本文提供了一种详细的实验方案,用于从小鼠模型中分离和表征骨髓增生异常综合征及急性髓系白血病的骨髓微环境细胞群体。该技术可识别疾病进展过程中非造血性骨髓微环境(包括内皮细胞和间充质基质细胞)的变化。
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本文提供了一种详细的实验方案,用于从小鼠模型中分离和表征骨髓增生异常综合征及急性髓系白血病的骨髓微环境细胞群体。该技术可识别疾病进展过程中非造血性骨髓微环境(包括内皮细胞和间充质基质细胞)的变化。
骨髓微环境由多种不同的细胞群体组成,例如间充质基质细胞、内皮细胞、成骨细胞系细胞和成纤维细胞,这些细胞为造血干细胞(HSCs)提供支持。除了支持正常的造血干细胞外,骨髓微环境还在造血干细胞相关疾病(如骨髓增生异常综合征(MDS)和急性髓系白血病(AML))的发生发展中发挥重要作用。HSCs中与MDS相关的突变会导致分化受阻以及进行性骨髓衰竭,尤其在老年人群中更为显著。MDS常可进展为治疗抵抗性的AML,后者是一种以未成熟髓系原始细胞快速积聚为特征的疾病。已知患有这些髓系肿瘤的患者的骨髓微环境会发生改变。本文介绍了一种从骨髓增生异常综合征和急性髓系白血病的小鼠模型中分离并进行表型鉴定骨髓微环境细胞的全面实验方案。对骨髓微环境细胞群体的变化进行分离和表征,有助于明确其在疾病起始和进展中的作用,并可能推动针对骨髓基质细胞中促癌性改变的新型治疗策略的开发。
骨髓微环境由造血细胞、非造血性基质细胞以及细胞外基质组成1,2。该微环境可促进造血干细胞的自我更新,调控谱系分化,并为骨组织提供结构和机械支持1,2,3,4,5。基质细胞微环境包括成骨谱系细胞、成纤维细胞、神经细胞和内皮细胞6,而造血微环境则由淋巴系和髓系细胞群体构成1,2,3。除了支持正常的造血干细胞外,骨髓微环境还在造血干细胞相关疾病(如骨髓增生异常综合征(MDS)和急性髓系白血病(AML))的发生发展中发挥重要作用7,8,9,10,11。研究表明,成骨谱系细胞中的突变可促进MDS、AML及其他骨髓增殖性肿瘤的发生发展10,12,13,14。
骨髓增生异常综合征是一组源于造血干细胞突变的白血病前期疾病。MDS 常伴随造血干细胞分化受阻以及发育异常细胞的产生,这往往可导致骨髓衰竭。MDS 是美国最常诊断的髓系肿瘤,其3年生存率约为35%–45%15。MDS 通常伴有向急性髓系白血病(AML)转化的高风险。这种并发症可能是致命的,因为由 MDS 衍生的 AML 对大多数治疗具有耐药性且容易复发。由于造血干细胞和祖细胞中的染色体易位或突变而从头发生的 AML 同样常对标准化疗耐药16,17。由于 MDS 和 AML 主要发生于老年人群,大多数患者诊断时年龄超过60岁,因此多数患者不适合接受根治性骨髓移植。因此,迫切需要鉴定疾病进展过程中的新型调控因子。由于骨髓微环境可为恶性细胞提供支持14,明确疾病进展过程中骨髓微环境的变化可能有助于发现以抑制肿瘤微环境重塑为靶向的新型治疗策略。因此,迫切需要识别并表征骨髓基质细胞群体在疾病进展中的变化,这些基质细胞可能为恶性细胞提供支持。
已建立多种小鼠急性髓系白血病(AML)和骨髓增生异常综合征(MDS)模型,可用于研究疾病发生和进展过程中骨髓微环境的变化6,1,19,20,21,22。本文描述了利用逆转录病毒诱导的AML小鼠模型6,20,以及 commercially available Nup98-HoxD13(NHD13)高危MDS向AML转化模型19,来鉴定骨髓基质细胞群体变化的实验方案。移植了de novo AML细胞的小鼠通常在20–30天内死于该疾病6。NHD13小鼠在约15–20周时出现血细胞减少和骨髓发育异常,最终转化为AML,近75%的小鼠在约32周时死于该病。为分析小鼠模型中骨髓微环境的细胞群体,需取材骨骼,通过酶消化法处理骨髓和骨小梁,随后利用磁珠分选富集CD45-/Ter119-非造血细胞群体。尽管此前已有类似分析方法的报道11,13,22,23,24,25,但这些方法通常仅关注骨髓或骨组织,未将来自两种来源的细胞同时纳入分析。结合这些细胞群体的表征与基因表达分析,可全面理解细胞造血微环境在疾病起始和进展过程中所起的支持作用(图1)。尽管下述方案主要聚焦于逆转录病毒诱导的AML模型和遗传性MDS模型,但这些策略可轻松适用于研究任何感兴趣的小鼠模型中骨髓微环境的变化。
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所有动物实验均按照罗切斯特大学动物资源委员会批准的方案进行。小鼠在罗切斯特大学的动物饲养设施中繁殖和维持。为建立高危骨髓增生异常综合征(MDS)模型,采用 commercially available NHD13 小鼠模型19。在此模型中,在疾病发生前的8周龄雌性NHD13小鼠中分析骨髓基质细胞。从头发生的急性髓系白血病(AML)按先前所述方法建立6,11,20。用于诱导AML的癌基因(如MLL-AF9和NRas)被标记GFP或YFP,从而可通过流式细胞术分析非白血病性的GFP阴性骨髓细胞群。简言之,将10周龄雌性C57BL/6J小鼠移植入表达GFP/YFP的小鼠AML细胞,并在移植后2周采集骨髓。尽管本研究出于示范目的使用雌性小鼠,该方案同样适用于雄性或雌性小鼠。也可使用单侧股骨或全部长骨进行操作。
1. 骨髓采集
注意:有关动物解剖方案的详细信息,请参见 Amend 等人26。
2. 骨髓消化
3. 骨针的消化
4. 染色
5. 通过磁性分选去除样本
注意:此步骤使用市售的手动磁力架,按照制造商说明书进行操作。此步骤也可使用自动磁力架完成(参见材料表)。
6. 骨分析/内皮细胞面板染色
注意:补偿步骤应遵循标准的流式细胞术操作规程,包括所有适当的染色和设门对照。
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本文介绍了一种基于流式细胞术的方法,用于分析骨髓增生异常综合征(MDS)和白血病小鼠模型中骨髓微环境细胞群,例如内皮细胞和间充质基质细胞图1). 图2 展示了目标细胞群的设门策略,首先通过前向散射和侧向散射特征,在消化后并去除CD45/Ter119阳性细胞的组分中选择细胞(P1)。图中显示了白血病样本中P1细胞的示例设门结果图2A). 选择单细胞而排除双联体进行此分析,P2(图2B). 图 2C 显示门控以选择碘化丙啶阴性活细胞,P3。为聚焦于非造血基质细胞群体,选择 CD45-/Ter119- 的细胞,P4(APC,Y轴) 与. 选择 SSC-A(图 2D)。此初始设门策略适用于所有待分析样本。
小鼠白血病模...
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小鼠白血病模型已被广泛用于鉴定促进侵袭性髓系白血病进展的细胞内在信号和微环境驱动信号6,19,21。本文介绍了一种基于流式细胞术的综合性实验方案,用于定义骨髓增生异常综合征(MDS)和急性髓系白血病(AML)小鼠模型中骨髓微环境的细胞组成。
在获取实验样本的流式细胞术数据之前,必须仔细校正荧光信号重叠。同时,必须包含所有适当的染色和设门对照。这些步骤可使实验人员确认抗体阳性或阴性染色真实反映了目标细胞标志物的表达情况,而非荧光光谱重叠或自发荧光所致的人为假象。尽管本方案仅描述了部分选定的细胞表面标志物,但可根据实验需求扩展抗体组合。例如,可加入CD144(Ve-Cadherin) 体内 在收获小鼠之前即可作为内皮细胞的另一个特异性标志物5,29尽管此处指示的荧光染...
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我们感谢罗切斯特大学医学中心流式细胞术核心实验室的支持。本研究由美国血液学会学者奖、白血病研究基金会奖以及授予 J.B. 的美国国立卫生研究院资助项目 R01DK133131 和 R01CA266617 资助。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 1 mL 移液器吸头 | Genesee Scientific | 24-165RL | |
| 1.7 mL 微量离心管 | AVANT | L211511-CS | |
| 10 µL型移液器吸头 | Genesee Scientific | 24-140RL | |
| 10 mL 单独包装无菌血清移液管 | Globe Scientific | 1760 | |
| 1000 mL 真空过滤瓶 | NEST | 344021 | |
| 15 mL 离心管 | VWR | 10026-076 | |
| 2 mL 吸液移液管 | NEST | 325011 | |
| 200 µL型移液器吸头 | Genesee Scientific | 24-150-RL | |
| 25 mL 单独包装无菌血清移液管 | Globe Scientific | 1780 | |
| 5 mL 单独包装无菌刻度吸管 | Globe Scientific | 1740 | |
| 5 mL 聚苯乙烯圆底管 12 x 75 mm 规格 | Falcon | 352054 | |
| 5 mL 聚苯乙烯圆底试管,带细胞滤网帽,12 x 75 mm 型号 | Falcon | 352235 | |
| 50 mL 离心管 | NEST | 602052 | |
| 6孔,平底,低蒸发盖 | Falcon | 353046 | |
| 带防水防潮层的吸水垫 | VWR | 56616-031 | |
| APC 微珠 | Miltenyi | 130-090-855 | |
| autoMACS Pro 分离仪 | Miltenyi Biotec GmBH | 4425745 | |
| BD Pharmingen 纯化大鼠抗小鼠 CD16/CD32(小鼠 BD Fc 封闭抗体) | BD 生物科学 | 553141 | 0.5 mg/mL |
| 牛血清白蛋白 | Sigma-Aldrich | A7906 | 66.000 g/mol |
| Brilliant Violet 421 抗小鼠 Ly-6A/E (Sca-1) 抗体 (D7) | Invitrogen | 404-5981 | 0.2 mg/mL |
| C57BL/6J 小鼠 | 杰克逊实验室 | 664 | |
| 二氧化碳气体钢瓶 | Airgas | CD50 | |
| CD31(PECAM-1)单克隆抗体(390),PE-Cyanine7 | Invitrogen | 25-0311-82 | 0.2 mg/mL |
| CD45单克隆抗体(30-F11),APC | Invitrogen | 17-0451-82 | 0.2 mg/mL |
| 细胞滤网 70 µm 尼龙 | Falcon | 352350 | |
| Cole-Parmer Essentials 玛瑙研钵和研杵;125 mL | Cole-Parmer | EW-63100-62 | |
| 胶原酶来自 Clostridium histolyticum | Sigma-Aldrich | C5138-500MG | |
| I型胶原酶 | STEMCELL | 7415 | |
| 康宁迷你离心机 | CORNING | 6770 | |
| 康宁 Stripettor Ultra 移液控制器 | 康宁 | 4099 | |
| 牛胰脱氧核糖核酸酶 I | Sigma-Aldrich | D4513 | |
| Dispase II,粉末 | Gibco | 117105041 | |
| DPBS 10x | gibco | 14200-075 | |
| eBioscience 1x 红细胞裂解缓冲液 | Invitrogen | 00-4333-57 | |
| 无水乙醇,KOPTEC,符合英国药典(BP)、欧洲药典(Ph. Eur.)、美国药典(USP)分析规格(200 Proof) | VWR | 89125-174 | |
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| 血细胞计数板 | Fisher | 02-671-10 | |
| 培养箱 | BINDER | C150-UL | |
| Kimwipes | KIMTECH | K222101 | |
| LABGARD II级A2型生物安全柜 | Nuaire | NU-425-400 | |
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| LSRII/Fortessa/Symphony A1 | Becton, Dickinson and Company | 647800L6 | |
| MACS 多功能支架 | Miltenyi Biotec GmBH | 130-042-303 | |
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| Nup98-HoxD13 (NHD13) 小鼠 | 杰克逊实验室 | 010505 | |
| PE 抗小鼠 CD51 抗体(RMV-7) | Biolegend | 104106 | 0.2 mg/mL |
| PE/Cy5 抗小鼠 CD140a 抗体(仅供研究使用) | Biolegend | 135920 | 0.2 mg/mL |
| 青霉素-链霉素 | Gibco | 15140122 | 10,000 U/mL |
| Plastipak 3 mL 注射器 | Becton, Dickinson and Company | 309657 | |
| 碘化丙啶 - 1.0 mg/mL 水溶液 | 赛默飞世尔科技 | P3566 | |
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| Sorvall X Pro / ST Plus 系列离心机 | 赛默飞世尔科技 | 75009521 | |
| TER-119 单克隆抗体(TER-119),APC | Invitrogen | 17-5921-82 | 0.2 mg/mL |
| 0.4% 台盼蓝溶液 | Gibco | 15-250-061 | |
| 超纯 0.5 M EDTA,pH 8.0 | Invitrogen | 15575-038 |
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