胞包括自然杀伤(NK)细胞、肥大细胞、嗜碱性粒细胞、嗜酸性粒细胞、中性粒细胞以及单核吞噬细胞。单核吞噬细胞由单核细胞、巨噬细胞和树突状细胞组成,已被证实参与多种眼科疾病的病理生理过程,包括葡萄膜炎、糖尿病视网膜病变以及年龄相关性黄斑变性(AMD)1。在本实验方案中,我们将重点介绍在新生血管性AMD小鼠模型中,利用多参数流式细胞术鉴定单核吞噬细胞的方法2。该方案也可适用于糖尿病视网膜病变和/或葡萄膜炎的小鼠模型,但由于这些疾病具有全身性特征,建议进行更广泛的ocular解剖。
单核吞噬细胞表达重叠的细胞表面标志物。长期存在的组织驻留型巨噬细胞和小胶质细胞起源于卵黄囊来源的红髓系祖细胞3,而循环巨噬细胞和树突状细胞则由骨髓来源的巨噬细胞-树突状细胞祖细胞分化而来4。在小鼠中,单核细胞、巨噬细胞和树突状细胞共有的细胞表面标志物包括 CD45、CD11b5、F4/806、Cx3cr17,以及细胞内标志物 Iba18。为克服这一难题,通过对多个组织来源的巨噬细胞、单核细胞和树突状细胞进行转录组分析,确定 CD64 为巨噬细胞特异性的细胞表面标志物6。在健康眼组织中,虹膜、脉络膜、睫状体和视神经中均已有巨噬细胞的描述3。相比之下,树突状细胞的鉴定更为困难;目前最特异的树突状细胞鉴定方法依赖于使用 Zbtb46-GFP 报告小鼠进行细胞命运图谱分析9。除该报告小鼠外,通过 CD11c 和 MHCII 的表达结合 CD64 的缺失,也可识别潜在的树突状细胞6,10。在正常眼组织中,角膜、结膜、虹膜和脉络膜中均已鉴定出树突状细胞11。小胶质细胞是位于视网膜内的特化巨噬细胞,受血-视网膜屏障保护,并起源于卵黄囊前体细胞12。因此,视网膜小胶质细胞可通过其 CD45 表达水平较低13以及 Tmem119 高表达(已有适用于流式细胞术的抗体)与单核细胞来源的巨噬细胞相区分14。然而,在小胶质细胞活化后,CD45 可能上调15,而 Tmem119 可能下调3,这体现了小胶质细胞生物学的复杂性,在年龄相关性黄斑变性(AMD)及其小鼠模型中可能具有重要意义。最后,单核细胞至少可分为两类亚型:经典型和非经典型。经典型单核细胞表达 CCR2+Ly6ChighCX3CR1low 表型,而非经典型单核细胞则表达 CCR2-Ly6ClowCX3CR1high 标志物5。
由于需要对标志物表达水平进行定量分析(即高水平与低/弱表达水平的区分),多参数流式细胞术是区分眼组织及其他组织中单核细胞、巨噬细胞、小胶质细胞和树突状细胞的理想方法。该方法的其他优势包括可鉴定亚群、能够利用荧光激活细胞分选(FACS)对细胞群体进行分选以用于转录组或蛋白质组学分析,以及命运图谱追踪。多参数流式细胞术的主要缺点在于无法保留组织结构信息。这一局限可通过将眼部解剖为不同的眼内亚区(如角膜、结膜、虹膜、晶状体、视网膜以及脉络膜-巩膜复合体)来克服。此外,可辅以免疫荧光成像进行验证,但该方法受限于可检测标志物的数量,且缺乏可靠的定量能力。
全基因组关联研究已将多种补体基因与年龄相关性黄斑变性(AMD)联系起来16。补体激活可导致过敏毒素的产生、白细胞募集以及继发性炎症反应。在补体受体缺陷型小鼠中,激光损伤导致的单核吞噬细胞募集减少,且激光诱导的脉络膜新生血管(CNV)面积减小17。类似地,C-C基序趋化因子受体2(CCR2)基因敲除小鼠因组织中单核细胞募集功能缺陷,也表现出单核吞噬细胞募集减少以及激光诱导的CNV面积减小18。这些数据表明补体系统和单核吞噬细胞与实验性CNV以及可能的新生血管型AMD相关。支持这一关联的证据显示,新生血管型AMD患者外周血单核细胞上的补体受体表达失调19,20。这些结果表明AMD与单核吞噬细胞之间存在显著关联。
在本研究中,我们将采用实验性激光诱导的脉络膜新生血管(CNV)模型,通过多参数流式细胞术对小鼠眼部的单核吞噬细胞群体进行表征。激光诱导的CNV是新生血管性年龄相关性黄斑变性(AMD)的标准小鼠模型,已用于验证当前一线治疗方案的有效性21。本实验方案将描述小鼠眼球的摘除、眼部组织解剖、消化制备单细胞悬液、抗体染色、利用单色对照确定激光电压,以及使用荧光减一(FMO)对照进行设门策略分析。有关激光诱导CNV模型的详细描述,请参见先前发表的研究22。通过本方案,我们将鉴定小胶质细胞、单核细胞、树突状细胞及巨噬细胞群体。此外,我们将利用MHCII和CD11c进一步定义激光诱导CNV模型中的巨噬细胞亚群。
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所有实验程序均经西北大学机构动物护理与使用委员会批准。C57BL/6小鼠饲养于西北大学比较医学中心(伊利诺伊州芝加哥)的屏障设施内,采用群养方式。所有动物均保持12小时光照/12小时黑暗的昼夜循环,并可自由获取食物和饮水。
1. 眼组织的采集
2. 眼组织的消化
3. 细胞悬液的制备
4. 单核吞噬细胞的细胞悬液染色
5. 流式细胞术数据的采集
6. 流式细胞术数据的注释
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图1 显示了SCC和细胞在红色激光下的非补偿频率直方图:Alexa647、Alexa700和APC-Cy7。在 图1A,品红色线条表示 Alexa647 的 SCC 峰值,而青色线条表示预期的 0.5 Log 差异。注意 Alexa700 和 APC-Cy7 的峰值位于青色线条左侧(亮度较低)。还需注意,所有细胞均位于品红色线条左侧。任何位于 SCC 峰值右侧的细胞均未被补偿。根据荧光染料的化学特性,某些特定通道已知会渗漏至其他通道(例如,紫激光:BV421 -> V500,黄绿激光:PE -> PE-CF594,红色激光:Alexa647> Alexa700,Alexa700 -> APC-Cy7,交叉激光:PE-Cy7 -> APC-Cy7)。如果上述任一条件未满足,则可向上调整一个通道的电压,同时将任何溢出通道向下调整。参见 图1B 和 图1C 有关红激光的更多示例...
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多参数流式细胞术可对复杂组织中的多种细胞类型进行定量分析。本报告中,我们描述了在小鼠眼部激光损伤后,通过流式细胞术检测单核吞噬细胞群体(包括单核细胞、树突状细胞以及巨噬细胞亚群)的方法。Liyanage 等人近期报道了一种类似的设门策略,用于检测中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、淋巴细胞、树突状细胞(DC)、巨噬细胞、浸润性巨噬细胞和单核细胞27。我们的设门策略主要区别在于加入了CD64标记。Liyanage 等人将树突状细胞定义为CD4-CD8-B220-CD11b+CD11c+细胞,巨噬细胞定义为CD4-CD8-B220-CD11b+CD11c-NK1.1-Ly6G-细胞。我们则将树突状细胞定义为CD4-CD8-B220-Ly6G-SiglecF<...
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作者无任何利益冲突需要披露。
JAL 获得美国国立卫生研究院(NIH)K08EY030923 项目资助;CMC 获得美国国立卫生研究院国家关节炎与肌肉骨骼疾病研究所 K01 项目(5K01AR060169)以及狼疮研究联盟新研究项目(637405)的资助。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 0.6 ml 微型离心管 | Fisher Scientific | 05-408-120 | |
| 1.7 ml 微量离心管 | Costar | 3620 | |
| 10 ml 移液管 | Fisher Scientific | 431031 | |
| 15 ml 离心管 | ThermoFisher | 339650 | |
| 1× HBSS,500 ml | Gibco | 14025-092 | |
| 2.5 ml 注射器 | Henke Sass Wolf | 7886-1 | |
| 20% 甲醛溶液 | 电子显微镜科学公司 | 15713-S | |
| 25 ml 移液管 | Fisher Scientific | 431032 | |
| 30 G 针头 | Exel | 26437 | |
| 3 ml 鲁尔锁型注射器 | Fisher Scientific | 14955457 | |
| 41 x 41 x 8 mm 聚苯乙烯称量皿 | Fisher Scientific | 08-732-112 | |
| 50 ml 离心管 | Falcon | 352070 | |
| 96孔U型底无盖检测板 | Falcon | 353910 | |
| 胺反应性微珠 | 赛默飞世尔科技 | A10628 | |
| 分析软件 | FlowJo | v 10 | |
| 抗大鼠和抗仓鼠Ig kappa微珠试剂盒 | BD 生物科学 | 552845 | |
| C57BL/6J 小鼠 | 杰克逊实验室 | 664 | |
| 细胞计数仪 | Invitrogen | AMQAX1000 | |
| 细胞计数板 | Invitrogen | C10283 | |
| 补偿微珠 | ThermoFisher | 01-1111-42 | |
| 计数微珠 | 赛默飞世尔科技 | 01-1234-42 | |
| 弯头镊子 | Fisher Scientific | 16-100-123 | |
| 消化酶 | Sigma Aldrich | 5401020001 | |
| 解剖显微镜 | 国家光学与科学仪器公司 | DC3-420T | |
| 解离管 | Miltenyi Biotec | 130-096-334 | |
| DNase | 罗氏 | 10104159001 | |
| 电子解离仪 | Miltenyi Biotec | 130-095-937 | |
| FACS Diva 软件 | BD 生物科学 | ||
| Fc阻断剂,大鼠抗小鼠CD16/CD32 | BD 生物科学 | 553142 | |
| 精细镊子 | Integra Miltex | 17035X | |
| 流动缓冲液 | Miltenyi Biotec | 130-091-221 | |
| 流式细胞仪 | BD 生物科学 | ||
| 流式管 | Falcon | 352008 | |
| 仓鼠抗小鼠 CD11c BV421 | BD 生物科学 | 562782 | |
| 冰桶 | Fisher Scientific | 07-210-123 | |
| 活/死染料 | 赛默飞世尔科技 | 65-0866-14 | |
| 裂解液,10倍浓缩液 | BD 生物科学 | 555899 | |
| 微量离心管及管架 | Fisher Scientific | 02-681-380 | |
| 小鼠抗小鼠CD64 PE | BioLegend | 139304 | |
| 小鼠抗小鼠 NK1.1 PECF594 | BD 生物科学 | 562864 | |
| P1000 移液器吸头 | 德文特科学 | P2404 | |
| P1000 移液器 | Gilson | FA10006M | |
| P2 移液器吸头 | Eppendorf | 22491806 | |
| P2 移液器 | Gilson | FA10001M | |
| P20 移液器 | Gilson | FA10003M | |
| P200 移液器吸头 | 德文特科学 | P2401 | |
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| 移液器 | Fisher Scientific | FB14955202 | |
| 大鼠抗小鼠 B220 PECF594 | BD 生物科学 | 562313 | |
| 大鼠抗小鼠 CD11b APC-Cy7 | BD 生物科学 | 557657 | |
| 大鼠抗小鼠 CD19 AlexaFluor 700 | BD 生物科学 | 557958 | |
| 大鼠抗小鼠 CD19 PE | BD 生物科学 | 553786 | |
| 大鼠抗小鼠 CD4 PECF594 | BD 生物科学 | 562314 | |
| 大鼠抗小鼠 CD45 FITC | 赛默飞世尔科技 | 11-0451-82 | |
| 大鼠抗小鼠 CD45 PE-Cy7 | BD 生物科学 | 552848 | |
| 大鼠抗小鼠 CD8 PECF594 | BD 生物科学 | 562315 | |
| 大鼠抗小鼠 Ly6C | BD 生物科学 | 561085 | |
| 大鼠抗小鼠 Ly6G PECF594 | BD 生物科学 | 562700 | |
| 大鼠抗小鼠MHC II AlexaFluor 700 | BioLegend | 107622 | |
| 大鼠抗小鼠 Siglec F PECF594 | BD 生物科学 | 562757 | |
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| 无菌细胞筛,40 mm 尼龙网 | Fisher Scientific | 22363547 | |
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