2023年12月22日
本研究建立了一种稳定且高效的血管壁驻留CD34+干细胞(CD34+ VW-SCs)的分离、培养及功能鉴定方法。这种易于操作且节省时间的分离方法可被其他研究者用于探讨心血管疾病中的潜在机制。
血管壁定居的CD34阳性干细胞在调控损伤后血管重塑中的关键作用正日益受到重视。建立一种稳定且高效的功能性CD34阳性细胞鉴定方法,对于进一步研究其在多种生理和病理条件下的参与机制至关重要。该技术结合磁性分选与流式细胞术,用于纯化原代培养的定居型CD34阳性干细胞。
然后可通过免疫荧光染色和钙成像对纯化的细胞进行功能鉴定。由于血管壁中驻留的CD34预测性干细胞具有表型和功能上的异质性,因此鉴定出与之相关的特定肌源性CD34活性细胞亚型将较为缓慢。本文提出了一种改进的方法,用于培养鉴定及功能评估血管壁驻留的CD34阳性干细胞。
这种新方法包括磁性分选光细胞计量免疫荧光银染和定制测量。通过采用这些技术,我们的研究为今后全面探究静息状态CD34阳性干细胞在生理和病理条件下的功能调控奠定了基础。首先,将麻醉后的小鼠置于手术台上。
使用无菌的眼科剪和镊子,切开胸腔和腹腔。这将暴露心脏和肠道。仔细分别解剖肠系膜动脉和主动脉。
用 PBS 冲洗肠系膜动脉,并将其转移至含有 1% 青霉素-链霉素-两性霉素 B 溶液的 10 厘米培养皿中。同样,冲洗主动脉并将其转移至另一含有相同溶液的培养皿中。迅速去除主动脉和肠系膜动脉周围的所有脂肪组织。
清洗两次后,将动脉置于组织培养罩内的体视显微镜下。沿动脉方向小心地做一纵向切口。然后用精细镊子剥离主动脉和肠系膜动脉第一分支的外层。
将外层组织置于含有 0.1 至 0.2 毫升培养基的 3.5 厘米培养皿中,并切成约 1 立方毫米的小块。将组织块转移至明胶包被的 T25 培养瓶中。将培养瓶垂直放入 37 摄氏度、含 5% 二氧化碳的培养箱中。
三小时后,向培养瓶中加入 5 毫升 DMEM 高糖培养基,以浸没所有组织块。首先,分离并培养来自麻醉小鼠的主动脉外层及肠系膜动脉第一分支。当细胞融合度达到 80% 时,在室温下以 300 ×g 离心 5 分钟,对解离的细胞悬液进行处理。
完全弃去上清液,并将细胞沉淀重悬于每1000万个总细胞98微升的分选缓冲液中。加入CD34抗体后,在4摄氏度避光孵育30分钟。洗涤细胞时,向细胞中加入2毫升分选缓冲液,然后在300 ×g离心10分钟。
弃去上清液后,将细胞重悬于 80 微升分选缓冲液中。然后向细胞悬液中加入 20 微升抗 FITC MicroBeads。按照先前演示的方法洗涤并离心细胞后,将细胞重悬于 1 毫升分选缓冲液中。
接下来,将磁性分离柱置于分离器的磁场中,并在柱下方放置一个收集管。用 500 µL 缓冲液冲洗后,将细胞悬液加载到柱中,并在收集管中收集流出的未标记细胞。从分离器上取下分离柱,将其放置在一个新的 15 mL 离心管上。
向柱中加入500微升分选缓冲液,并推动柱塞以冲洗出磁标记的细胞。为表征从小鼠主动脉和肠系膜动脉分离的CD34阳性干细胞,进行组织块培养,并通过磁性分离获取细胞。为检测分化后内皮细胞和成纤维细胞标志物的表达,使用488纳米激光激发,在40倍放大倍数下观察细胞。
消化细胞后,通过离心收集细胞沉淀,并重悬于100 µL分选缓冲液中。随后加入抗小鼠CD16、CD32单克隆抗体,在4°C孵育5分钟。然后每种所需的单克隆抗体各加入2 µL,用于免疫荧光染色,并再次于4°C孵育10分钟。
用一毫升缓冲液将细胞洗涤两次。按照演示方法离心细胞后,弃去上清液,并将细胞重悬于300微升缓冲液中。将细胞转移至流式管中,并置于冰盒中。
通过流式细胞术检测分化细胞的比例。流式细胞术分析证实,分离得到的CD34阳性血管壁干细胞具有高纯度。细胞免疫荧光染色显示,分离的CD34阳性干细胞主要表达干细胞标志物CD34、c-kit和Flk-1。
流式细胞术还证实,分离得到的 CD34 阳性干细胞在体外具有分化为内皮细胞以及成纤维细胞的能力。首先,从小鼠模型中分离出血管壁定居的 CD34 阳性干细胞。通过磁性激活细胞分选法获得纯化的细胞,并对其进行表征。
为了检测钙信号,取预先接种有细胞的盖玻片,用 PBS 洗涤一次。然后将细胞与 Fura-2 AM 和 Tyrode 溶液在避光条件下孵育 30 分钟。为去除染料,再将细胞用 Tyrode 溶液孵育 10 分钟。
然后将培养室安装在倒置荧光显微镜的载物台上。打开主窗口,进入图像采集设置对话框的相机页面。按下实时按钮以显示实时图像。
为获取图像,使用不同颜色的手绘线条圈选出细胞,并预先定义感兴趣区域。荧光显微镜结果显示,ATP处理可提高分离的血管壁CD34阳性干细胞中的细胞内钙水平。
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本研究提出了一种改进的方法,用于分离、培养及功能评估血管壁驻留型CD34+干细胞(CD34+ VW-SCs)。该技术高效且可重复,有助于进一步研究心血管疾病的发病机制。
高效利用免疫磁珠分离并进行血管壁驻留型CD34+干细胞的功能表征,可有力推动对血管修复机制及疾病模型的研究。该实验流程通过提供可重复获取的原代干细胞来源,支持在早期发现阶段开展机制研究和药物筛选,从而提高预测可靠性。该方法通过在生理和病理条件下对干细胞行为进行体外评估,增强了转化研究的连续性。
该免疫磁珠分离与功能评估方案可整合到血管生物学和再生医学项目的早期发现至临床前研究连续流程中。