פרוטוקול זה מפרט את הכנת CLON-G להארכת תוחלת החיים של נויטרופילים ליותר מ-5 ימים ומספק הליך אמין להערכת מוות נויטרופילים באמצעות ציטומטריית זרימה ומיקרוסקופ פלואורסצנטי קונפוקלי.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
* These authors contributed equally
פרוטוקול זה מפרט את הכנת CLON-G להארכת תוחלת החיים של נויטרופילים ליותר מ-5 ימים ומספק הליך אמין להערכת מוות נויטרופילים באמצעות ציטומטריית זרימה ומיקרוסקופ פלואורסצנטי קונפוקלי.
תוחלת החיים הממוצעת של נויטרופילים היא פחות מ-24 שעות, מה שמגביל את המחקר הבסיסי על נויטרופילים ואת היישום של מחקרי נויטרופילים. המחקר הקודם שלנו הצביע על כך שמסלולים מרובים יכולים לתווך את המוות הספונטני של נויטרופילים. קוקטייל פותח על ידי התמקדות בו זמנית במסלולים אלה, עיכוב קספזות-ליזוזומליות של קרום החדירה-חמצון-נקרופטוזיס בתוספת גורם מגרה מושבת גרנולוציטים (CLON-G), אשר האריך את תוחלת החיים של הנויטרופילים ליותר מ -5 ימים מבלי לפגוע באופן משמעותי בתפקוד הנויטרופילים. במקביל פותח גם פרוטוקול אמין ויציב להערכה והערכה של מוות נויטרופילים. בעבודה זו, אנו מראים כי CLON-G יכול להאריך את תוחלת החיים של נויטרופילים במבחנה ליותר מ -5 ימים, ואנו מציגים את התארכות תוחלת החיים של נויטרופילים באמצעות FACS ומיקרוסקופ פלואורסצנטי קונפוקלי. דו"ח זה מציג נהלים להכנת CLON-G ומציג בדיקת מוות ספונטני במבחנה של נויטרופילים, אשר יכולה לשמש לחקר נויטרופילים ולאחר מכן לחקור מוות נויטרופילים, ובכך לספק משאב אמין לקהילת הנויטרופילים.
נויטרופילים ידועים כמרכיבים ארסנל של גרגירים ציטופלזמיים בשפע, ניקוטין-אמיד אדנין די-נוקלאוטיד פוספט (NADPH) אוקסידאז, אנזימים אנטי-מיקרוביאליים ואברונים שונים המגנים מפני חיידקים פולשים; בנוסף, הם תנועתיים מאוד והם התאים הראשונים שגויסו לאתר הדלקת, כלומר נויטרופילים הם קו ההגנה הראשון של מערכת החיסון המולדת 1,2. טיפול בעירוי גרנולוציטים הפך לפיכך לטיפול קליני מבטיח לזיהומים הקשורים לנויטרופניה כדי להגביר באופן זמני את חסינות הנויטרופילים 3,4,5. תגליות אחרונות הראו בבירור כי נויטרופילים מתפקדים גם כמשפיעים רב-פנים בתרחישים פיזיולוגיים רבים6. תוחלת החיים הממוצעת של נויטרופיל היא פחות מ -24 שעות, ולכן, מחקר בסיסי על נויטרופילים ויישום של מחקרי נויטרופילים הם קשים מאוד בשל המגבלות הקשורות מניפולציה גנטית יציבה ואחסון לטווח ארוך 7,8,9,10,11 . ישנם כמה קווי תאים שיכולים להציג באופן חלקי כמה פונקציות נויטרופילים, כגון HL-60, PLB-985, NB4, Kasumi-1, ותאי גזע פלוריפוטנטיים מושרים12. קווי תאים אלה יכולים להשיג עריכה גנטית יעילה ושימור בהקפאה; עם זאת, הם עדיין שונים במידה עצומה מנויטרופילים ראשוניים, ולכן אינם יכולים לשחזר נאמנה פונקציות נויטרופילים13. לפיכך, רוב המחקר בתחום זה עדיין מסתמך על נויטרופילים ראשוניים טריים שבודדו. השדה עדיין מסתמך על יצירת עכברים מותנים יקרים וגוזלי זמן כדי לחקור תפקודים גנטיים ספציפיים בנויטרופילים, אך כיום לא קיימים מודלים אנושיים.
לאחר שהשקענו את מאמצינו לחקור את התהליכים ההטרוגניים המעורבים במוות של נויטרופילים ואת המסלולים המרובים המווסתים תהליכים אלה14,15, דווח לאחרונה על טיפול חדש המכונה CLON-G (caspases-lysosomal membrane permebilization-oxidant-necroptosis inhibition plus granulocyte colony-stimulating-stimulating factor) 16. CLON-G מורכב מ-Q-VD-oph (quinolyl-valyl-O-methylaspartyl-[-2,6-difluorophenoxy]-methyl ketone), Hsp70 (חלבון הלם חום 70), DFO (דפרוקסאמין), NAC (N-אצטיל-ציסטאין), Nec-1s (נקרוסטטין-1s) ו-G-CSF (גורם מגרה מושבת גרנולוציטים). מוות ספונטני של נויטרופילים מתווך על ידי מסלולים מרובים, כולל אפופטוזיס, נקרופטוזיס ופירופטוזיס. Q-VD-oph מעכב אפופטוזיס של נויטרופילים כמעכב פאן-קספז על ידי התמקדות בקספז 1, קספז 3, קספז 8 וקספז 917. נקרופטוזיס נויטרופיל תלוי במסלול איתות הכולל חלבון קינאז-1 (RIPK1) וחלבון דמוי תחום קינאז שושלת מעורבת (MLKL)18. כמעכב RIPK1, Nec-1s מעכב את הנקרופטוזיס של נויטרופילים. Hsp70 ו-DFO יכולים לעכב חדירות קרום ליזוזומלי (LMP), מה שעלול לגרום לאפופטוזיסנויטרופילים 19 ולפירופטוזיס20. מיני חמצן תגובתי (ROS) ממלאים תפקידים חיוניים במוות של נויטרופילים על ידי תיווך LMP19 ואפופטוזיס21 ועל ידי עיכוב אותות הישרדות22. כנוגד חמצון שיכול להפחית הצטברות ROS, NAC מעכב מוות של נויטרופילים. כגורם גדילה, G-CSF מפעיל אותות הישרדות נויטרופילים ומעכב אפופטוזיס23,24 המושרה על ידי calpain. על ידי התמקדות בו זמנית במסלולי מוות ספונטניים מרובים של נויטרופילים, ניתן להאריך ביעילות את תוחלת החיים של הנויטרופילים ליותר מ-5 ימים מבלי לפגוע בתפקודם. טיפול CLON-G מרחיב את האפשרויות של שימור נויטרופילים, שינוע ומניפולציה גנטית, אשר יכולים להאיץ את המחקר בקהילת הנויטרופילים. בינתיים, בהתבסס על הידע על מוות נויטרופילים, הפרוטוקולים המאושרים כיום לבדיקות מוות תאי יכולים לגרום נזק בלתי צפוי לנויטרופילים14, ולכן פרוטוקולים אלה שוכללו כך שיתאימו יותר למחקרי נויטרופילים. דו"ח זה מספק פרוטוקולים מפורטים לתרבית נויטרופילים עם CLON-G ובדיקת מוות תאי במבחנה של נויטרופילים בעכברים באמצעות ציטומטריית זרימה והדמיית פלואורסצנטיות. CLON-G יעיל הן על עכברים והן על נויטרופילים אנושיים; עם זאת, דגימות העכבר מודגמות כאן כדי לפשט פרוטוקול זה. הריכוז של NAC הוא 1 מילימטר עבור נויטרופילים של עכברים ו-10 מיקרומטר עבור נויטרופילים אנושיים. Hsp70 הוא ספציפי למין, ולכן יש להשתמש בו בהתאם למקור הנויטרופיל. עבור פרוטוקול זה, אין זה משנה אם נויטרופילים מבודדים מדם היקפי או מח עצם וכיצד הם מבודדים.
במחקר הנוכחי, נויטרופילים בודדו ממח עצם של עכבר כדי להשיג מספיק נויטרופילים לניסויים, שכן ניתן להשיג כ 1 x 10 7-1.5 x 107 נויטרופילים ממח העצם, בעוד שרק 1 x 10 6 נויטרופילים ניתן לבודד מהדם ההיקפי של עכבר יחיד בן 8-12 שבועות C57BL/6 (משני המינים). צנטריפוגה הדרגתית בוצעה כדי למנוע נזק והפעלה אפשריים מהגירוי המכני של מיון FACS או מיון MACS.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בית החולים לילדים בבוסטון ומעבדת המפתח הממלכתית להמטולוגיה ניסויית (SKLEH) הוועדה לטיפול ושימוש בבעלי חיים אישרו ופיקחו על כל הנהלים. איור 1 מתאר תרשים זרימה של תרבית נויטרופילים עם CLON-G ומבחן המוות במבחנה .
1. הארכת תוחלת החיים של נויטרופילים עם CLON-G
הערה: כל הפעולות והחומרים שהוזכרו חייבים להיות סטריליים. ודא שכל הפתרונות מעורבבים היטב ומפוזרים באופן שווה.
2. בדיקת מוות ספונטנית במבחנה של נויטרופילים
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המורפולוגיה המוכתמת של רייט-גימסה (איור 2A-D) ופנוטיפים של FACS (איור 2E-J) של הנויטרופילים שטופלו ב-CLON-G לא הושפעו. הכדאיות של נויטרופילים שטופלו ב-CLON-G תוך 24 שעות הייתה בערך 90%+ בהתבסס על ניתוח ציטומטריית זרימה (איור 3) ומבחני התמונה הפלואורסצנטית (איור 4). כדאיות נמוכה יותר עלולה לנבוע מאחסון לא תקין, ריכוזים לא תקינים של רכיבי...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
נויטרופילים ממלאים תפקידים חיוניים בחסינות מולדת ונרכשת, וההומאוסטזיס שלהם מוסדר היטב. נויטרופילים הם הלויקוציטים הנפוצים ביותר בדם ההיקפי האנושי, ויש להם מחזור חזק ומהיר. מבוגר בריא יכול לשחרר 1 x 109 נויטרופילים / ק"ג מדי יום ממח העצם28. מותם של נויטרופילים הפך אפוא לאחת התעלומות התמוהות של תחום זה, ומאמצים רבים הוקדשו להבנתם הטובה יותר. קספז 29,30,31,32, LMP 33, ROS
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים מצהירים כי המחקר נערך בהיעדר ניגוד עניינים.
פרויקט זה נתמך על ידי קרן החדשנות של מעבדת Haihe למערכת אקולוגית של תאים (22HHXBSS00036, 22HHXBSS00019), קרן החדשנות של האקדמיה הסינית למדעי הרפואה (CAMS) למדעי הרפואה (2021-I2M-1-040,2022-I2M-JB-015), קרן המחקר המיוחדת לאוניברסיטאות מרכזיות, המכללה הרפואית פקין יוניון (3332022062) ותוכנית התמיכה במדע וטכנולוגיה של מחוז סצ'ואן (NO. 2021YJ0480).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 0.2 ומיקרו; m מסנן מזרק | Pall Corporation | 4612 | סינון הכין רכיבי CLON-G. |
| צינור מיקרו צנטריפוגה 1.5 מ"ל | LABSELECT | MCT-001-150 | מתכלה במעבדה. |
| צינורות צנטריפוגה 15 מ"ל | LABSELECT | CT-002-15 | מתכלה במעבדה. |
| צלחת תרבית תאים 24 באר | פלקון | 351147 | צלחת תרבית נויטרופילים. |
| צינורות צנטריפוגה 50 מ"ל | LABSELECT | CT-002-50 | מתכלה במעבדה. |
| BD LSRII | BD | מכשיר לניתוח ציטומטריית זרימה של מוות נויטרופילים. | |
| סידן כלורי (CaCl2) | Sigma Aldrich | C4901 | מסייע לקשירת Annexin-V לפוספטידילסרין. |
| מיקרוסקופ קונפוקלי | Perkinelmer | UltraVIEW מכשיר VOX | לניתוח פלואורסצנטי של מוות נויטרופילים. |
| צלחת קונפוקלית | NEST | 801001-20 מ"מ | מעבדה מתכלה לבדיקת תמונה פלואורסצנטית. |
| ספירת חרוזים | Thermo Fisher | C36950 | כימות בניתוח ציטומטריית זרימה של מוות נויטרופילים. |
| DFO | Sigma Aldrich | D9533 | רכיב של CLON-G. מעכב LMP. |
| דימתיל סולפוקסיד (DMSO) | ממס סיגמא אולדריץ' | D2650 | עבור Q-VD-oph ו-Nec-1s. |
| סרום בקר עוברי | Gibco | 10099141C | מרכיב של מדיום בסיסי של תרבית נויטרופילים. אספקת תזונה. |
| FITC-Annexin-V | BD | 51-65874X | Annexin-V יכול להיקשר לפוספטידילסרין של תאים מזדקנים. זה בערוץ FITC. |
| Hsp70 | Abcam | ab113187 | רכיב של CLON-G. מעכב LMP. |
| NAC | Sigma Aldrich | A9165 | רכיב של CLON-G. נוגד חמצון. |
| Nec-1s | EMD Millipore | 852391-15-2 | רכיב של CLON-G. מעכב נקרופטוזיס. |
| תמיסת פניצילין-סטרפטומיצין (PS) | Gibco | 15070063 | מרכיב של מדיום בסיסי של תרבית נויטרופילים. אנטיביוטיקה להגנה על תאים מפני זיהום חיידקים. |
| Propidium Iodide (PI) | BioLegend | 421301 | לבדיקת מוות נויטרופילים. מולקולה פלואורסצנטית קטנה שנקשרת ל-DNA אך אינו יכול לעבור באופן פסיבי לתאים בעלי קרום פלזמה שלם. |
| Q-VD-oph | Selleck chem | S7311 | רכיב של CLON-G. מעכב פאן-קספאז. |
| גורם מגרה מושבת גרנולוציטים אנושיים רקומביננטי להזרקה (תא CHO) (G-CSF) | צ'וגאי פארמה סין | רכיב גרנוציטים | של CLON-G. לקדם את הישרדות הנויטרופילים באמצעות מסלול Akt. |
| צינורות פוליסטירן עגולים תחתונים | Falcon | 100-0102 | מעבדה מתכלה לניתוח ציטומטריית זרימה. |
| RPMI1640 | Gibco | C11875500BT | מרכיב במדיום בסיסי של תרבית נויטרופילים. |
| תמיסת מלח | LEAGENE | R00641 | תמיסה לניתוח ציטומטריית זרימה של מוות נויטרופילים. |
| נתרן הידרוקסיד (NaOH) | פנג צ'ואן | 13-011-00029 | התאמת pH ל-NAC. |
| תמיסת כתמים של רייט-גימסה | Solarbio | G1020 | צביעת נויטרופיל ציטוספינים. |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.