אנו מתארים שלוש שיטות של השתלת מח עצם (BMT): BMT עם הקרנת גוף כוללת, BMT עם הקרנה מוגנת, ושיטת BMT ללא מיזוג מראש (BMT מאמץ) לחקר המטופוזיס שיבוטים במודלים של עכבר.
מאמר שיטה
אנו מתארים שלוש שיטות של השתלת מח עצם (BMT): BMT עם הקרנת גוף כוללת, BMT עם הקרנה מוגנת, ושיטת BMT ללא מיזוג מראש (BMT מאמץ) לחקר המטופוזיס שיבוטים במודלים של עכבר.
המטופויזיס קלונל הוא מצב נפוץ הקשור לגיל הנובע מהצטברות של מוטציות סומטיות בתאי גזע ו אבות מהמטופויטיים (HSPCs). מוטציות בגנים של הנהג, המעניקות כושר תאי, יכולות להוביל להתפתחות של שיבוטי HSPC מתרחבים שגורמים יותר ויותר לויקוציטים צאצאים המעניקים מחסה למוטציה הסומטית. מכיוון שהמטופוזיס שיבוטי נקשר למחלות לב, שבץ ותמותה, פיתוח מערכות ניסיוניות המרכיבות תהליכים אלה הוא המפתח להבנת המנגנונים העומדים בבסיס גורם סיכון חדש זה. הליכים השתלת מח עצם מעורבים מיזוג מיאלובלטיבי בעכברים, כגון הקרנת הגוף הכולל (TBI), משמשים בדרך כלל כדי ללמוד את התפקיד של תאים חיסוניים במחלות לב וכלי דם. עם זאת, נזק בו זמנית לגומחת מח העצם ולאתרים מעניינים אחרים, כגון הלב והמוח, הוא בלתי נמנע עם הליכים אלה. לכן, המעבדה שלנו פיתחה שתי שיטות חלופיות כדי למזער או למנוע תופעות לוואי אפשריות הנגרמות על ידי TBI: 1) השתלת מח עצם עם מיגון הקרנה ו 2) BMT מאמץ לעכברים לא מותנים. באיברים מוגנים, הסביבה המקומית נשמרת ומאפשרת ניתוח של hematopoiesis שיבוט בעוד הפונקציה של תאים חיסוניים תושב הוא ללא הפרעה. לעומת זאת, BMT מאמץ לעכברים לא מותנים יש יתרון נוסף כי הן את הסביבות המקומיות של האיברים ואת הנישה hematopoietic נשמרים. כאן, אנו משווים שלוש גישות שונות של שחזור תאים hematopoietic ולדון החוזקות והמגבלות שלהם למחקרים של hematopoiesis שיבוט במחלות לב וכלי דם.
המטופוזיס שיבוט (CH) הוא מצב אשר נצפתה לעתים קרובות אצל אנשים קשישים מתרחשת כתוצאה של גזע hematopoietic מורחב תא אב (HSPC) שיבוט נושא מוטציהגנטית 1. הוצע כי עד גיל 50, רוב האנשים ירכשו בממוצע חמש מוטציות אקסוניק בכל HSPC2, אבל רוב המוטציות האלה יגרמו לתוצאות פנוטיפיות מועטות או לא לא לאדם. עם זאת, אם במקרה אחת מהמוטציות הללו מעניקה יתרון תחרותי ל- HSPC – למשל על-ידי קידום התפשטותו, חידושו העצמי, הישרדותו או שילוב כלשהו שלו – הדבר עשוי להוביל להרחבה מועדפת של שיבוט המוטנטים ביחס ל- HSPCs האחרים. כתוצאה מכך, המוטציה תתפשט יותר ויותר דרך מערכת hematopoietic כמו HSPC מוטציה מעוררת תאי דם בוגרים, המוביל לאוכלוסייה ברורה של תאים שעברו מוטציה בתוך הדם ההיקפי. בעוד מוטציות בעשרות גנים שונים של נהג מועמד קושרו עם אירועי שיבוט בתוך מערכת hematopoietic, בין אלה, מוטציות ב- DNA מתיל טרנספראז 3 אלפא (DNMT3A) ועשרה טרנסלוקציה 11 2 (TET2) הם הנפוצים ביותר3. מספר מחקרים אפידמיולוגיים מצאו כי אנשים הנושאים מוטציות גנטיות אלה יש סיכון גבוה יותר באופן משמעותי למחלות לב וכלי דם (CVD), שבץ, ותמותה סיבתית3,4,5,6,7. בעוד שמחקרים אלה זיהו כי קיים קשר בין CH לבין שכיחות מוגברת של CVD ושבץ, איננו יודעים אם קשר זה הוא סיבתי או אפיפנומנון משותף עם תהליך ההזדקנות. כדי לקבל הבנה טובה יותר של קשר זה, מודלים בעלי חיים נאותים כי נכון לסכם את המצב האנושי של CH נדרשים.
מספר מודלים של בעלי חיים CH הוקמו על ידי הקבוצה שלנו ואחרים באמצעות זברה, עכברים, פרימטים שאינם אנושיים8,9,10,11,12,13,14. מודלים אלה משתמשים לעתים קרובות בשיטות שחזור hematopoietic על ידי השתלת תאים מהונדסים גנטית, לפעמים באמצעות Recombination Cre-lox או מערכת CRISPR. גישה זו מאפשרת ניתוח של מוטציה גנטית ספציפית בתאים hematopoietic כדי להעריך איך זה תורם להתפתחות המחלה. בנוסף, מודלים אלה מעסיקים לעתים קרובות תאים קוגניים או תאים כתב כדי להבחין בין ההשפעות של תאים מוטנטים מתאים נורמליים או פראיים. במקרים רבים, משטר טרום מיזוג נדרש בהצלחה לחרוט תאי גזע hematopoietic התורם.
נכון לעכשיו, השתלת מח עצם לעכברים המטופל ניתן לחלק לשתי קטגוריות עיקריות: 1) מיזוג מיאלובלטיבי 2) השתלה מותנית. מיזוג Myeloablative יכול להיות מושגת על ידי אחת משתי שיטות, כלומר, הקרנת הגוף הכולל (TBI) אוכימותרפיה 15. TBI מתבצעת על ידי החשפות הנמען למנה קטלנית של הקרנת גמא או רנטגן, יצירת הפסקות DNA או קישורים צולבים בתוך תאים המפרידים במהירות, מה שהפך אותם לבלתי הפיכים16. בוסולפן וציקלופוזפיד הן שתי תרופות כימותרפיות נפוצות המשבשות את הנישה ההמטופוביטית וגורמות באופן דומה לנזק לדנ"א לתאים המפרידים במהירות. התוצאה נטו של תנאי מקדים מיאלובלטיבי הוא אפופטוזיס של תאים hematopoietic, אשר הורס את המערכת hematopoietic של המטופל. אסטרטגיה זו לא רק מאפשרת חריטה מוצלחת של HSPCs התורם, אבל יכול גם למנוע דחיית השתל על ידי דיכוי המערכת החיסונית של המטופל. עם זאת, myeloablative תנאי מוקדם יש תופעות לוואי חמורות כגון נזק לרקמות ואיברים ותאי החיסון תושב שלהם, כמו גם הרס של נישה מח עצם יליד17. לכן, הוצעו שיטות חלופיות להתגבר על תופעות לוואי לא רצויות אלה, במיוחד לגבי נזק לאיברים בעלי עניין. שיטות אלה כוללות הקרנה מוגנת של עכברים נמענים ואת BMT מאמץ לעכברים לא מותנים9,17. הגנה על בית החזה, חלל הבטן, הראש או אזורים אחרים מפני הקרנה על ידי מיקום של מחסומי עופרת שומרת על רקמות מעניינות מוגנות מפני ההשפעות המזיקות של הקרנה ושומרת על אוכלוסיית תאי החיסון התושבים שלהם. מצד שני, BMT מאמץ של HSPCs לעכברים מותנים יש יתרון נוסף כי זה משמר את הנישה hematopoietic יליד. בכתב יד זה, אנו מתארים את הפרוטוקולים והתוצאות של תחריט HSPC לאחר מספר משטרי השתלה בעכברים, במיוחד מסירת HSPC לעכברי TBI, לעכברים המוגנים חלקית מפני הקרנה, ולעכברים לא מותנים. המטרה הכוללת היא לעזור לחוקרים להבין את ההשפעות הפיזיולוגיות השונות של כל שיטה, כמו גם כיצד הם משפיעים על תוצאות ניסיוניות בהגדרה של CH ומחלות לב וכלי דם.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כל ההליכים הקשורים בנושאים בבעלי חיים אושרו על ידי הוועדה המוסדית לטיפול בבעלי חיים ושימוש בבעלי חיים (IACUC) באוניברסיטת וירג'יניה.
1. לפני תנאים קודמים

איור 1: תמונות המציגות הגדרות שונות של תנאים מקדים. (A)מערך הקרנת הגוף הכולל של כלוב הפאי באמצעות קרן גמא (צסיום-137): קרן הקרינה מגיעה מגב הקרינה בכיוון ציר ה-y (קרינה אופקית). (B) כלוב העכבר ההתקנה הכוללת הקרנת הגוף באמצעות רנטגן: כלוב העכבר ממוקם בתא רפלקטיבי. קרן הקרינה מגיעה מראש הקרינה בצורת חרוט (קרינה אנכית). המרחק ממקור הקרינה לכלוב הוא 530 מ"מ. (C) מגש מתכוונן בקרן רנטגן: התקנה זו משמשת להקרנה מוגנת חלקית באמצעות רנטגן. קרן הקרינה מגיעה מראש הקרינה בצורת חרוט (קרינה אנכית). המרחק ממקור הקרינה למגש הוא 373 מ"מ, והרדיוס הוא 250 מ"מ.(D)מיגון בית החזה: עכברים מורדמים מונחים על מגש. העכברים ממוקמים הפוכים זה לזה בתנוחות סופיות עם ידיים ורגליים מורחבות לחלוטין. הקצה התחתון של מגן העופרת מיושר עם עצם xiphisternum ואת הקצה העליון עם התימוס. (ה)מיגון בטן: עכברים מורדמים ממוקמים כמו בהגדרת מגן בית החזה עם הקצה התחתון של מגן העופרת מיושר עם פי הטבעת ואת הקצה העליון מתחת לסרעפת. (ו)הגדרת הקרנה מגינה על הראש באמצעות קרן גמא (צסיום-137): תפאורת העכבר המורדמת מודבקת למטה והעכבר ממוקם במרסן חרוט. מגן העופרת השחור (מסומן) מכסה את ראשו ואוזניו של העכבר. קרן הקרינה מגיעה מגב הקרינה לכיוון ציר ה-Y (קרינה אופקית). לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
2. תנאי מקדים של עכברים נמענים (אופציונלי)
3. בידוד עצמות
הערה: באופן אידיאלי, עכברים תורמים ועכברים נמענים צריכים להיות דומים בגיל, ובתוך 8-12 שבועות. שימוש בלפחות 3 עכברים כתורמים (ולא כתורם יחיד) עדיף למזער את ההטרוגניות (גם בעת שימוש בעכברים עם אותו גנוטיפ). בערך, 40 מיליון תאי מח עצם לא מופרים ניתן להשיג משש עצמות (שתי עצם הירך, שתי שוקות, ושני humeri) של עכבר אחד. השתלה של 5 מיליון תאי מח עצם לכל עכבר נמען בדרך כלל תבטיח חריטה.
4. בידוד תאי מח עצם
הערה: בצע את השלבים הבאים בארון מסוג BIOSAFETY II.
5. השתלת תאי מח עצם לעכברים מוקרנים
6. השתלת תאי מח עצם לעכברים לא מותנים
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כדי להשוות את ההשפעה של שלוש שיטות BMT / טרום מיזוג על תחריט התא התורם, שברי תאים תורמים בדם היקפי ורקמת לב נותחו על ידי cytometry זרימה ב 1 חודש לאחר BMT. תאים מבודדים הוכתמו עבור סמני לויקוציטים ספציפיים כדי לזהות את קבוצות המשנה השונות של לויקוציטים. בניסויים אלה, תאי מח עצם תורמים מסוג בר(WT) C57BL/6 (CD45.2) הועברו ל-WT B6. SJL-PtprcaPrpcb/ BoyJ (CD45.1) עכברים נמען להבחין תאים התורמים מתאי הנמען. אסטרטגיות גיטינג cytometry זרימה ששימשו מתוא...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
במחקרים על hematopoiesis שיבוט, תיארנו שלוש שיטות של BMT: BMT עם הקרנה גוף כולל, BMT עם הקרנה עם מיגון חלקי, ושיטת BMT פחות נפוץ שאינו כרוך מיזוג מראש (BMT מאמץ). שיטות אלה שימשו כדי להעריך את ההשפעה של hematopoiesis שיבוט על מחלות לב וכלי דם. חוקרים יכולים לשנות שיטות אלה בהתאם כדי להתאים למטרה הספציפית של המחקר שלהם.
מודלים של המטופוזיס שיבוט
Hematopoiesis קלונל היא התופעה שבה תאים המוטנטים hematopoietic להתחרות עם תאים מסוג בר ולקבל דומיננטיות שיבוט לאורך זמן. כדי ליצור ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין מה לחשוף.
עבודה זו נתמכה על ידי המכונים הלאומיים לבריאות בארה"ב מענקים K. וולש (HL131006, HL138014, ו HL132564), כדי ס סנו (HL152174), איגוד הלב האמריקאי להעניק M. A. אוונס (20POST35210098), ומענק קרן הלב יפן H. Ogawa.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 0.5 מ"ל מיקרוצנטריפוגה | פישר סיינטיפיק | 05-408-121 | אספקה כללית |
| 1.5 מ"ל מיקרוצנטריפוגה | פישר סיינטיפיק | 05-408-129 | אספקה כללית |
| 1/2 סמ"ק מזרק אינסולין LO-DOSE | EXELINT | 26028 | אספקה כללית |
| אתנול מוחלט (200 prfof) | פישר כימיקלים | 200559 | אספקה כללית |
| BD 1 מ"ל טוברקולין מזרקים 25 גרם 5/8 אינץ 'מחט | בקטון דיקינסון | 309626 | אספקה כללית |
| BD PrecisionGlide מחט 18G (1.22 מ"מ X 25 מ"מ) | Becton Dickinson | 395195 | אספקה כללית |
| צזיום-137 Irradiator | J. L. Shepherd | סימן IV | ציוד |
| DietGel 76A | Clear H2O | 70-01-5022 | אספקה כללית |
| פלקון 100 מ"מ TC-מטופל תרבית תאים צלחת | מדעי החיים | 353003 | אספקה כללית |
| פלקון 50 מ"ל צינורות צנטריפוגה חרוטיים | פישר סיינטיפיק | 352098 | אספקה כללית |
| פישרברנד מסנני תאים סטריליים, 70 μ m | Fisher Scientific | 22363548 | אספקה כללית |
| Graefe מלקחיים | Fine Science Tools | 11051-10 | אספקה כללית |
| מספריים עדינים מוקשים | Fine Science Tools | 14090-09 | אספקה כללית |
| תמיסת איזותזיה (איזופלורן) | הנרי שיין | 29404 | תמיסה |
| קטמין | Zoetis | 043-304 | הזרקה |
| מגבי משימות עדינים | Kimwipes Kimtech Science | KCC34155 | אספקה כללית |
| PBS pH7.4 (1X) | Gibco | 10010023 | |
| Solution RadDisk – מכרסם Irradiator דיסק | Braintree Scientific | IRD-P M | אספקה כללית |
| RPMI בינוני 1640 (1X) | Gibco | 11875-093 | |
| בינוני Sulfamethoxazole ו-Trimethoprim | TEVA | 0703-9526-01 | הזרקת |
| Xylazine | Akorn | 139-236 | הזרקת |
| רנטגן irradiator | מקור Rad | ציוד | RS-2000 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה