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Das Blutsystem wird während des gesamten Lebens durch hämatopoetische Stammzellen (HSCs) aufrechterhalten, die sich im Knochenmark (BM) befinden1,2. Um dynamische Veränderungen in der BM-Umgebung zu untersuchen, ist es wichtig, die Biologie sowohl der normalen als auch der malignen Hämatopoese zu verstehen 3,4. Die Transplantation von HSCs direkt in humanes BM führt zu einer höheren Transplantation als die Infusion von peripherem Blut (PB), aber die hohe Verfahrenskomplexität und das erhöhte Infektionsrisiko schließen aus, dass diese Methode Teil der Standardpraxisist 5. Bei Mäusen bieten Verfahren, die den BM-Zugang erleichtern, ohne die Tiere zu opfern, eine Ressource zur seriellen Überwachung der Hämatopoese. Das beschriebene Verfahren zielt darauf ab, Mäuse mit einer hohen Transplantation von transplantierten Zellen zu erzeugen und eine serielle Probenahme des BM lebender Mäuse zu ermöglichen. Diese Arbeit konzentriert sich auf die Herstellung von Xenotransplantatmodellen mit immundefizienten Mäusen, die mit menschlichen Zellen transplantiert wurden, die schwieriger herzustellen sind als Maus-Maus-Allotransplantationsmodelle. Im Vergleich zur konventionellen Transplantation von hämatopoetischen Stamm- und Vorläuferzellen (HSPCs) durch die Schwanz- oder retroorbitale Vene liegen die Vorteile dieses Verfahrens in einer hohen zellulären Transplantation mit einer geringen Menge an Ausgangsmaterial.
Obwohl die intrafemorale (IF) zelluläre Injektion in die BM-Höhle von Mäusen häufig zur Untersuchung menschlicher HSPCs in vivo verwendet wird 6,7,8, wurde ein formales Schritt-für-Schritt-Verfahren zur Veranschaulichung/Filmung dieser Technik bisher nicht veröffentlicht. Dieses Protokoll ermöglicht eine hohe Transplantation aus einer geringen Anzahl transplantierter Zellen und einen Mechanismus zur seriellen Probenahme des BM. Darüber hinaus ist es möglich, diese Methode zu nutzen, um die Auswirkungen der Injektion von Medikamenten direkt in die BM-Höhle auf die Behandlung von Blutkrankheiten zu analysieren. Das hier beschriebene Verfahren hilft dabei, Zugang zu BM zu erhalten, wo sich hämatopoetische Zellen befinden, ohne die Mäuse zu opfern.
Dieses Protokoll ähnelt der Technik, die für BM-Aspirationen verwendet wird9. Der Hauptunterschied besteht darin, dass diese Arbeit und das begleitende Videoprotokoll ein sicheres Verfahren zur Injektion von Zellen in das Knochenmark beschreiben, während frühere Arbeiten Zellen über die Vene transplantierten und dann eine serielle BM-Aspiration durchführten. Dieses Protokoll ermöglicht die erfolgreiche Transplantation mit einer kleinen Anzahl einer Zelllinie (Abbildung 1), normalen HSPCs aus Nabelschnurblut (CB) (CD34+) (Abbildung 2) und HSCs (CD34+CD38-CD45RA-CD90+) (Abbildung 3), normalen BM-abgeleiteten HSPCs (CD34+CD38-) (Abbildung 4), von Patienten stammenden leukämischen Stammzellen (CD34+CD38-) (Abbildung 5), CRISPR/Cas9-Gen-editierten normalen CB-abgeleiteten HSPCs (CD34+) (Abbildung 6) und akute myeloische Leukämie (AML)-iPSCs (Abbildung 7). Insbesondere für die normalen HSCs aus Nabelschnurblut konnten wir erfolgreich eine Transplantation mit nur 10 Zellen durchführen. Diese Methode ist besonders wertvoll für Experimente, die mit seltenen oder schwer zu generierenden Zellpopulationen durchgeführt werden, wie z. B. unmodifizierte oder geneditierte primäre humane akute myeloische Leukämie oder CB-Zellen. Darüber hinaus beschreibt dieses Verfahren eine effiziente Methode zur seriellen Analyse von transplantierten Zellen, die sofort in nachgelagerten Experimenten eingesetzt werden kann. Um die Verschwendung wertvoller Proben zu vermeiden und die IF-Injektion zu gewährleisten, haben wir hier auch kurz das Akaluc-basierte Verfahren10 Praktiken beschrieben, um diese Technik zu festigen.