כאן, אנו מציגים פרוטוקול כדי לעבד מח עצם טרי (BM) מבודד מעכבר או בן אדם עבור cy, מימדי המונית ההמוני (Cy, Try על ידי זמן הטיסה, Cy,) ניתוח של תאי השושלת של נויטרופילים.
מאמר שיטה
כאן, אנו מציגים פרוטוקול כדי לעבד מח עצם טרי (BM) מבודד מעכבר או בן אדם עבור cy, מימדי המונית ההמוני (Cy, Try על ידי זמן הטיסה, Cy,) ניתוח של תאי השושלת של נויטרופילים.
במאמר זה, אנו מציגים פרוטוקול כי הוא ממוטב כדי לשמר את התאים נויטרופילים השושלת בתוך מוניטור טרי עבור ניתוח של BM CyTOF שלם. אנו מנוצל מיאלואידית משוחדת 39-נוגדן הפאנל CyTOF להעריך את המערכת המטתית עם דגש על התאים נויטרופילים-השושלת באמצעות פרוטוקול זה. תוצאת הארגון נותחה באמצעות אלגוריתם להפחתת מימדים פתוח, והנתונים הוצגו כדי להדגים את התוצאה של פרוטוקול זה. גילינו אוכלוסיות חדשות של ניופיל-יוחסין. המבוססות על הפרוטוקול הזה פרוטוקול זה של הכנה מסוג חדש של מוניטור מלאה עשוי לשמש 1), ניתוח CyTOF לגלות אוכלוסיות תאים בלתי מזוהה מ-BM שלם, 2), חקירת פגמים מסוג BM עבור חולים עם הפרעות דם כגון לוקמיה, 3), סיוע אופטימיזציה של מופעל על ידי קרינה פלואורסצנטית זרימה cy, לנסות לנצל את מוניטור שלם טרי.
בעשורים האחרונים, שיטות cy, לנסות כבר כלי רב עוצמה כדי לחקור את המערכת המטטית ב BM. שיטות אלו כוללות שימוש בזרימה פלואורסצנטית המופעל באמצעות נוגדנים והשיטה החדשה של Cyתוף באמצעות מתכת כבדה בעלת תוויות. הם הובילו לתגליות של סוגי תאים רבים בדגימה ביולוגית הטרוגנית על-ידי זיהוי פרופילי הביטוי הייחודי שלהם משטח הסמן. הגבירו את הספקטרום חופפים זה משויך עם ערוצים יותר מוביל הנתונים הגבוהים יותר חוסר דיוק בזרם המופעל על ידי הקרינה ביישומים cy, לנסות. לכן, תאים לא רצויים מוסרים באופן שגרתי כדי להעשיר אוכלוסיות תאים של עניין של זרימה המופעל על ידי הזרם הפלואורסצנטית הפעלה cy, לנסות. לדוגמה, Ly6G (או Gr-1) ו-CD11b נחשבים לסמנים בוגרים של תאים מיאלואידים ו-Ly6G+ (או gr-1+) ו-CD11b+ תאים מוסרים באופן שגרתי מדגימות BM באמצעות ערכות העשרה מגנטיות לפני שהוא מנתח את הניתוח cytometry של גזע המטפאות ותאים מחולל שדות (hspcs) או על-ידי שילוב סמנים אלה בערוץ הקוקטייל אחד מזבלה1,2,3. דוגמה נוספת היא כי נויטרופילים הם הוסר באופן שגרתי מן הדגימה דם אנושי כדי להעשיר את הדם ההיקפית תאים מונפנקות (PBMC) למחקרים אימונולוגיים. מח עצם שלם מבודד מעכבר או בן אדם, עם זאת, הוא נחקר לעתים נדירות ללא פגע לניתוח cy, try.
לאחרונה, cytof הפך לכלי מהפכני לחקור את מערכת המטפאות4,5,6. עם CyTOF, הנוגדנים המתויגים בתווית מוחלפים בנוגדנים כבדים המסומנים בכתב. שיטה זו מאפשרת את המדידה של מעל 40 סמנים בו ללא החשש של חפיפת ספקטרום. הוא איפשר ניתוח של דגימה ביולוגית שלמה ללא שלבי המחסור מחסור או ערוץ dump. לכן, אנו יכולים להציג את המערכת המטטית באופן מקיף עם מימדי התוכן הגבוה מתוך מגרשים קונבנציונליים דו-מימדית של הזרימה. אוכלוסיות תאים שהושמטו בעבר במהלך תהליך של דלדול או מחסור יכול כעת להיות מובא לאור עם נתונים מימדים גבוהים שנוצרו על ידי cytof4,5. עיצבנו פאנל נוגדן המודד בו 39 פרמטרים במערכת המטפאות עם דגש על מיניאיד מיאלואידית7. לעומת הזרימה המקובלת cy, לנסות נתונים, פרשנות והדמיה של הנתונים חסר תקדים של תא יחיד מימדי שנוצר על ידי Cyתוף הוא מאתגר. מדענים חישוביים פיתחו טכניקות הפחתה ממדיות להדמיה של ערכות נתונים ממדיות גבוהות. במאמר זה, השתמשנו באלגוריתם, ויסבנה, שעושה שימוש בטכניקת הטבעה מבוזרת של סטוכסטי שכנים (t-SNE) כדי לנתח את הנתונים של CyTOF ולהציג את התוצאה הגבוהה ביותר במפה דו-ממדית תוך שימור המבנה הגבוה . הנתונים8,9,10 בחלקה tSNE, תאים דומים מקובצים לקבוצות ממשנה והצבע משמש להדגשת התכונה של התאים. לדוגמה, באיור 1 התאים המייאלואידים מופצים לקבוצות משנה של תאים בהתבסס על קווי הדמיון של דפוסי הביטוי שלהם של 33 פני השטח הנובעות מציתוף (איור 1)4. כאן חקרנו מח עצם העכבר עם שלנו דיווחו בעבר 39-סמן CyTOF הפאנל על ידי ניתוח ויסבנה7. בדיקת ובדיקה של הנתונים שלנו CyTOF חשף אוכלוסיית תאים בלתי מזוהה שהראה הן HSPC (CD117+) ו נויטרופילים (Ly6G+) מאפיינים (איור 2)7.
לסיכום, אנו מציגים פרוטוקול לעיבוד מח עצם טרי שלם עבור ניתוח CyTOF. במאמר זה, השתמשנו מח עצם העכבר כדוגמה, בעוד פרוטוקול זה יכול לשמש גם כדי לעבד את דגימות מח העצם האנושית. הפרטים הספציפיים לדגימות מח העצם האנושי גם כן מפורטים בפרוטוקול. היתרון של פרוטוקול זה הוא שהוא מכיל פרטים כגון זמן דגירה הטמפרטורה שהיו ממוטבת לשמר את התאים נויטרופילים השושלת במוח העצם כדי לאפשר חקירה על מח עצם שלם שלם. פרוטוקול זה עשוי להיות גם שונה בקלות עבור הפעלת קרינה פלואורסצנטית יישומים המופעל.
כל הניסויים עקבו אחר ההנחיות המאושרות של מכון לה הויה לטיפול בבעלי חיים ולבריאות ולשימוש בחיות מכרסמים, ואישור לשימוש במכרסמים התקבל ממכון לה הויה לאלרגיה ואימונולוגיה לפי קריטריונים המתוארים ב המדריך לטיפול ושימוש בחיות מעבדה ממוסדות הבריאות הלאומיים.
1. בציר עצם העכבר מח (BM)
2. כתמי תאים BM עבור CyTOF
3. הכן תאים עבור CyTOF רכישה
איור 1 מוצג כתוצאה דוגמה מניסויי cytof. בהתוויה זו מתווה את התאים באמצעות מספר ממחטות עכבר שעברו באשכולות לקבוצות ממשנה, בהתבסס על הדמיון של פרופילי הביטוי שלהם מסמן פני השטח, הנמדד על-ידי החלונית ה33 של CyTOF. תאים עם מאפיינים דומים יותר היו מקובצים באופן אוטומטי יחד כגון נויטרופילים, מקרופאגים, או DCs בהתבסס על הביטוי של 33 סמנים בכל תא.
איור 2 מוצג כתוצאה דוגמה עבור הניסוי העכבר BM cytof באמצעות הפרוטוקול המוצג במחקר זה. הפרוטוקול שמר את היושרה של ה-BM כולו, המוביל לגילוי של אוכלוסיית תאים לא ידוע בעבר, כי שיתוף מבטא נויטרופילים (Ly6G+, איור 2a) ו hspc (CD117+, איור 2a) החתימה שטח סמנים בו. אוכלוסיית תא זו מציגה תבנית נפרדת של ביטוי סמן פני השטח הנמדד על ידי הפאנל שלנו CyTOF (איור 2C) והושמט על ידי מחקר מיאלואידית הקודם של מיאלואיד בשל Ly6G+ תא מחסור1,2, 3. שלוש. חשוב מכך, תוצאה זו הובילה לגילוי של מערכת המשנה הקטנה של האשכול לצד שמאל של מפת הזיקוק שאינה מבטאת Ly6G עם זאת היתה מקובצים באופן מקרוב CD117+Ly6G+ תאים, אשר מציע את הדמיון של אלה תאים כדי נויטרופילים השושלת מבוסס על הביטוי של 39 סמנים המשמשים את הניסוי CyTOF זה.
השתמשנו בפרופיל הביטוי סמן מן הנתונים CyTOF המוצג באיור 2C כדי לבנות facs 13-צבע (מיון המופעל על-ידי תאים פלואורסצנטית) פאנל זה מאפשר לנו לבודד את נויטרופילים ושלתי על ידי זרימה cytof לנסות עבור הזרם פונקציונלי ( איור 3).

איור 1: דוגמה של העלילה tSNE הסתיים CyTOF. הפחתת ממדי ממדי נתונים של תא בודד מכל רקמות העכברים שנותחו הותוו והצבע מקודד על-ידי האשכולות של 28 ' ללא השגחה '. הזהויות הגסות של כל אשכול התפרסמו בהתבסס על ניתוחים שונים. איור זה שונה מהפניה4. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

איור 2 : ניתוח תא בודד אוטומטי של לין-CD117+Ly6A/E- hspc תאים במח העצם מזהה אוכלוסיית נויטרופילים ברורים. מפות ויסבנה של Lin-CD117+Ly6A/E- hspc תאים מוצגים כשכבת-על כדי להציג את 5 האשכולות האוטומטיים. (א) Ly6G ו (ב) CD117 תבנית ביטוי מוצג על מפת והווייב של לין-CD117+Ly6A/E- hspc תאים כמו הספקטרום בצבע נקודות. (ג) תבניות הביטויים של הסמנים שצוינו מוצגות כשכבת-על של היסטוגרמה של כל אשכול. איור זה שונה מהפניה7. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

איור 3 : האסטרטגיה של Facs לדון הפגינו עם המוני cy, המסה (Cyתוף) ערכת נתונים. אוכלוסיית היעד הסגורה באופן ידני היתה מגודרת למפת וובחזרה אוטומטית לצורך אימות. איור זה שונה מהפניה7. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
בעשורים האחרונים, זרימה המבוססת על קרינה פלואורסצנטנסה שימש כשיטה העיקרית ללמוד ליננים הסלולר ו טרוגניות1,2,3. למרות הזרימה cy, try סיפק נתונים רב מימדי, שיטה זו מוגבלת על ידי בחירות של פרמטרים חפיפה ספקטרלית. כדי להתגבר על החולשות של הזרימה cy, לנצל את היתרונות של Cyתוף, אשר משתמשת באיזוטופים מתכת כבדים במקום fluorophores כדי לתייג נוגדנים המבטלת את הוצלב בין ערוצי גלאי או פלואורסצנטית אוטומטי של התאים, ולכן, יכול למדוד רבים פרמטרים נוספים במקביל ברמה תא בודד וליצור הערכה עמוקה יותר של גיוון סלולרי12. אוכלוסיות תאים שהושמטו בעבר במהלך התהליך דלדול או לעקוף, במיוחד בתאי החיסון החשובים כמו כדוריות היוחסין של נויטרופילים שהיו בעבר נחשב הומוגנית13,14, יכול להיות מאופיין טוב יותר על ידי cytof 2 ,3,7.
כדי להתאים את הכלי הזה cyטרוגניות try חזק של Cyתוף ללמוד תא ה ולאפיין אוכלוסיות תאים נדירות, פרוטוקולים לשמר את השלמות של דגימות ביולוגיות מעשיים מאוד עבור מחקרים טרוגניות. כאן תיארנו פרוטוקול לעבד מוניטור שלם עבור CyTOF המאפשר אפיון מקיף של אוכלוסיות תאים חדשות ב-BM שלם, אשר עשוי לשמש עבור העכבר או לימודי האדם. מח עצם שלם מבודד העכבר והאדם מכיל אוכלוסיות תאים, במיוחד נויטרופילים-השושלת תאים כי הם שבירים מאוד רגיש לשינויים סביבתיים כגון תנאי טמפרטורה ותרבות. בפרוטוקול זה, יש לנו אופטימיזציה של הטמפרטורה ואת תנאי דגירה עבור כל שלב כדי לשמר את האוכלוסיות הרגישות האלה לרמה המקסימלית. על ידי כך היושרה של התאים כל מח העצם מוגן היטב. עם פאנל הסמן האישי המשולבת בפרוטוקול זה, החוקרים עשויים לזהות תאים יותר של עניין בתחומים מחקר שונים.
למרות CyTOF הוא כלי רב עוצמה בנקודת קצה של גילוי של אוכלוסיות תאים חדשות והוא מסוגל לחזות את הפונקציה של אוכלוסיות חדשות על ידי מאפייני הסמן שלהם, טכנולוגיה זו מוגבלת עבור עוד מחקרים פונקציונליים במורד הזרם. כדי לאפשר מחקרים פונקציונליים במורד הזרם, השתמשנו ב-וורגיל כדי לאפיין כל אשכול באופן מקיף על-ידי בחינת רמת הביטוי שלהם של כל 39 סמנים ומצא את שילובי הסמן הנפרדים כפי שמוצג באיור 2C. למרות שאין אפשרות להחיל את הנתונים של CyTOF על טכנולוגיות מיון נוכחיות, היתרון שלו על המדידה של פרמטרים רבים בו יכול לסייע לנו לזהות את השילוב הטוב ביותר של סמנים בתוך פרמטרים מוגבלים. שלב קריטי זה של ניתוח נתונים סייע לנו לנצל את היתרון של תוצאות הציטותוף כדי לעצב פאנל מיון המבוסס על פלואורסצנטית תואם-FACS. לדוגמה, בניסוי זה, השתמשנו במידע זה באיור 2C כדי לבנות לוח facs של 13 צבעים המאפשר לנו לבודד את מחולל הנויטרופילים (nep) על ידי זרימה cy, לנסות עבור המטה פונקציונלי (איור 3). באמצעות CyTOF ו-FACS בצינור, שיטות אלה יחד יכול לאפשר בידוד של סוגי תאים שהתגלו לאחרונה עבור מחקרים פונקציונליים כגון מורפולוגיה, רב-תכליתיות, בחוץ מבחנה, ובמחקרים vivo.
. למחברים אין מה לגלות
היינו רוצים להודות לזרימת LJI הליבה Cy, לקבלת סיוע עם הליך המוני cy, try. עבודה זו נתמכה על ידי NIH מענקים R01HL134236, P01HL136275, ו R01CA202987 (כולם C. C. H) ו ADA7-12-MN-31 (04) (כדי C.C.H. ו-Y. P. Z).
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| <נוגדנים חזקים>CyTOF (עכבר) | |||
| נגד עכבר CD45 (שיבוט 30-F11) -89Y | Fluidigm | Cat# 3089005B | |
| אנטי-אנושי/עכבר CD45R/B220 (שיבוט RA36B2)-176Yb | Fluidigm | Cat# 3176002B | |
| נגד עכבר CD105 (שיבוט MJ7/18)-מטוהר | Biolegend | Cat# 120402; RRID:AB_961070 | |
| נגד עכבר CD115 (CSF-1R) (שיבוט AFS98) - מטוהר | Biolegend | Cat# 135502; RRID:AB_1937293 | |
| נגד עכבר CD117/c-kit (שיבוט 2B8)-166Er | Fluidigm | Cat# 3166004B | |
| נגד עכבר CD11a (שיבוט M17/4)-מטוהר | Biolegend | Cat# 101101; RRID:AB_312774 | |
| נגד עכבר CD11b (שיבוט M1/70)-148Nd | Fluidigm | Cat# 3148003B | |
| נגד עכבר CD11c (שיבוט N418)-142Nd | Fluidigm | Cat# 3142003B | |
| נגד עכבר CD127 (IL-7Rα) (שיבוט A7R34)-MaxPar Ready | Biolegend | Cat# 133919; RRID:AB_2565433 | |
| נגד עכבר CD150 (שיבוט TC1512F12.2)-167Er | Fluidigm | Cat# 3167004B | |
| נגד עכבר CD16.2 (Fcγ RIV) (שיבוט 9E9) - מטוהר | Biolegend | Cat# 149502; RRID:AB_2565302 | |
| Anti-Mouse CD162 (Clone 4RA10 (RUO))-מטוהר | BD Biosciences | Cat# 557787; RRID:AB_647340 | |
| נגד עכבר CD169 (Siglec-1) (שיבוט 3D6.112) - מטוהר | Biolegend | Cat# 142402; RRID:AB_10916523 | |
| נגד עכבר CD182 (CXCR2) (שיבוט SA044G4)-מטוהר | Biolegend | Cat# 149302; RRID:AB_2565277 | |
| נגד עכבר CD183 (שיבוט CXCR3-173)-מטוהר | Biolegend | Cat# 126502; RRID:AB_1027635 | |
| נגד עכבר CD335 (NKp46) (שיבוט 29A1.4)-MaxPar Ready | Biolegend | Cat# 137625; RRID:AB_2563744 | |
| נגד עכבר CD34 (Clone MEC14.7) - מטוהר | Biolegend | Cat# 119302; RRID:AB_345280 | |
| נגד עכבר CD41 (Clone MWReg30)-MaxPar Ready | Biolegend | Cat# 133919; RRID:AB_2565433 | |
| נגד עכבר CD43 (שיבוט S11)-146Nd | Fluidigm | Cat# 3146009B | |
| נגד עכבר CD48 (שיבוט HM48.1)-156Gd | Fluidigm | Cat# 3156012B | |
| נגד עכבר CD62L (שיבוט MEL-14)-MaxPar | Ready ThermoFisher | Cat# 14-1351-82; RRID:AB_467481 | |
| נגד עכבר CD71 (Clone RI7217)-מטוהר | Biolegend | Cat# 113802; RRID:AB_313563 | |
| נגד עכבר CD90 (Clone G7) - מטוהר | Biolegend | Cat# 105202; RRID:AB_313169 | |
| נגד עכבר F4/80 (שיבוט BM8)-159Tb | Fluidigm | Cat# 3159009B | |
| נגד עכבר Fcε RIα (שיבוט MAR-1)-MaxPar Ready | Biolegend | Cat# 134321; RRID:AB_2563768 | |
| נגד עכברים GM-CSF (MP1-22E9 (RUO))-מטוהר | BD Biosciences | Cat# 554404; RRID:AB_395370 | |
| נגד עכבר I-A/I-E (שיבוט M5/114.15.2)-174Yb | Fluidigm | Cat# 3174003B | |
| Anti-Mouse Ki67 (Clone B56 (RUO))-מטוהר | BD Biosciences | Cat# 556003; RRID:AB_396287 | |
| נגד עכבר Ly-6A/E (Sca-1) (שיבוט D7)-169Tm | Fluidigm | Cat# 3169015B | |
| נגד עכבר Ly6B (שיבוט 7/4)- | חתול | חתול# ab53457; RRID:AB_881409 | |
| נגד עכבר Ly-6G (שיבוט 1A8)-MaxPar Ready | Biolegend | Cat# 127637; RRID:AB_2563784 | |
| Anti-Mouse NK1.1 (Clone PK136)-165Ho | Fluidigm | Cat# 3165018B | |
| Anti-Mouse Siglec-F (Clone E50-2440 (RUO))-Purified | BD Biosciences | Cat# 552125; RRID:AB_394340 | |
| נגד עכבר TCRβ (שיבוט H57-597)-143Nd | Fluidigm | (Clone H57-597)-143Nd | |
| Anti-Mouse TER-119/Erythroid Cells (Clone TER-119)-MaxPar Ready | Biolegend | Cat# 116241; RRID:AB_2563789 | |
| <חזקים>כימיקלים, פפטידים וחלבונים רקומביננטיים | |||
| מייצב נוגדנים | CANDOR Bioscience | Cat# 130050 | |
| סרום בקר אלבומין | סיגמא-אולדריץ' | Cat# A4503 | |
| Cisplatin-194Pt | Fluidigm | Cat# 201194 | |
| eBioscience 1x RBC Lysis Buffer | ThermoFisher | Cat# 00-4333-57 | |
| eBioscience Foxp3 / סט חיץ צביעת גורם שעתוק | ThermoFisher | Cat# 00-4333-57 | |
| EQ חרוזי כיול ארבעה אלמנטים | Fluidigm | Cat# 201078 | |
| חומצה אתילנדיאמינטטראצטית (EDTA) | ThermoFisher | Cat# AM9260G | |
| סרום בקר עוברי | Omega Scientific | Cat# FB-02 | |
| HyClone Phosphate תמיסת מלח בופר | GE Lifesciences | Cat#SH30256.01 | |
| Intercalator-IR | Fluidigm | Cat# 201192B | |
| ערכות תיוג נוגדנים MAXPAR | Fluidigm | http://www.dvssciences.com/product-catalog-maxpar.php | |
| Paraformaldehyde | Sigma-Aldrich | Cat# 158127 | |
| נתרן אזיד | סיגמא-אולדריץ' | חתול# S2002 | |
| טריטון X-100 | Sigma-Aldrich | Cat# X100 | |
| Trypsin EDTA 1x | Corning | Cat# 25-053-Cl | |
| מודל ניסיוני: אורגניזם/זנים | |||
| עכבר: C57BL/6J | מלאי מעבדת ג'קסון | : 000664 | |
| Software Alogrithm | |||
| מנרמל מבוסס חרוזים | Finck et al., 2013 | https://med.virginia.edu/flow-cytometry-facility/wp-content/uploads/sites/170/2015/10/3_Finck-Rachel_CUGM_May2013.pdf | |
| Cytobank Cytobank | https://www.cytobank.org/ | ||
| Cytofkit v1.r.0 | Chen et al., 2016 | https://bioconductor.org/packages/release/bioc/html/cytofkit.html | |
| t-SNE | van der Maaten ו הינטון, 2008 | https://cran.r-project.org/web/packages/Rtsne/index.html | |