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Research Article
Polina Zjablovskaja*1,2, Petr Danek*1, Miroslava Kardosova1, Meritxell Alberich-Jorda1,2
1Department of Hemato-Oncology,Institute of Molecular Genetics of the ASCR, 2Childhood Leukaemia Investigation Prague, Department of Paediatric Haematology and Oncology, 2nd Faculty of Medicine,Charles University
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Erratum Notice
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Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Aquí se presentan protocolos detallados para el cultivo de la línea de célula 32D/G-CSF-R precursor mieloide murinas, realizar infecciones virales y llevar a cabo ensayos de proliferación y diferenciación. Esta línea celular es conveniente para el estudio de desarrollo de las células mieloides y el papel de los genes de interés en el crecimiento de las células mieloides y diferenciación neutrofílica.
Comprensión de la biología de células madre y progenitoras hematopoyética tiene implicaciones importantes para la medicina regenerativa y el tratamiento de patologías hematológicas. A pesar de los datos más relevantes que se pueden adquirir con modelos en vivo o cultivos primarios, la baja abundancia de células madre y progenitoras hematopoyéticas restringe considerablemente el conjunto de técnicas apropiadas para su investigación. Por lo tanto, el uso de líneas celulares permite suficiente producción de material biológico para la realización de pruebas o ensayos que requieren un número grande de células. Aquí presentamos una descripción detallada, lectura e interpretación de ensayos de proliferación y diferenciación que se utilizan para la investigación de los procesos implicados en la diferenciación neutrofílica y mielopoyesis. Estos experimentos emplean la línea de células mieloides murinas dependiente 32D/G-CSF-I del cytokine, que posee la capacidad de proliferar en presencia de IL-3 y diferenciar en el G-CSF. Ofrecemos protocolos optimizados para manipular células 32D/G-CSF-R y discutir los principales escollos e inconvenientes que pudieran comprometer el análisis descritos y los resultados esperados. Además, este artículo contiene protocolos de producción lentivirales y retroviral, titulación y transducción de las células 32D/G-CSF-R. Demostramos que la manipulación genética de estas células puede emplearse para realizar con éxito los estudios funcionales y moleculares, que pueden complementar los resultados obtenidos con primarias células madre y progenitoras hematopoyéticas o modelos en vivo .
La población de madre y progenitoras hematopoyética suministra al organismo una gran variedad de células maduras, incluyendo las células del linaje mieloide (neutrófilos, eosinófilos, basófilos y monocitos). El proceso que impulsa la producción de células mieloides de las células madre hematopoyéticas se conoce como mielopoyesis y producción adecuada de células mieloides maduras en respuesta a las cambiantes demandas es un prerrequisito para el adecuado afrontamiento del organismo con el estrés condiciones, como infecciones y la pérdida de sangre. Producción insuficiente de células mieloides maduras puede provocar incapacidad para eliminar patógenos, coagulación de la sangre y otros mortales condiciones1,2. Además, alteraciones en el desarrollo del linaje mieloide también pueden ser asociadas con malignidades hematológicas, tales como la leucemia mieloide aguda (AML)3. Alteraciones en la mielopoyesis pueden ocurrir debido a diversas razones, tales como defectos en células receptores de la superficie4, expresiones alteradas de transcripción factores5, deterioraron señalización vías6, dando por resultado la formación de mutaciones / activación de oncogenes7o inactivación de genes de supresor de tumor8.
Varios métodos se han desarrollado para estudiar desarrollo mieloide y evaluar el efecto de las alteraciones genéticas específicas en este proceso. Métodos comunes utilizados para el estudio de la mielopoyesis consisten en células primarias y ratones transgénicos. Aunque estos modelos permiten la adquisición de datos biológicamente relevantes, tienen ciertas limitaciones. El uso de pilas encuentra con un número limitado de células y un período restringido de la cultura, estrechamiento de las posibilidades para alterar la expresión génica y posterior análisis biológico o bioquímico. Ratones transgénicos son costosas y requieren un grado razonable de justificación biológica. Además, trabajar con modelos en vivo añade un grado de complejidad al entender el papel de un gen de interés en un proceso dado. Por lo tanto, se necesitan alternativas para sortear estas limitaciones. Las líneas celulares tienen indiscutibles ventajas: (1) que poseen la capacidad de proliferación ilimitada que permite generar suficiente material para estudios bioquímicos y biológicos, (2) son susceptibles a la manipulación genética (caída, golpe de gracia, la sobreexpresión), (3) el costo es relativamente bajo, y (4) permiten un grado de simplificación biológica necesaria en ciertas aproximaciones experimentales.
La IL-3 padres (interleucina-3) 32D dependiente celular fue establecida en 1983 por Greenberger y colegas por la infección de células de médula ósea de los ratones C3H/HeJ amigo de virus de leucemia murina9. Varios clones 32D fueron descritos en la literatura: cl 2393 cl10y cl 1011. Las células de cl-3 32D mostraron proliferan en IL-3 y experimentan diferenciación neutrofílica sobre el tratamiento con estimulación de granulocitos factor (G-CSF)10. Por el contrario, 32D cl-10 células, siendo dependiente de la IL-3, originalmente no se diferencian en respuesta al tratamiento de G-CSF. En 1995 el grupo del Dr. Ivo Touw retrovirally transduced 32D cl-10 células tipo salvaje y mutante del receptor G-CSF (G-CSF-R), con el fin de identificar regiones funcionalmente importantes de este receptor11. Este estudio dio lugar a la generación de las células 32D/G-CSF-R, que son igualmente dependientes de IL-3, pero dentro de 6 a 10 días después del reemplazo de IL-3 con G-CSF, células para proliferar y diferenciarse irreversiblemente en neutrófilos maduros. Estas propiedades hacen 32D cl-3 y modelos simplificados 32D/G-CSF-R células de diferenciación neutrofílica murino que puede ser modulada por dos bien definido crecimiento y factores de diferenciación - IL-3 y G-CSF. Durante las últimas décadas varios grupos han utilizado células 32D/G-CSF-R para el estudio de la función de genes particulares en proliferación y diferenciación de las células mieloides en cultura12,13,14,15 , 16y para el estudio de G-CSF señalización17,18. Importante, los resultados obtenidos en esta línea celular se correlacionan con datos obtenidos con células primarias y ratones transgénicos16,19,20,21. En consecuencia, creemos que las células 32D/G-CSF-R, un modelo ampliamente utilizado y bien establecida, representan un sistema valioso para estudiar diferenciación mieloide que puede utilizarse en paralelo con otros enfoques de abordar esta cuestión.
Aquí, se presenta protocolos detallados que describen el manejo de la línea celular 32D/G-CSF-R, que cubierta de expansión, diferenciación y evaluación de la proliferación y diferenciación de estas células. Información detallada de la modificación genética de células 32D/G-CSF-R, ya sea por transducción retroviral o lentivirales, así como protocolos para la titulación de virus se proporcionan. Además, disponen de varios resultados representativos que muestran posibles aplicaciones de las células 32D/G-CSF-R.
Nota: Los pasos que describen la expansión, diferenciación y transducción de las células 32D/G-CSF-R se presentan a continuación.
1. preparación
2. ampliación y mantenimiento de las células 32D/G-CSF-R
3. transducción de células 32D/G-CSF-R
4. 32D/G-CSF-R análisis de proliferación de la célula
5. ensayo de diferenciación de la célula 32D/G-CSF-R
Proliferación y diferenciación de las células 32D/G-CSF-R
Para evaluar la proliferación de las células en condiciones de pro-proliferativa y de Pro-diferenciación 32D/G-CSF-R, 32D/G-CSF-R las células fueron cultivadas en medios que contienen IL-3 y G-CSF, respectivamente. Se observó que células cultivadas en medio con IL-3 (10 ng/mL) dividen aproximadamente cada 24 h (figura 2A). En reemplazo de la IL-3 con G-CSF (100 ng/mL) proliferación poco a poco retrasado y paró después de 4 días (figura 2A). Además, se evaluó el estado de diferenciación de las células cultivadas en presencia de G-CSF utilizando células de cytospun de May-Grünwald Giemsa-manchada. Se demostró que en el día 0 (antes del comienzo del tratamiento de G-CSF), las células presentan una morfología myeloblast como inmadura, caracterizada por un gran núcleo y un citoplasma oscuro (figura 2B). En el transcurso del tratamiento, se reduce el tamaño nuclear y la forma de los cambios de núcleo en forma de luna o en forma de donut. Además, el citoplasma se agranda y pierde el color violeta oscuro. Después de 6 días de tratamiento con G-CSF, las células presentan signos de diferenciación completa neutrophilic, caracterizado por un núcleo lobulado y un citoplasma violeta claro (figura 2B). La diferenciación de células 32D/G-CSF-R es un proceso gradual, donde no todas las células evolucionan hacia neutrófilos maduros en la misma exacta velocidad. Cuantificación de células en diferentes etapas a lo largo de la diferenciación (es decir, explosión, intermedio distinguido de la célula, neutrófilo) se muestra en la figura 2B.
Caída Evi2b murino bloquea la diferenciación neutrofílica en células 32D/G-CSF-R
Para downregulation de EVI2B (sitio de integración Viral Ecotropic 2B) en células 32D/G-CSF-R, 3 Evi2b-targeting (Sh2, Sh3, Sh4) y 1 no dirigidos a silenciar no control (NSC1) shRNAs fueron diseñados; Estos fueron clonados en un vector lentivirales llevando un reportero GFP de16. Las células 32d/G-CSF-R fueron transduced con control y Evi2b-silenciamiento shRNAs usando un MOI de 10. Dos días después de la transducción de señales, células GFP+ (transduced) fueron ordenadas y ampliadas para más experimentos. En el caso de Sh3 y Sh4, EVI2B agotamiento alcanzó 80%, sin embargo Sh2 pudo downregulate EVI2B eficientemente los niveles de la proteína y por lo tanto fue utilizado como un control adicional que se refieren aquí como control de silenciamiento no 2 (NSC2). Cuatro días después de la transducción de señales, se realizaron ensayos de proliferación y diferenciación en la presencia de G-CSF, y se evaluaron los efectos de desregulación Evi2b en estos procesos. Se observó que Evi2b-células agotadas (Sh2, Sh3) sostenido la proliferación celular en presencia de GCSF, mientras que las células control (NSC1 y NSC2) reducción proliferación alrededor del día 4 (Figura 3A). Además, Evi2b-silenciadas 32D/G-CSF-R células producen menos neutrófilos intermedias y maduros en comparación con las células del control (figura 3B). Notable, células transduced con NSC2, que ha demostrado pobre eficiencia de precipitación Evi2b , mostraron ligera reducción en el número de neutrófilos maduros (figura 3B). Estos datos fueron publicados recientemente16.
Proteína de fusión BCR-ABL deteriora neutrophilic diferenciación en células 32D/G-CSF-R
Se ha demostrado que la proteína de fusión BCR-ABL daña la diferenciación mieloide, causando una amplia expansión de progenitores mieloides que resulta en insuficiencia hematopoyética durante la fase aguda de la leucemia mieloide crónica25,26. Estudios previos demostraron que la forzada expresión de BCR-ABL en las células de cl-3 32D resultó en un bloque de diferenciación neutrófilo27,28. Por lo tanto, investigamos si podrían obtenerse resultados similares con la línea celular 32D/G-CSF-R. Las células 32d/G-CSF-R fueron transduced con BCR-ABL o control MSCV retroviral vector llevando un reportero GFP (MOI = 20). 2 días después de la transducción de señales, células GFP+ eran ordenadas y ampliadas por 2 semanas en medio que contiene IL-3. A continuación, se realizaron ensayos de diferenciación en la presencia de G-CSF. Observamos que en el día 0 (antes de transferir las células al medio con G-CSF), control de MSCV y BCR-ABL que expresan las células 32D/G-CSF-R presenta una morfología similar, representando principalmente a blastocitos mieloides inmaduras (figura 4). Sin embargo, hemos demostrado que mientras que vector vacío células transduced control experimentaron la diferenciación neutrofílica después de 6 días de tratamiento de G-CSF (producción de 11,5% de neutrófilos maduros y 56.4% de células intermedio diferenciadas), no maduran neutrófilos se obtuvieron de las células BCR-ABL-transduced 32D/G-CSF-R (figura 4). Consecuentemente, el porcentaje de explosión inmadura en células expresan BCR-ABL en el G-CSF seguía siendo similar al porcentaje de explosión en condiciones de IL-3.

Figura 1. Morfología de la célula de imágenes representativas de distinta 32D/G-CSF-R. 32d/G-CSF-R las células pueden clasificarse morfológicamente como explosión, intermedio diferenciado células y neutrófilos maduros. Véase el cuadro 4 para la descripción.

Figura 2. Proliferación y diferenciación de las células 32D/G-CSF-R. (A) proliferación de células 32D/GCSFR de 10 ng/mL IL-3 (línea negra) o 100 ng/mL de G-CSF (línea azul) que contienen medio. El eje X representa días de tratamiento. El eje Y en escala logarítmica (log2) e indica el número de células x 105. Resultados representan el promedio de 3 experimentos independientes. Barras de error indican la desviación estándar. (B) la diferenciación de células 32D/G-CSF-R en el medio que contiene el G-CSF (100 ng/mL). En el panel superior, el pie-parcelas demostrar el porcentaje de blastos (negro), intermedio diferenciado células (rosa) y neutrófilos (rojos) en la cultura después de 0, 2, 4 y 6 días de tratamiento de G-CSF. El panel inferior contiene imágenes representativas de las células cytospun de los respectivos puntos teñidos con May-Grünwald Giemsa de tiempo. Un mínimo de 100 células fueron evaluados para cada punto del tiempo.

Figura 3. Silenciamiento de Evi2b bloquea la diferenciación neutrofílica en células 32D-G-CSF-R. (A) proliferación de Evi2b-silenciadas (líneas naranjas) y control (líneas negras) 32D/G-CSF-R células en medio que contienen de 100 ng/mL G-CSF. El eje X representa días de tratamiento. El eje Y en escala logarítmica (log2) e indica el número de células x 105. Los resultados demuestran un resultado representativo de 3 experimentos independientes. (B) evaluación de la diferenciación de las células 32D/G-CSF-R transduced con Evi2b-control y silenciamiento shRNAs en medio que contiene el G-CSF (100 ng/mL) utilizando la coloración de May-Grünwald Giemsa de las células cytospun. En el panel superior, el pie-parcelas demostrar el porcentaje de blastos (negro), intermedio diferenciado células (rosas) y neutrófilos (rojo) en la cultura. Los paneles inferiores contienen imágenes representativas de las células cytospun. Diferenciación se evaluó en el día 7 de diferenciación. Por lo menos 100 células fueron evaluadas para cada condición.

Figura 4. Sobreexpresión de la proteína de fusión BCR-ABL deteriora la diferenciación de las células 32D/G-CSF-R. Evaluación de la diferenciación de las células 32D/G-CSF-R transduced con control MSCV o gen de fusión BCR-ABL en medio que contiene el G-CSF (100 ng/mL). Superiores pie-parcelas demostrar la proporción de blastos (negro), intermedio diferenciado células (rosas) y neutrófilos (rojo) el día 6 de diferenciación. Los paneles inferiores muestran cuadros representativos de cytospun células teñidas con May-Grünwald Giemsa. Por lo menos 100 células fueron evaluadas para cada punto del tiempo.
| Virus V [μl] | Número de células plateadas | % GFP+ | Recuento de células GFP+ | ¿Lineal? | TU/mL | Promedio (TU/mL) |
| 1 | de 100 000 | 1,83 | 1 830 | Sí | 1 830 000 | 2 350 000 |
| 5 | de 100 000 | 12.9 | 12 900 | Sí | 2 580 000 | |
| 10 | de 100 000 | 26.4 | 26 400 | Sí | 2 640 000 | |
| 50 | de 100 000 | 71,4 | 71 400 | No | ||
| 100 | de 100 000 | 85,1 | 85 100 | No | ||
| 500 | de 100 000 | 85.6 | 85 600 | No |
Tabla 1. Determinación del título viral para reportero GFP con vectores. Ejemplo de los datos obtenidos con el retrovirus MSCV y cálculo realizado para estimar la concentración viral. Título viral se calculó con base en el número de células GFP+ adquirida cuando se aplica cierta cantidad de virus. La cantidad de virus empleado para la infección debe ser en una correlación lineal con el porcentaje de células GFP+ medido. TU: transformación de unidades.
| Tubo | Descripción de tubo | DMEM + 10% FBS | Virus de la | Volumen total | Factor de dilución |
| (ΜL) | (ΜL) | (ΜL) | |||
| 1 | dilución 1 | 1485 | Acción viral de 15 μl | 1500 | 1 x 102 |
| 2 | dilución 2 | 1350 | Tubo 150 μL 1 | 1500 | 1 x 103 |
| 3 | dilución 3 | 1350 | Tubo 150 μL 2 | 1500 | 1 x 104 |
| 4 | dilución 4 | 1350 | Tubo 150 μL 3 | 1500 | 1 x 105 |
| 5 | dilución 5 | 1350 | Tubo 150 μL 4 | 1500 | 1 x 106 |
Tabla 2. Determinación del título viral para reportero de puromicina que contienen vectores. Estrategia de dilución viral para determinar el título viral en puromicina que contienen vectores. Tabla indica cómo preparar 5 tubos (1-5) que contiene una dilución seriada de la acción viral. Tubo 1 contiene 1485 μl DMEM + 10% FBS y 15 μl del virus produce, proporcionando un 1 × 102 virus diluyen. Tubo 2 contiene 1350 μl DMEM + 10% FBS y 150 μL de 1 × 102 diluyen virus (tubo 1), proporcionando un 1 virus diluido de3 × 10. Tubo 3 contiene 1350 μl DMEM + 10% FBS y 150 μL de 1 × 103 diluyen virus (tubo 2), que 1 × 104 virus diluido. Tubo 4 contiene 1350 μl DMEM + 10% FBS y 150 μL de 1 × 104 diluyen virus (tubo 3), que 1 × 105 virus diluido. Tubo 5 contiene 1350 μl DMEM + 10% FBS 150 μL del 1 × 105 diluyen y virus (tubo 4), que 1 × 106 virus diluido. 1 ml de los tubos 1-5 se utiliza a concentración del virus.
| Recuentos celulares (x = número de células por ml) | |||||||
| día 0 | día 1 | día 2 | día 3 | día 4 | día 5 | día 6 | |
| Muestra 1 | x0 | x1 | x2 | x3 | x4 | x5 | x6 |
| Dilución (d) (y = volumen de las células utilizadas para replating [mL]; z = volumen final [mL]) | |||||||
| día 0 | día 1 | día 2 | día 3 | día 4 | día 5 | día 6 | |
| Muestra 1 | d0= 1 | d1= y1/z1 | d2= y2/z2 | d3= y3/z3 | d4= y4/z4 | d5= y5/z5 | |
| Recuento de células totales | |||||||
| día 0 | día 1 | día 2 | día 3 | día 4 | día 5 | día 6 | |
| Muestra 1 | x0 | x1 /d0 | x2/d1 | x3/d2/d1 | x4/d3/d2/d1 | x5/d4/d3/d2/d1 | x65/d /d4/d3/d2/d1 |
Tabla 3. Generación de la curva de crecimiento. La tabla describen las ecuaciones necesarias para la evaluación del índice de proliferación de células 32D/G-CSF-R.
| Núcleo | Citoplasma | |
| Ráfagas | Oscuro, redondeadas | Oscuro, casi indistinguible del núcleo |
| Almacena células diferenciadas | Pronunciados cambios en la forma nuclear, buñuelo-como a menudo o en forma de lunares | Citoplasma más claro y distinguible |
| Neutrófilos maduros | Núcleo lobulado; casi no hay conexiones entre los lóbulos | Citoplasma claro |
Tabla 4. morfología de la célula 32D/G-CSF-R durante la diferenciación neutrofílica. La tabla resume las características morfológicas principales que permite la distinción de blastos inmaduros y células diferenciadas intermedio neutrófilos maduros. Se describen las características citoplasmáticas y nucleares. Vea la figura 1 para imágenes representativas.
Los autores no tienen nada que revelar.
Aquí se presentan protocolos detallados para el cultivo de la línea de célula 32D/G-CSF-R precursor mieloide murinas, realizar infecciones virales y llevar a cabo ensayos de proliferación y diferenciación. Esta línea celular es conveniente para el estudio de desarrollo de las células mieloides y el papel de los genes de interés en el crecimiento de las células mieloides y diferenciación neutrofílica.
Los autores agradecen Prof. Ruud Delwel y Prof. Ivo Touw por facilitarnos la línea 32D/G-CSF-R celular y Prof. Daniel G. Tenen por facilitarnos la línea celular de Bosc23. Este trabajo fue apoyado por subvenciones de la Agencia de donación de la República Checa (GACR 15-03796S y GACR 17-02177S) a MA-J, el apoyo del Instituto de Genética Molecular de la Academia Checa de Ciencias (RVO 68378050) a MA-J, una beca de Reino Unido GA (proyecto no. 341015) de la Universidad de Charles en Praga a MK y una beca de Reino Unido GA (proyecto Nº 1278217) de la Universidad de Charles en Praga a PD.
| Medio en polvo RPMI 1640 | Merck, Kenilworth, NJ, EE. UU. | T 121-10 | sin NaHCO3, con L-glutamina |
| DMEM | Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, EE. UU | .15028 | |
| Opti-MEM I Medio de suero reducido | Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, EE. UU | .31985-047 | L-glutamina, fenol |
| Suero fetal fetal bovino (FBS) | Laboratorios PAA (GE Healthcare, Chicago, IL, EE. UU.) | MT35011CV | Para la diferenciación de células 32D/G-CSF-R Suero |
| fetal bovino (FBS) | Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, EE. UU | . 10270 | Se utiliza para el cultivo de células HEK293T, NIH3T3, BOSC23 |
| Penicilina | Sigma-Aldrich (Merck, Kenilworth, NJ, EE. UU.) | P3032 | |
| Estreptomicina | Sigma-Aldrich (Merck, Kenilworth, NJ, EE. UU.) | S9137 | Polvo de sal de sulfato de estreptomicina en polvo |
| Gentamicina | Sigma-Aldrich (Merck, Kenilworth, NJ, EE. UU.) | G1914 | |
| IL-3 murino | PeproTech, Rocky Hill, NJ, EE. UU. | 213-13 | |
| humano G-CSF | PeproTech, Rocky Hill, NJ, EE. UU | . 300-23 | |
| Polietilenimina | Polyscience, Warrington, PA, EE. UU. | 23966 | Lineal, MW 25,000 (PEI 25000) |
| Polybrene | Sigma-Aldrich (Merck, Kenilworth, NJ, EE. UU.) | H9268 | |
| Tripsina | VWR Chemicals, Radnor, PA, EE. UU. | 0458 | |
| EDTA | Sigma-Aldrich (Merck, Kenilworth, NJ, EE. UU.) | E5134 | |
| Violeta cristalino | Sigma-Aldrich (Merck, Kenilworth, NJ, EE. UU.) | C0775 | |
| Azul de tripán | Sigma-Aldrich (Merck, Kenilworth, NJ, EE. UU.) | T6146 | |
| Dimetilsulfóxido (DMSO) | Sigma-Aldrich (Merck, Kenilworth, NJ, EE. UU.) | D2650 | |
| May-Grü nwald Giemsa | DiaPath, Martinengo, BG, Italia | 10802 |