2012年12月26日
我们描述了通过流式细胞术负向筛选快速分离原代小鼠II型肺泡上皮细胞(AECII)的方法。这些AECII具有高存活率和高纯度,适用于多种功能和分子研究,以探讨其在自身免疫性疾病或感染性疾病等呼吸系统疾病中的作用。
本实验的总体目标是分离出纯净且具有活性的原代II型肺泡上皮细胞,用于后续的功能与分子分析。首先,向已处死小鼠的肺和气管灌注DYS显示溶液,随后灌注琼脂糖。待消化液充分消化肺组织后,取出肺脏。
组织通过手工进行机械破碎。将所得悬液依次通过孔径递减的滤网进行过滤。随后进行染色,并通过流式细胞术的阴性分选法分离Ⅱ型肺泡上皮细胞。
最终,分离得到的Ⅱ型肺泡上皮细胞可用于开展功能和分子水平的检测,以研究其在呼吸道感染和自身免疫性肺部疾病中的作用。该方法有助于解答肺部免疫领域中的关键问题,尤其是在自身免疫介导的肺部疾病和病毒感染的背景下。由于器官和细胞悬液的制备过程较难掌握,对该方法的可视化演示至关重要。
本方案的整体成功取决于这些步骤中的若干关键细节。对于实验中的每只小鼠,将含有 4 毫升 DYS 缓冲液的 15 毫升离心管置于 37 °C 水浴中预热;将少量 1% 低熔点琼脂糖溶于水中,并置于 95 °C 加热块中加热至完全融化,随后冷却至 45 °C,并在此温度下保温直至后续使用。
为了制备小鼠肺组织喷雾,使用二氧化碳窒息法处死小鼠后,用乙醇消毒,在其身体腹侧中线处做一个长切口。
然后牵拉腹部远端皮肤,小心剪开并去除腹膜。放血处死小鼠后,小心穿刺并移除膈肌,随后剪去肋骨。为暴露心脏和肺组织,需使用装有冷液的26号套管针和10毫升注射器,操作时特别注意避免损伤肺组织。
用 PBS 穿刺心脏右心室,并用 PBS 灌注肺部,直至肺部无血液残留。剪除并移除唾液腺以暴露气管,同时小心剪开气管周围的肌肉组织。
接着,将一根22号留置导管插入气管。拔出针芯,将塑料导管向肺部方向推进。通过在气管和导管周围绑一小段纱线,将导管固定到位。
如有需要,可通过插入气管的导管用 PBS 或培养基冲洗肺部,制备支气管肺泡灌洗液样本。将灌洗液置于冰上保存,直至进一步分析。该操作中最困难的环节是组织的消化与解离。
为了确保本实验方案的成功,必须注意在组织消化后,将制备好的全部消化液缓慢注入肺叶中,使其充分填充。使用一个2毫升注射器小心地将最多2毫升预先准备好的消化液通过导管注入肺部,确保所有肺叶完全扩张。随后更换为含有0.5毫升液化琼脂的1毫升注射器,并将其中内容物注入肺内。
将注射器留在导管上以防止气溶胶回流,并立即用实验室纸巾、纸和冰覆盖肺部。静置气凝胶数分钟。移除纸巾、冰、注射器和导管。
然后剪断气管,并从胸腔中取出肺、心脏和胸腺。用 PBS 缓冲液在培养皿中冲洗已准备好的器官。接着将心脏、胸腺及残留的气管从肺组织上剪下并弃去。
将肺组织放入含有剩余两毫升显影液的试管中,在室温下孵育45分钟。调整孵育条件,以确保在染色程序前有效阻断吞噬细胞的Fc受体。用两把镊子将肺组织从显影液转移至含有七毫升浓度为每毫升一微克的抗CD1632抗体和100微升DMEM中DNA的培养皿中,并通过拉扯彻底分散肺组织。
然后,如有需要,可在200 RPM的摇床上室温孵育10分钟。细胞悬液随后可置于4摄氏度保存,直至进行下一步。将细胞悬液依次通过一系列尼龙筛网。
首先,将悬液倒入置于50毫升离心管上方的100微米滤筛中。若需合并样本,请将同组小鼠的细胞悬液通过同一滤筛。若滤筛堵塞,应更换新的滤筛。
使用70微米的筛网过滤器重复此过程。注意用DMEM充分冲洗每个筛网以及试管和培养皿,以尽量减少细胞损失并最大化收获量。接下来,将悬液通过一个48微米的筛网过滤,将筛网撑在塑料或玻璃环上,如下图所示。
将滤液收集到培养皿中。然后使用30微米滤网重复此过程。根据体积,将滤液转移至一个或多个50毫升离心管中,在4°C条件下以160 × g离心15分钟。
离心后,弃去上清液,将细胞沉淀重悬于2毫升红细胞裂解缓冲液中。随后加入13毫升DMEM培养基以迅速终止裂解反应。将溶液转移至15毫升离心管中,在4°C条件下以160 × g离心12分钟。
将细胞重悬于3 mL含抗CD11C、CD11B、F4/80、CD19、CD1632和CD45的一抗混合液中。4°C或冰上避光孵育10分钟。孵育后,用DMEM填充离心管洗涤细胞,并在4°C下以160 × g离心12分钟。
将细胞重悬于1毫升DMEM中,并通过50微米滤器预过滤至离心管中,用于细胞分选。计数细胞以获得肺悬液中的总细胞数。在分选前立即使用100微米喷嘴进行EC2细胞分选。
通过涡旋振荡鞘液混合细胞悬液。流式细胞分选所使用的仪器以及抗体染色过程中所用的荧光染料决定了流体压力、激光发射波长及检测波长。首先,创建一个侧向散射面积对荧光的散点图,并对所有侧向散射面积高且对染色所用荧光染料呈阴性的细胞进行设门。
接下来,生成侧向散射面积对前向散射面积、前向散射高度对前向散射面积以及侧向散射高度对侧向散射面积的图谱,并设门以排除任何双联体或细胞聚集体,将目标细胞分选至含有DMEM的离心管中。当获取来自健康小鼠的肺细胞悬液时,aEC2门通常占所有事件的约42 ± 10%。为收集分选后的细胞,于280 × g、4°C条件下离心20分钟。
根据后续分析的需要,将II型肺泡上皮细胞或aEC2重悬于培养基或缓冲液中。本视频所述,通过流式细胞术负向筛选分离原代小鼠II型肺泡上皮细胞,分选后细胞的分析结果如图所示。如上所述。
分离细胞的纯度约为92±5%。经分选的AEC2细胞对表面活性蛋白C进行染色,左侧显示相差图像,右侧显示免疫荧光图像。几乎100%的细胞呈表面活性蛋白C阳性,从而证实成功分离得到了高纯度的细胞群体。为了评估体内甲型流感病毒感染的影响,从C57BL/6小鼠中分离AEC2细胞,这些小鼠此前1、2或3天经鼻腔给予磷酸盐缓冲液(PBS)或甲型流感病毒PR8(A/34)。
这些图显示了未感染以及感染三天的 C57BL/6 雄性小鼠的肺细胞悬液,经染色后用于根据免疫细胞向感染肺组织的募集情况进行分选。与未感染小鼠相比,感染三天小鼠所制备的细胞悬液中,荧光阴性、侧向散射面积高的细胞比例显著降低。通过细胞内染色结合特异性针对核蛋白的抗体,分析了甲型流感病毒核蛋白在分选的 C2 细胞中的表达情况。
直方图显示,从体内感染的小鼠中分离出的 C 二细胞在针对甲型流感病毒核蛋白进行胞内染色后,产生特异性的荧光信号。该表格显示了核蛋白染色的平均荧光强度;由感染甲型流感病毒的小鼠中分离出的 EC2 细胞经胞内核蛋白染色所产生的信号强度随病毒感染时间的延长而增加,从而证明从健康小鼠中分离的 EC2 细胞具有活性,并可用于检测其对甲型流感病毒感染的易感性。
流感病毒的核蛋白表达也在体外分离细胞感染后进行了分析,结果如图所示。感染后六小时,大量EC2细胞表达了病毒核蛋白。这些数据在此处进行了总结。
EC2 细胞对病毒核蛋白胞内染色的阳性百分比取决于体外感染实验中使用的病毒剂量。这些结果表明,分离得到的原代神经元 EC2 细胞具有活性,并易感于病毒感染和复制,其评估依据为可见的病毒蛋白表达。在进行该操作时,必须牢记务必仔细完成所有组织消化和分散步骤。
此外,非常重要的是要严格地对荧光阴性及侧向散射较高的细胞进行设门。在按照此步骤进行分选后,可进一步开展分子和功能研究等其他方法,以明确肺部Ⅱ型上皮细胞在病毒感染和自身免疫介导性肺部疾病中的作用。
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本文描述了一种使用流式细胞术负选择快速分离原代小鼠II型肺泡上皮细胞(AECII)的方法。分离出的AECII具有高活性和纯度,适用于与呼吸系统疾病相关的各种功能和分子研究。
Isolation of primary murine type II alveolar epithelial cells (AECII) enables mechanistic de-risking in respiratory disease target validation by providing a disease-relevant system that reflects in vivo complexity. This approach supports predictive confidence in early discovery by yielding highly viable, pure AECII suitable for functional and molecular assays, reducing reliance on immortalized cell lines. The method facilitates translational continuity from discovery through preclinical evaluation of immune-mediated lung pathologies and viral infection models.
The method integrates into the discovery continuum by supplying validated primary AECII for hypothesis testing in early biology, enabling assay development for screening campaigns, and generating quantitative functional and molecular readouts that inform translational research decisions.