במחקר זה, אנו מתארים את התהליך של בידוד לימפוציטים T מדגימות טריות של שסתומי אבי העורקים מסוידים ואת השלבים האנליטיים של שיבוט תאי T לאפיון של תת קבוצות לויקוציטים אדפטיביים באמצעות ניתוח ציטומטריית זרימה.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
* These authors contributed equally
במחקר זה, אנו מתארים את התהליך של בידוד לימפוציטים T מדגימות טריות של שסתומי אבי העורקים מסוידים ואת השלבים האנליטיים של שיבוט תאי T לאפיון של תת קבוצות לויקוציטים אדפטיביים באמצעות ניתוח ציטומטריית זרימה.
מחלת שסתום אבי העורקים מסוידת (CAVD), תהליך מחלה פעיל החל עיבוי קל של השסתום להסתיידות חמורה, קשורה לתמותה גבוהה, למרות אפשרויות טיפוליות חדשות כגון החלפת שסתום אבי העורקים transcatheter (TAVR).
המסלולים המלאים שמתחילים בהסתיידות שסתום ומובילים לה היצרות אבי העורקים חמורה נשארים מובנים רק חלקית. על ידי מתן ייצוג הדוק של תאי שסתום אבי העורקים ב vivo, בדיקת לימפוציטים T מרקמת שסתום סטנוטית יכולה להיות דרך יעילה להבהיר את תפקידם בהתפתחות של הסתיידות. לאחר כריתה כירורגית, דגימת שסתום אבי העורקים הטרי מנותחת בחתיכות קטנות ואת לימפוציטים T הם מתורבתים, משובטים ואז מנותחים באמצעות מיון תאים מופעל פלואורסצנטי (FACS).
הליך הכתמים הוא פשוט ואת צינורות מוכתמים ניתן גם לתקן באמצעות 0.5% של paraformaldehyde וניתח עד 15 ימים מאוחר יותר. התוצאות שנוצרו מלוח הכתמים ניתן להשתמש כדי לעקוב אחר שינויים בריכוזים תאי T לאורך זמן ביחס להתערבות, יכול בקלות להיות מפותח עוד יותר כדי להעריך מצבי הפעלה של תת סוגים ספציפיים של תא T של עניין. במחקר זה, אנו מראים את הבידוד של תאי T, המבוצע על דגימות שסתום אבי העורקים מסויד טרי ואת השלבים של ניתוח שיבוטים תא T באמצעות cytometry זרימה כדי להבין עוד יותר את התפקיד של חסינות אדפטיבית בפתופיזיולוגיה CAVD.
מחלת שסתום אבי העורקים קלציפי (CAVD) היא אחת ההפרעות הנפוצות ביותר שסתום הלב, עם השפעה כבדה על הבריאות. תדירות החלפת שסתום אבי העורקים בשנים האחרונות גדלה באופן דרמטי וצפויה לגדול עוד יותר, בשל הגידול באוכלוסיית הקשישים1.
הפתופיזיולוגיה הבסיסית של CAVD ידועה רק באופן חלקי והאסטרטגיות הטיפוליות הנוכחיות מוגבלות לצעדים שמרניים או להחלפת שסתום אבי העורקים, בין אם באמצעות הליכים כירורגיים או עוריים. עד כה, שום טיפול רפואי יעיל לא יכול לעכב או להפוך התקדמות CAVD ותמותה גבוהה קשורה עם הופעת סימפטום מוקדם, אלא אם כן החלפת שסתום אבי העורקים (AVR) מבוצעת2. בחולים עם היצרות חמורה של כאבי העורקים, הישרדות ללא תסמינים 3 שנים דווח נמוך כמו 20%3. החלפת שסתום אבי העורקים Transcatheter (TAVR) מייצגת אפשרות חדשה, מהפכה בטיפול בחולים בסיכון גבוה, במיוחד בקרב קשישים וצמצמה באופן דרמטי את התמותה, שהייתה גבוהה באופן מהותי באוכלוסייה זו4,5,6. למרות התוצאות המבטיחות של TAVR, דרוש מחקר נוסף כדי להבין פתופיזיולוגיה CAVD כדי לזהות מטרות טיפוליות מוקדמות חדשניות7,8,9.
בעבר נחשב תהליך פסיבי, ניווני, CAVD מוכר כעת כמחלה מתקדמת פעילה, המאופיינת על ידי מתג פנוטיפ osteoblastic של תאים interstitial שסתום אבי העורקים10. מחלה זו כרוכה מינרליזציה מתקדמת, שינויים פיברוקליפיים ותנועתיות מופחתת של עלוני שסתום אבי העורקים (טרשת), אשר בסופו של דבר לחסום את זרימת הדם המובילה היצרות (היצרות) של פתח שסתום אבי העורקים11.
דלקת נחשבת תהליך מפתח בפתופיזיולוגיה CAVD, בדומה לתהליך של טרשת עורקים וסקולרית. פגיעה אנדותל מאפשרת תצהיר והצטברות של מינים שומנים בדם, במיוחד ליפופרוטאינים מחומצנים בשסתום אבי העורקים12. ליפופרוטאינים מחומצנים אלה מעוררים תגובה דלקתית, שכן הם ציטוטוקסיים, עם הפעילות הדלקתית המובילה מינרליזציה. תפקידה של חסינות מולדת ומסתגלת בהתפתחות CAVD והתקדמות המחלה הודגש לאחרונה13. ההפעלה וההרחבה של תת-קבוצות ספציפיות של תאי T זיכרון תועדו בחולים עם CAVD ועלוני שסתום אבי העורקים מינרליזציה, כך שתהליכים דלקתיים מניחים להיות מעורבים לפחות בפיתוח של CAVD וככל הנראה בהתקדמות המחלה גם כן14. למעשה, למרות תאים אנטיגן מציג מקרופאגים נמצאים הן שסתום בריא ומחלות, נוכחות של לימפוציטים T מעידה על שסתום אבי העורקים מיושן וחולים. לימפוציטים זה לחדור יחד עם עלייה ניאווסקולריזציה מטאפלזיה אופייניים סימנים היסתולוגיים של CAVD15.
אנו משערים את קיומה של אינטראקציה בין תאי ביניים שסתום אבי העורקים ואת ההפעלה של המערכת החיסונית, אשר פוטנציאל מפעיל את תחילתו של תהליך דלקתי כרוני בשסתום אבי העורקים. בדיקת תאי T מרקמת שסתום אבי העורקים stenotic יכולה להיות דרך יעילה להבהיר את תפקידם בהתפתחות הסתיידות, שכן היא יכולה לספק ייצוג הדוק של תאי שסתום אבי העורקים ב vivo. בעבודה הנוכחית, באמצעות רקמת שסתום אבי העורקים, אנו מבודדים לימפוציטים T, תרבות לשכפל אותם, ולאחר מכן לאפיין אותם באמצעות מיון תאים המופעלים פלואורסצנטית (FACS). דגימות שסתום אבי העורקים טריים נכרתו מחולי CAVD שקיבלו החלפת שסתום כירורגי להיפוך אבי העורקים החמור. לאחר כריתת הכירורגיה, דגימת השסתום הטרי נותחה בחתיכות קטנות ותאי ה- T היו בתרבית, שוכפלו ואז נותחו באמצעות ציטומטריית זרימה. הליך הכתם הוא פשוט ואת הצינורות מוכתמים ניתן לתקן באמצעות 0.5% של paraformaldehyde וניתח עד 15 ימים מאוחר יותר. הנתונים שנוצרו מלוח הכתמים יכולים לשמש כדי לעקוב אחר שינויים בהתפלגות לימפוציטים T לאורך זמן ביחס להתערבות, ניתן לפתח בקלות עוד יותר כדי להעריך מצבי הפעלה של תת-קבוצות ספציפיות של תאי T של עניין.
מיצוי של רקמה מסוידת, בידוד של לויקוציטים מרקמה מסוידת ובמיוחד השימוש בציטומטריית זרימה על סוג זה של רקמה יכול להיות מאתגר, בשל בעיות כגון autofluorescence. פרסומים מעטים קיימים בפרוטוקולים למטרה ספציפית זו16,17,18. כאן אנו מציגים פרוטוקול שתוכנן במיוחד לבידוד ישיר ותרבות של לימפוציט T מדגימות שסתום אבי העורקים האנושי. הרחבת כלין של לימפוציטים היא סימן היכר של חסינות אדפטיבית. לימוד תהליך זה במבחנה מספק מידע תובנה על רמת הטרוגניות הלימפוציטים19. לאחר תקופת דגירה של שלושה שבועות, שיבוטי תאי T מוכנים להסבר, שכן הושגה כמות מספקת של תאי T מכל שיבוט, כדי לאפשר את המחקר הפנוטיפי והתפקודי. לאחר מכן הפנוטיפ של שיבוטי T נחקר על ידי ציטפלואורומטריה.
פרוטוקול אימונולוגי זה הוא התאמה של שיטה שפותחה בעבר על ידי Amedei et al. לבידוד תאי T ואפיון מרקמה אנושית, המיועדת במיוחד לרקמה אנושית מסוידת, כגון CAVD20,21,22. הפרוטוקול כאן לבידוד של PBMCs (תאים מונונוקלאריים בדם היקפי) באמצעות מעיל באפי מוקרן מתאר דרך יעילה להשיג תאי מאכילה (FC), המותאמים במיוחד לשלב השיבוט של לימפוציטים T מבודדים מתאי ביניים שסתום. שכבת המאכיל מורכבת מתאים עצורים בצמיחה, שעדיין הם בני קיימא וביואקטיביים. התפקיד של תאי מאכיל חשוב כדי לתמוך בהישרדות במבחנה וצמיחה של לימפוציטים T מבודדים תאים ביניים שסתום23. על מנת למנוע התפשטות תאי הזנה בתרבית, תאים אלה חייבים לעבור מעצר גדילה. זה יכול להיות מושגת בשתי דרכים: באמצעות שיטות פיזיות כגון הקרנה, או באמצעות טיפול עם כימיקלים ציטוטוקסיים, כגון mitomycin C (MMC), אנטיביוטיקה אנטיטומורלית שניתן ליישם ישירות על פני השטח התרבותיים24. כאן אנו מראים מעצר צמיחה תא מאכיל שהושג באמצעות הקרנת תאים.
שיטה זו מציגה דרך יעילה וחסכונית לבודד ולאפיין תאי T מרקמת שסתום אבי העורקים, התורמת להרחבת הספקטרום של שיטות אימונולוגיות לחקר פתופיזיולוגיה CAVD.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחקר נערך על פי חוקת הצדקה להבטחת פרקטיקה מדעית טובה וכובדו ההנחיות וההוראות המשפטיות בנושא פרטיות ואתיקה. ועדת האתיקה אישרה את כל הניסויים בבני אדם והפרטיות והאנונימיות של המטופלים נשמרו בהתאם לכללים המדווחים בטופס האתי.
הערה: עבור הפרוטוקול המתואר להלן דגימות שסתום סטאוטי אנושי טרי שימשו.
1. הכנת ריאגנט
2. בידוד לימפוציטים T אנושי ותרבות לתוך T-25 צלוחיות
3. שלב השיבוט
הערה: עבור שלב השיבוט של תאי T, יש צורך להתחיל עם בידוד של תאי מאכיל ממעיל באפי מוקרן (BC), בעקבות פרוטוקול PBMCs.
4. תרבות לימפוציטים T בצלחות רב-ווליות
5. שלב ההזנה מחדש הראשון
6. שלב ההזנה מחדש השני
7. שלב הפיצול הראשון מ 1 טוב / מדגם ל 2 בארות / מדגם
8. שלב הפיצול השני מ-2 בארות/דגימה ל-4 בארות/דגימה
9. שלב הפיצול השלישי מ-4 בארות/דגימה ל-8 בארות/דגימה:
10. ניתוח ציטופלואורימטרי
11. הכנת לוח כתמי נוגדנים לניתוח ציטפלואורימטרי
| סמן | פלואורופור |
| CD3 | PE/Cy7 |
| CD4 | אלכסה פלור 488 |
| CD8 | סגול מבריק 510 |
| CD14 | סגול מבריק 421 |
| CD25 | PE |
| CD45 | סגול מבריק 711 |
טבלה 1. לוח כתמי נוגדנים כדי לזהות את אוכלוסיית לימפוציטים T בהסתיידות מחלת שסתום אבי העורקים.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
השתמשנו בשיטה פשוטה וחסכונית כדי לאפיין את אוכלוסיית הלויקוציטים של דגימות שסתום אבי העורקים טריות שמקורן בחולים אנושיים עם היצרות שסתום אבי העורקים חמורה (עיין בפרוטוקול). השיטה לבידוד PBMCs היא צעד חיוני בהשגת תאי מאכילה, המשמשים בכל שלב של הניסוי (שיבוט, הזנה מחדש ופיצול שלבי) ומאפשרים זיהוי ואפיון של לויקוציטים חודרים בדגימות שסתום אבי העורקים. שלבי המפתח של שיטה זו מוצגים באיור 1.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כאן אנו מציגים שיטה לאפיון תת-אוכלוסין של לימפוציטים מסוג T המבודדים מדגימות שסתום אבי העורקים, באמצעות ציטומטריית זרימה. שיטה זו דורשת שימוש במעיל באפי מוקרן כדי לבודד את מחשבי ה-PBMCs. תדירות הקרינה שאליה יש לחשוף את שקיות המעילים היא 9000 Rad/90 Gray (Gy) והיא מייצגת צעד מכריע לעצירת התפשטות תאי המאכיל. תפקידם של התאים המבודדים משקיות המעילים של באפי הוא לפעול רק כתאי מאכילים ולספק חומרים מזינים לתאי ה- T המבודדים מהשסתומים. השימוש בשקית מעיל באפי לא רשמית יקדם התפשטות של מחשבים אישיים בתרבות, כפי שצוין
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין מה לחשוף.
כל שקיות המעילים של באפי ששימשו לפרוטוקול הזה הוקרנו הודות לזמינותם של ד"ר פיטר רוזנטל, ד"ר דירק בהמר וכל הצוות של מחלקת הרדיולוגיה של צ'רייט בנג'מין פרנקלין. בעל מלגה / מרי רוקסנה כריסטופר, עבודה זו נתמכת על ידי מלגה מאגודת הלב הגרמנית (DGK).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| מזרקי פלסטיק 50 מ"ל | פישרברנד | 9000701 | |
| 96- באר U- תחתית צלחות Multiwell | גריינר ביו-וואן | 10638441 | |
| תיק ספייק (ללא מחטים) | סיגמא | P6148 | מדלל ל-4% עם PBS |
| CD14 סגול מבריק 421 | Biolegend | 560349 | |
| CD25 PE | Biolegend | 302621 | |
| CD3 PE/Cy7 | Biolegend | 300316 | |
| CD4 Alexa Fluor 488 | Biolegend | 317419 | |
| CD45 סגול מבריק 711 | Biolegend | 304137 | |
| CD8 סגול מבריק 510 | ביולג'נד | 301047 | |
| שפופרת אפנדורף 1.5 מ"ל שפופרת | אפנדורף | 13094697 | |
| אפנדורף 0.5 מ"ל | תרמו סיינטיפיק | AB0533 | |
| פלקון 15 מ"ל צינור צנטריפוגה חרוטי | פלקון | 10136120 | |
| פלקון 50 מ"ל צינורות צנטריפוגה חרוטיים | פלקון | 10788561 | |
| פלקון צינורות פוליסטירן עגולים תחתונים | BD | 2300E | |
| קריאה מהירה 102 תא ספירת פלסטיק | KOVA INTERNATIONAL | 630-1893 | |
| מסננים למדיום תרבית 250 מ"ל | NalgeneThermo Fisher Scientific | 168-0045 | |
| מסננים למדיום תרבית 500 מ"ל | NalgeneThermo Fisher Scientific | 166-0045 | |
| HB 101 תוסף ליופיליזציה | Irvine Scientific | T151 | |
| HB Basal Medium | Irvine Scientific | T000 | |
| FBS (סרום בקר עוברי) | Euroclone | ECS0180L | |
| HS (סרום אנושי) | Sigma Aldrich | H3667 | |
| Human IL-2 IS | Miltenyi Biotec | 130-097-744 | |
| L-גלוטמין | Gibco | 11140050 | |
| Lymphoprep | Falcon | 352057 | |
| תמיסת חומצות אמינו לא חיוניות | Sigma | 11082132001 | |
| Paraformaldehyde | Thermo Fisher Scientific | 10538931 | |
| PBS (תמיסת מלח עם חוצץ פוספט) | Thermo Fisher Scientific | 10010023 | |
| פניצילין/סטרפטומיצין | Gibco | 15070063 | 10000 U/mL |
| PHA (פיטוהמגלוטינין) | תאי גזע טכנולוגיות | 7811 | |
| צלחות פטרי מפלסטיק | תרמו סיינטיפיק | R80115TS | 10 0 מ"מ x 15 מ"מ |
| RPMI 1640 מדיה | HyClone | 15-040-CV | |
| נתרן פירובט | Gibco by Life טכנולוגיות | 11360070 | |
| מסנני מזרק 0,45µ l | צלוחיות תרבית תאים Rotilabo-Spritzenfilter | P667.1 | |
| T-25 | InvitrogenThermo Fisher Scientific | AM9625 | |
| T-75 בקבוק תרבית תאים | Thermo Fisher Scientific | 10232771 | |
| β- מרקפטואתנול | Gibco | A2916801 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.