Aquí presentamos protocolos que permiten el aislamiento de células estromales de hueso murino, médula ósea, timo y tejido tímico humano compatible con multiómicas unicelulares.
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Artículo de método
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Aquí presentamos protocolos que permiten el aislamiento de células estromales de hueso murino, médula ósea, timo y tejido tímico humano compatible con multiómicas unicelulares.
La secuenciación unicelular ha permitido el mapeo de poblaciones celulares heterogéneas en el estroma de los órganos hematopoyéticos. Estas metodologías proporcionan una lente a través de la cual estudiar la heterogeneidad no resuelta previamente en estado estacionario, así como los cambios en la representación del tipo de célula inducidos por tensiones extrínsecas o durante el envejecimiento. Aquí, presentamos protocolos paso a paso para el aislamiento de poblaciones de células estromales de alta calidad de timo murino y humano, así como de hueso murino y médula ósea. Las celdas aisladas a través de estos protocolos son adecuadas para generar conjuntos de datos multiómicos de una sola celda de alta calidad. Aquí se analizan los impactos de la digestión de la muestra, el agotamiento del linaje hematopoyético, el análisis/clasificación FACS y cómo estos factores influyen en la compatibilidad con la secuenciación de una sola célula. Con ejemplos de perfiles FACS que indican una disociación exitosa e ineficiente y rendimientos de células estromales aguas abajo en el análisis posterior a la secuenciación, se proporcionan indicadores reconocibles para los usuarios. Tener en cuenta los requisitos específicos de las células estromales es crucial para obtener resultados reproducibles y de alta calidad que puedan avanzar en el conocimiento en el campo.
En el adulto sano, la producción de novo de células sanguíneas se produce en la médula ósea y el timo. Las células estromales en estos sitios son esenciales para el mantenimiento de la hematopoyesis, pero el estroma constituye menos del 1% del tejido 1,2,3,4. Por lo tanto, la obtención de aislados puros de estroma portador de hematopoyesis constituye un desafío importante, particularmente para la multiómica unicelular que requiere un procesamiento oportuno para obtener muestras de alta calidad. Los componentes de diferentes cócteles de digestión pueden interferir con ciertos pasos en el análisis multiómico 5,6. Los protocolos presentados aquí detallan el aislamiento de una amplia variedad de células estromales de la médula ósea y los tejidos tímicos.
Las perturbaciones de los constituyentes estromales tanto en la médula ósea como en el timo dan lugar a una profunda alteración en el desarrollo de las células sanguíneas y pueden dar lugar a neoplasias malignas 7,8,9. El estroma portador de la hematopoyesis se daña después del condicionamiento citotóxico y el trasplante de médula ósea, lo que resulta en una reducción de la secreción de citocinas y factores de crecimiento que sostienen las células madre y progenitoras hematopoyéticas (HSPC)2,10,11. Además, el envejecimiento afecta a las células estromales de la médula ósea y el timo, lo que probablemente contribuya al envejecimiento de los fenotipos hematopoyéticos. El timo es el primer órgano que sufre una involución extensa asociada a la edad. La grasa y el tejido fibrótico comienzan a reemplazar al estroma de soporte de las células T desde el inicio de la pubertad12,13. En la médula ósea, el contenido de adipocitos aumenta con la edad y los nichos vascular y endosteal se remodelan significativamente 14,15,16.
Para permitir el estudio del estroma de soporte de hematopoyesis en múltiples estados de estrés y en el caso del timo tanto de tejido humano como murino, hemos optimizado los protocolos de digestión publicados anteriormente 1,2,8,17,18. Estos protocolos garantizan un aislamiento eficiente y reproducible de las células, y son compatibles con la secuenciación de ARN de una sola célula (scRNAseq) y otros tipos de multiómicas.
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Todo el trabajo con tejido humano se llevó a cabo después de la aprobación de la Junta de Revisión Interna (IRB) del Hospital General de Massachusetts. Todos los procedimientos con animales se llevaron a cabo de acuerdo con las pautas del Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales (IACUC) del Hospital General de Massachusetts. Para el presente estudio se utilizaron ratones C57Bl/6, de 8 a 10 semanas de edad, machos y hembras. Los animales se obtuvieron de una fuente comercial (ver Tabla de Materiales).
1. Preparación del tejido tímico murino
2. Preparación del tejido tímico humano
3. Preparación de hueso murino y tejido de médula ósea
NOTA: Las fracciones óseas y de médula ósea se preparan en dos reacciones de digestión separadas para obtener la máxima pureza de las células estromales y una disociación óptima de los tejidos. Las muestras se pueden agrupar después de los pasos de digestión para clasificarlas como un compartimento estromal.
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Estos protocolos producen variedades de células estromales reproducibles del timo y la médula ósea adecuadas para el análisis de citometría de flujo, así como multiómicas de una sola célula, como la secuenciación de SCRNA. El tejido tímico murino experimenta una remodelación significativa en respuesta a factores estresantes, como el condicionamiento citotóxico que precede al trasplante de médula ósea o el proceso natural de envejecimiento. Como consecuencia, la celularidad tímica se reduce drásticamente en ambos entornos...
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Las células estromales de los órganos hematopoyéticos son fundamentales para la producción normal de sangre y las perturbaciones del estroma hematopoyético pueden dar lugar a graves deficiencias en el mantenimiento hematopoyético y en la respuesta al estrés 9,23,24. El conocimiento de las células estromales hematopoyéticas es esencial para la comprensión de las enfermedades hematológicas 7,9,1...
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D.T.S. es director y accionista de Agios Therapeutics y Editas Medicines; fundador, director, accionista y miembro del consejo asesor científico de Magenta Therapeutics y LifeVault Bio, accionista y fundador de Fate Therapeutics y Garuda Therapeutics, y director, fundador y accionista de Clear Creek Bio, consultor de FOG Pharma, Inzen Therapeutics y VCanBio, y receptor de fondos de investigación patrocinados por Sumitomo Dianippon. D.T.S y K.G son inventores de US20220143099A1 patentes.
Contamos con el apoyo de la asistencia técnica experta del centro de citometría de flujo HSCI-CRM del Hospital General de Massachusetts y del centro Bauer Core de la Universidad de Harvard. T.K y K.G contaron con el apoyo del Consejo Sueco de Investigación y C.M. de la Fundación Alemana de Investigación. Agradecemos a Sergey Isaev e I-Hsiu Lee por su ayuda en el análisis de los datos de secuenciación de ARN de una sola célula.
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| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| 0.25% Tripsina-EDTA | Thermo Fisher Scientific | 25200-072 | |
| 7AAD (7-aminoactinomicina D) | BD Biosciences | 559925 | |
| Cóctel de Linaje Anti-Humano 3-FITC | BD Biosciences | 643510 | |
| Albúmina sérica bovina | Millipore Sigma | A9647 | |
| C57Bl/6 ratones | Jackson | 664 | Machos o hembras, 8-12 semanas de edad |
| Calcein | Fisher Scientific | 65-0853-78 | |
| Collagenase IV | Millipore Sigma | C5138 | |
| Corning Coladores de células estériles, blanco, tamaño de malla: 70 µ m | Fisher Scientific | 08-771-2 | |
| Dispasa II | Thermo Fisher Scientific | 17105041 | |
| Solución Dnase I | Thermo Fisher Scientific | 90083 | 2500 U/mL |
| Estreptavidina de ratón Easysep RapidSpheres Kit de aislamiento | StemCell Technologies | 19860 | |
| Suero fetal bovino | Gibco | A31605-01 | Qualified One Shot |
| Human Fc Block | BD Biosciences | 564220 | |
| Liberase TM | Millipore Sigma 5401127001 | grado de investigación | |
| Medio 199 | Gibco | 12350 | |
| Ratón antihumano CD235a-BV77 | BD Biosciences | 740785 | |
| Ratón antihumano CD31-PE/Dazzle594 | Biolegend | 303130 | |
| Ratón antihumano CD45-BV77 | Biolegend | 304050 | |
| Ratón antihumano CD4-BV605 | BD Biosciences | 562658 | |
| Ratón antihumano CD66b-FITC | BD Biosciences | 555724 | |
| Ratón antihumano CD8-APC/Cy7 | BD Biosciences | 557760 | |
| Ratón antihumano EpCam-BV421 | Biolegend | 324220 | |
| Protector Inhibidor de ARNasa | Millipore Sigma | 3335402001 | |
| Rata anti-ratón CD105-PE /dazzle594 | Biolegend | 120424 | |
| Rata anti-ratón CD11b-Biotina | Biolegend | 101204 | |
| Rata anti-ratón CD140a-APC | Fisher Scientific | 17-1401-81 | |
| Rata Anti-Ratón CD16/CD32 (Ratón BD Fc Block) | BD Biosciences | 553142 | |
| Rata anti-ratón CD31-BUV737 | BD Biosciences | 612802 | |
| Rata anti-ratón CD31-BV421 | Biolegend | 102424 | |
| Rata anti-ratón CD3-Biotina | Biolegend | 100244 | |
| Rata anti-ratón CD45.2-Biotina | Biolegend | 109804 | |
| Rata anti-ratón CD45-PE/Cy7 | Biolegend | 103114 | |
| Rata anti-ratón CD45-PE/Cy7 | Biolegend | 103114 | |
| Rata anti-ratón CD45-PE/Cy7 | Biolegend | 103114 | |
| Rata anti-ratón CD45R/B220-Biotina | Biolegend | 103204 | |
| Rata anti-ratón CD51-PE | Biolegend | 104106 | |
| Rata anti-ratón EpCam-BV711 | BD Biosciences | 563134 | |
| Rata anti-ratón Ly-6A/E(Sca-1)-AF700 | Biolegend | 108142 | |
| Rata anti-ratón Ly-6G/Ly-6C(Gr1)-Biotina | Biolegend | 108404 | |
| Rata anti-ratón Ter119-Biotina | Biolegend | 116204 | |
| Rata anti-ratón Ter119-PE | Biolegend | 116208 | |
| Rata anti-ratón Ter119-PE/Cy7 | Biolegend | 116222 | |
| Stemxyme | LS004107 | Bioquímica de Worthington |
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