Knochenmarktransplantationsverfahren bei Mäusen zur Untersuchung der klonalen Hämatopoese

Eunbee Park; Megan  A. Evans; Heather Doviak; Keita Horitani; Hayato Ogawa; Yoshimitsu Yura; Ying Wang; Soichi Sano; Kenneth Walsh

doi:10.3791/61875

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Methodenartikel

Knochenmarktransplantationsverfahren bei Mäusen zur Untersuchung der klonalen Hämatopoese

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DOI:

10.3791/61875

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26. Mai 2021

Eunbee Park¹ , Megan A. Evans⁴ , Heather Doviak⁴ , Keita Horitani⁴ , Hayato Ogawa⁴ , Yoshimitsu Yura⁴ , Ying Wang² , Soichi Sano³^,⁴ , Kenneth Walsh¹^,⁴

¹Department of Biochemistry and Molecular Genetics, University of Virginia School of Medicine, ²Department of Cardiology, Xinqiao Hospital, Army Medical University, ³Department of Cardiology, Osaka City University Graduate School of Medicine, ⁴Hematovascular Biology Center, Robert M. Berne Cardiovascular Research Center, University of Virginia School of Medicine

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Wir beschreiben drei Methoden der Knochenmarktransplantation (BMT): BMT mit Ganzkörperbestrahlung, BMT mit abgeschirmter Bestrahlung und BMT-Methode ohne Vorkonditionierung (adoptive BMT) zur Untersuchung der klonalen Hämatopoese in Mausmodellen.

Zusammenfassung

Die klonale Hämatopoese ist eine weit verbreitete altersbedingte Erkrankung, die sich aus der Anhäufung somatischer Mutationen in hämatopoetischen Stamm- und Vorläuferzellen (HSPCs) ergibt. Mutationen in Treibergenen, die zelluläre Fitness verleihen, können zur Entwicklung expandierender HSPC-Klone führen, die zunehmend zu Nachkommenleukozyten führen, die die somatische Mutation beherbergen. Da klonale Hämatopoese mit Herzerkrankungen, Schlaganfall und Mortalität in Verbindung gebracht wurde, ist die Entwicklung experimenteller Systeme, die diese Prozesse modellieren, der Schlüssel zum Verständnis der Mechanismen, die diesem neuen Risikofaktor zugrunde liegen. Knochenmarktransplantationsverfahren mit myeloablativer Konditionierung bei Mäusen, wie z. B. Ganzkörperbestrahlung (TBI), werden häufig eingesetzt, um die Rolle von Immunzellen bei Herz-Kreislauf-Erkrankungen zu untersuchen. Eine gleichzeitige Schädigung der Knochenmarknische und anderer interessensvoller Stellen wie Herz und Gehirn ist bei diesen Verfahren jedoch unvermeidbar. Daher hat unser Labor zwei alternative Methoden entwickelt, um mögliche Nebenwirkungen durch TBI zu minimieren oder zu vermeiden: 1) Knochenmarktransplantation mit Bestrahlungsabschirmung und 2) adoptive BMT bei nicht konditionierten Mäusen. In abgeschirmten Organen bleibt die lokale Umgebung erhalten, was die Analyse der klonalen Hämatopoese ermöglicht, während die Funktion der ansässigen Immunzellen ungestört ist. Im Gegensatz dazu hat die adoptive BMT bei nicht konditionierten Mäusen den zusätzlichen Vorteil, dass sowohl die lokale Umgebung der Organe als auch die hämatopoetische Nische erhalten bleiben. Hier vergleichen wir drei verschiedene hämatopoetische Zellrekonstitutionsansätze und diskutieren ihre Stärken und Grenzen für Studien zur klonalen Hämatopoese bei Herz-Kreislauf-Erkrankungen.

Einleitung

Klonale Hämatopoese (CH) ist eine Erkrankung, die häufig bei älteren Menschen beobachtet wird und als Folge eines erweiterten hämatopoetischen Stamm- und Vorläuferzellklons (HSPC) auftritt, der eine genetische Mutation trägt¹. Es wurde vermutet, dass die meisten Individuen im Alter von 50 Jahren durchschnittlich fünf exonische Mutationen in jedem HSPC²erworben haben, aber die meisten dieser Mutationen werden zu wenig oder keinen phänotypischen Folgen für das Individuum führen. Wenn jedoch zufällig eine dieser Mutationen dem HSPC einen Wettbewerbsvorteil verschafft - z. B. durch die Förderung seiner Proliferation, Selbste....