2023年12月8日
股骨内注射可将少量造血干细胞和祖细胞(HSPCs)直接植入骨髓腔,从而实现细胞的移植。本文介绍了一种将人HSPCs通过股骨内注射移植到免疫缺陷小鼠体内的实验方案。
我们的研究兴趣是探索从胎儿到老年人整个生命周期中的健康人类造血过程。例如,我们研究胎儿时期的肝脏以及成年时期的骨髓和外周血。我们认为,研究健康状态下的生理背景对于帮助我们理解疾病中出现的异常至关重要。
近年来,许多单细胞组学技术推动了该领域的发展,但这些技术是与干细胞功能检测的移植实验相辅相成,而非取而代之。通过将血液干细胞和祖细胞直接注射到股骨中,我们绕过了静脉注射的归巢阶段。细胞已处于其天然微环境中,因此移植成功率通常显著更高。
我们希望提供一个关于造血干细胞如何在人类生命周期中演变的定量视角,了解炎症或感染等事件如何影响这些细胞,以及突变如何随年龄积累、如何重塑造血干细胞功能,进而使我们易于患上与年龄相关的疾病。首先,从冰箱中取出含有脐带血CD34+细胞的冻存管。在水浴中解冻细胞,然后将其转移至一个50毫升的离心管中。
在轻轻振荡离心管的同时,逐滴加入含有50%胎牛血清(FBS)和0.1毫克/毫升DNA酶、且已预热的IMDM培养基,加入体积为细胞体积的10倍。将细胞悬液在500×g下离心5分钟。用20至40微升含有青霉素和链霉素的磷酸盐缓冲液(PBS)重悬沉淀。
将细胞置于冰上保存直至使用。准备一支带有27号半英寸针头的3毫升注射器。准备一支带有29号12.7毫米针头的0.5毫升胰岛素注射器,内含脐带血CD34+细胞悬液。
接下来,使用一支1毫升胰岛素注射器,安装29号0.5英寸针头,并抽取100微升的丁丙诺啡。将麻醉后的小鼠转移至鼻罩,通过脚趾夹捏测试确认其是否已达到适合注射的状态。将小鼠仰卧放置,并屈曲其后肢。
固定后肢时,将非优势手的拇指放在足部,中指放在髋部,食指放在股骨外侧。轻轻拔除膝盖骨周围毛发,并用酒精棉片擦拭该区域。接着,使用带有27号半英寸针头的3毫升注射器,轻轻向股骨方向穿透皮肤钻孔。
针头进入骨骼后,顺时针旋转,直至整个针头完全进入骨内。逆时针旋转将针头退出至一半位置。用酒精棉片擦拭针头周围,继续逆时针旋转,直至完全取出针头。
接下来,将装有细胞悬液的0.5毫升胰岛素注射器插入股骨干。当针头进入骨骼后,松开对腿部的固定,缓慢向股骨内注射25微升悬液。最后,皮下注射布托啡诺,并将小鼠放回其原饲养笼,使其从麻醉中恢复。
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本研究利用免疫缺陷小鼠的骨髓内注射方法,探究造血干细胞和祖细胞(HSPCs)在人类发育过程中的动态变化,以增强细胞植入效果。通过将HSPCs直接植入骨髓,该研究旨在加深我们对正常血细胞发育以及年龄和疾病影响的理解。
将人造血干细胞和祖细胞(HSPCs)直接注射到免疫缺陷小鼠的股骨内,可在与疾病相关的体内环境中精确验证干细胞群体的功能。该方法可提高移植效率,支持对发育和衰老各阶段的人类造血过程进行可靠的定量评估。通过降低生物学变异并提高统计效能,该技术增强了早期发现和转化研究流程的预测可靠性。
这种股骨内注射方案位于造血研究连续体中早期发现、靶点验证和临床前建模的交汇点。