מאמר זה מתאר זיהוי של תאים פירופטוטיים באמצעות ציטומטריית זרימה לאחר צביעה כפולה עם נוגדנים כנגד שבר N-terminal של עוף GSDME (chGSDME-NT) ופרופידיום יודיד (PI).
מאמר זה מתאר זיהוי של תאים פירופטוטיים באמצעות ציטומטריית זרימה לאחר צביעה כפולה עם נוגדנים כנגד שבר N-terminal של עוף GSDME (chGSDME-NT) ופרופידיום יודיד (PI).
פירופטוזיס הוא סוג דלקתי של מוות תאי מתוכנת המונע בעיקר על ידי היווצרות נקבוביות קרום הפלזמה על ידי N-terminus שנוצר מחלבונים ממשפחת Gasdermin (GSDM). בדיקת GSDM-NT המחוברת לקרום על ידי Western Blot היא השיטה הנפוצה ביותר להערכת פירופטוזיס. עם זאת, קשה להבדיל תאים עם פירופטוזיס מצורות אחרות של מוות תאי באמצעות שיטה זו. במחקר זה, תאי DF-1 נגועים בנגיף מחלת בורסל זיהומית (IBDV) שימשו כמודל לכימות שיעור התאים שעברו פירופטוזיס על ידי ציטומטריית זרימה, תוך שימוש בנוגדנים ספציפיים כנגד מקטע N-terminal של GSDME עוף (chGSDME-NT) וצביעת פרופידיום יודיד (PI). התאים החיוביים chGSDME-NT היו ניתנים לזיהוי בקלות על ידי ציטומטריית זרימה באמצעות נוגדנים אנטי-chGSDME-NT של Alexa Fluor 647. יתר על כן, חלקם של תאים חיוביים כפולים chGSDME-NT/PI בתאים נגועים ב- IBDV (כ -33%) היה גדול משמעותית מאשר בביקורת נגועה מדומה (P < 0.001). ממצאים אלה מצביעים על כך שבחינה של chGSDME-NT הקשור לקרום על ידי ציטומטריית זרימה היא גישה יעילה לקביעת תאים פירופטוטיים בקרב תאים העוברים מוות תאי.
פירופטוזיס הוא סוג דלקתי של מוות תאי מתוכנת התלוי בעיקר בהיווצרות נקבוביות קרום הפלזמה על ידי Gasdermin (GSDM) D ביונקים 1,2,3. בשל מחסור גנטי של GSDMD בתרנגולות 4,5, מנגנון הפירופטוזיס בתרנגולות נותר חמקמק. משפחת Gasdermin כוללת חלבונים משומרים, כולל GSDMA, GSDMB, GSDMC, GSDMD, GSDME ו-DFNB59 3,6. מחקרים דיווחו כי GSDME מדגי טלאוסט וברווזים נבקע על ידי קספאז-1/3/7 או קספאז-3/7 כדי לגרום למוות של תאים פירופטוטיים 7,8. עם זאת, התפקיד של פירופטוזיס בתיווך GSDME בתגובת המארח לזיהומים פתוגניים בתרנגולות עדיין לא ברור.
מחלת בורסל זיהומית (IBD) היא מחלת עופות חריפה, מדבקת מאוד ומדכאת חיסון הנגרמת על ידי IBDV9. IBDV, נגיף RNA דו-גדילי דו-סגמנטי (ds) שאינו עטוף, שייך לסוג Avibirnavirus במשפחת Birnaviridae10. מחקרים קודמים שנערכו על ידי אחרים והמעבדה שלנו הראו כי זיהום IBDV גורם למוות תאי בתאים מארחים דרך מסלולים שונים 11,12,13,14. ממצאים קודמים הראו כי זיהום IBDV מעורר שחרור של לקטט דהידרוגנאז (LDH), אינדיקטור למוות של תאים ליטיים 6,15, דבר המצביע על כך שזיהום IBDV גורם למוות של תאים ליטיים בתאים מארחים. יתר על כן, הנתונים מראים כי תאים נגועים ב- IBDV מפגינים מאפיינים מורפולוגיים של מוות תאי פירופטוטי, כולל נפיחות תאים עם בועות גדולות הנושבות מממברנת הפלזמה ופרופידיום יודיד (PI) - מכתים חיובי, דבר המצביע על כך שזיהום IBDV גורם לפירופטוזיס בתאים.
בהתחשב בכך שהיווצרות נקבוביות הממברנה בתאים פירופטוטיים על ידי מקטע N-terminal של GSDM שסוע (GSDM-NT) היא סימן היכר של פירופטוזיס, תיאורטית, תאים פירופטוטיים יכולים להיות מזוהים על ידי ציטומטריית זרימה על ידי בחינת GSDM-NT על קרום התא באמצעות נוגדנים ספציפיים. בתאים פירופטוטיים של עופות, המקטע N-terminal של עוף Gasdermin E (chGSDME-NT) יוצר נקבוביות ממברנה, ומאפשר לפרופידיום יודיד (PI) לעבור דרך DNA ולקשור אותו. לפיכך, ניתן לזהות את חלקם של תאים פירופטוטיים באמצעות ציטומטריית זרימה, ובכך להבדיל פירופטוזיס מצורות אחרות של מוות תאי, כגון אפופטוזיס ונמק. עם זאת, השיטה לבדיקת תאים פירופטוטיים על ידי ציטומטריית זרימה לא דווחה. במחקר זה, תאי DF-1 היו נגועים ב- IBDV, וציטומטריית זרימה נערכה כדי לבחון תאים פירופטוטיים באמצעות נוגדנים חד שבטיים (McAb) כנגד מקטע chGSDME-NT (קשור לקרום) וצביעת PI. באופן מפתיע, תאים פירופטוטיים זוהו ביעילות על ידי ציטומטריית זרימה. יתר על כן, ניתן לכמת את חלקם של תאים פירופטוטיים. ממצאים אלה מספקים אמצעי רב עוצמה ויעיל לקביעת פירופטוזיס.
מאמר זה מתאר שיטה לבדיקת פירופטוזיס בתאים נגועים ב- IBDV על ידי ציטומטריית זרימה באמצעות צביעת אנטי-chGSDME-NT, McAb ו- PI. שיטה זו יכולה להיות מורחבת גם לתאים נגועים אחרים בפתוגן וליישם כדי לבחון סוגי תאים שונים עם פירופטוזיס, להבדיל אותם מצורות אחרות של מוות תאי.
פרטי הריאגנטים והציוד ששימש במחקר מפורטים בטבלת החומרים.
1. הכנת תאי מדגם
2. צביעת תאים לציטומטריית זרימה
3. ביצוע בדיקת ציטומטריית זרימה
4. ניתוח נתוני ציטומטריית זרימה
chGSDME-NT על הממברנה של תאי DF-1 עם זיהום IBDV יכול להיות מזוהה בקלות על ידי ציטומטריית זרימה
אחד המאפיינים החשובים ביותר של תאים פירופטוטיים הוא היווצרות נקבוביות הממברנה על ידי שברי GSDM-NT שנוצרו ממחשוף גסדרמין. לכן, תאים פירופטוטיים יכולים באופן תיאורטי להיות מזוהים על ידי ציטומטריית זרימה באמצעות בחינת GSDM-NT על קרום התא באמצעות נוגדנים ספציפיים. לפיכך, תאי DF-1 היו נגועים ב- IBDV, והתאים הפירופטוטיים נבדקו על ידי ציטומטריית זרימה באמצעות Alexa Fluor 647-labeled anti-chGSDME-NT McAb וצביעת PI. מספר ניכר של תאים חיוביים ל-chGSDME-NT זוהו על-ידי ציטומטריית זרימה לאחר זיהום IBDV (איור 1). לעומת זאת, בקרות נגועות בדמה או תאים מוכתמים בבקרת איזוטיפ IgG הראו תאים חיוביים מינימליים של Alexa Fluor 647. ממצאים אלה מדגימים את הזיהוי היעיל והספציפי של chGSDME-NT הקשור לקרום על ידי ציטומטריית זרימה. יש לציין כי מכיוון שקטעי מסוף C של chGSDME שסוע (chGSDME-CT) נשמרו בתוך הציטופלסמה ולא הועברו לקרום הפלזמה כמו chGSDME-NT, מקטעי chGSDME-CT בקושי היו ניתנים לזיהוי על ידי ציטומטריית זרימה באמצעות צביעת אנטיגן פני השטח של הממברנה, מה שתואם את העובדה שפירופטוזיס היה קשור לשברי chGSDME-NT הקשורים לקרום.
פירופטוזיס בתאי DF-1 יכול להיקבע על ידי ציטומטריית זרימה באמצעות צביעה כפולה של תאים עם תווית פלואורסצאין anti-chGSDME-NT, McAb ו- PI
כאשר התאים הוכתמו פעמיים עם Alexa Fluor 647-labeled anti-chGSDME-NT McAb ו-PI, ולאחר מכן ניתוח ציטומטריית זרימה בתעלות הפלואורסצנטיות FL3 ו-FL4, תאים פירופטוטיים יכלו להיקבע על ידי צביעת chGSDME-NT ו-PI כחיוביים. כפי שניתן לראות באיור 2A,B, מספר ניכר של תאים חיוביים chGSDME-NT עם זיהום IBDV זוהו על ידי בדיקות ציטומטריית זרימה, וחלקם של תאים חיוביים כפולים chGSDME-NT/PI בתאים נגועים ב- IBDV (כ- 33%) היה גדול משמעותית מזה של קבוצת ביקורת נגועה ב- Mock (P < 0.001), דבר המצביע על כך שהיווצרות נקבוביות הממברנה על-ידי chGSDME-NT היה מסונכרן עם השיבוש של קרום התא, ובכך גרם לתאים נגועים אלה IBDV לעבור מוות תאים פירופטוטי. נתונים אלה מראים בבירור כי זיהום IBDV גורם לפירופטוזיס בתיווך chGSDME בתאים מארחים. בעוד שתאי PI חיוביים בודדים עשויים לייצג צורות אחרות של מוות תאי המושרה על ידי זיהום IBDV. לכן, בחינה של chGSDME-NT יוצרי נקבוביות על ידי ציטומטריית זרימה מספקת שיטה רבת ערך להבחנה בין תאים פירופטוטיים לבין אלה שעוברים צורות אחרות של מוות תאי.

איור 1: בחינה של תאים הקשורים ל-chGSDME-NT על-ידי ציטומטריית זרימה. תאי DF-1 היו נגועים או נגועים ב- IBDV ב- MOI של 1. 24 שעות לאחר ההדבקה, התאים נקצרו ונצבעו באמצעות Alexa Fluor 647-labeled anti-chGSDME-NT /anti-chGSDME-CT McAb או איזוטיפ בקרת IgG, ונותחו באמצעות ציטומטריית זרימה. chGSDME-NT-צביעה חיובית בבדיקת ציטומטריית זרימה הדגימה את תאי chGSDME-NT הקשורים לקרום עם פירופטוזיס המושרה על ידי IBDV. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 2: בדיקת פירופטוזיס על-ידי ציטומטריית זרימה באמצעות צביעה כפולה עם chGSDME-NT ו-PI. (A) ניתוח תרשים נקודה של תאים פירופטוטיים על ידי ציטומטריית זרימה. תאי DF-1 היו נגועים ב- IBDV ב- MOI של 1. 24 שעות לאחר ההדבקה, התאים נקצרו, הוכתמו עם Alexa Fluor 647-labeled anti-chGSDME-NT /anti-chGSDME-CT McAb ו-PI, ונותחו באמצעות ציטומטריית זרימה. (B) אחוז התאים הפירופטוטיים בכל קבוצה ב-(A) שורטט ונותח סטטיסטית. ANOVA דו-כיווני שימש לניתוח מובהקות סטטיסטית. הנתונים ייצגו שלושה ניסויים עצמאיים והוצגו כאמצעים ± SD. ***P < 0.001. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.
מאמר זה מתאר שיטה יעילה לבדיקת פירופטוזיס באמצעות ציטומטריית זרימה, המושגת באמצעות צביעה כפולה של תאים נגועים עם Alexa Fluor 647-labeled anti-chGSDME-NT McAb ו-PI. גישה זו יכולה להיות מיושמת גם על סוגי תאים שונים כדי להבדיל פירופטוזיס מסוגים אחרים של מוות תאי, כגון אפופטוזיס ונמק.
פירופטוזיס, סוג דלקתי של מוות תאי מתוכנת המסתמך בעיקר על היווצרות נקבוביות קרום פלזמה המושרה על ידי Gasdermin (GSDM) D ביונקים 1,2,3, הוערך באופן מסורתי באמצעות שיטות כמו שחרור LDH 6,15, תכונות מורפולוגיות16, וזיהוי של מקטעי GSDM-NT/GSDM-CT באמצעות מבחני Western Blot או IFA17. עם זאת, אף אחת מהשיטות הללו אינה מכמתת במדויק את אחוז התאים הפירופטוטיים. מחקר זה ממנף את נקבוביות קרום הפלזמה האופייניות בתאים פירופטוטיים שנוצרו על ידי מקטעי GSDM-NT כדי לפתח אסטרטגיה מבוססת ציטומטריית זרימה לקביעתם.
כאשר התאים הוכתמו פעמיים עם chGSDME-NT-Alexa Fluor 647 ו-PI ולאחר מכן נותחו באמצעות ציטומטריית זרימה בתעלות הפלואורסצנטיות FL3 ו-FL4, ניתן היה להבחין בפירופטוזיס באמצעות שני פרמטרים במקביל: צביעת chGSDME-NT-Alexa Fluor 647 המציינת היווצרות נקבוביות בקרום הפלזמה על ידי מקטע N-terminal של chGSDME שסוע, וצביעת PI המעידה על קרע בקרום הפלזמה. הנתונים מראים כי שיעור התאים החיוביים הכפולים chGSDME-NT/PI בתאים נגועים ב- IBDV (כ- 33%) היה גבוה משמעותית מאשר בקבוצת ביקורת נגועה ב- Mock (P < 0.001).
שיטת הניסוי דורשת מספר שיקולים כדי להבטיח דיוק ואמינות. ראשית, כל צינור דגימה המשמש לניתוח זרימה צריך להכיל לא פחות מ 1 x 106 תאים כדי לשמור על הדיוק של ניתוח זרימה. בהתחשב בשלבי השטיפה המרובים בפרוטוקול, מומלץ להגדיל את מספר התאים הראשוני בכל צינור בשלב 2.1 בהתאם, למשל, ל 2 x 106 תאים. חיוני לטפל בשטיפת תאים ובהעברתם בזהירות רבה כדי למנוע הפרעה לא מכוונת בשלמות התא. בנוסף, יש לזכור כי צפיפות התא, ריכוז הנוגדנים ומשך הפעולה יכולים כולם להשפיע על הגדרות הפרמטרים האופטימליות. לכן, יש צורך להתאים את הפרמטרים וההגדרות של ציטומטר הזרימה בהתבסס על תנאי הניסוי הספציפיים. במחקר זה, הפרמטרים ששימשו היו כדלקמן: FSC AmpGain נקבע ל -1.40, ומתח SSC נקבע ל -490 V. השער בחלקת FSC/SSC נקבע לכסות את כל אוכלוסיות התאים לצורך ניתוח FL3/4 ערוצים עוקבים. מתחי הפלואורסצנטיות הוגדרו ל-600 וולט עבור ערוץ FL3 (PI) ו-600 וולט עבור ערוץ FL4 (אלקסה פלואור 647). הפיצוי נקבע ל-38.0% בין ערוצי FL4 ו-FL3. קצב הזרימה נקבע ל-200 אירועים לשנייה, כאשר סף האירועים נקבע על 10,000.
בסיוע הגישה החדשנית, הבנה זו של תפקיד הפירופטוזיס בתיווך GSDME בתגובת המאכסן לזיהומים פתוגניים בתרנגולות ובמנגנונים הבסיסיים התקדמה באופן משמעותי. באמצעות שימוש בנוגדנים ספציפיים, הצלחנו לבחון chGSDME-NT יוצרי נקבוביות באמצעות ציטומטריית זרימה, להבחין בין תאים פירופטוטיים מאחרים ולהקל על קביעת שיעור התאים שעברו פירופטוזיס. כתוצאה מכך, שיטה זו מציעה יתרון מובהק על פני בדיקות Western Blot או IFA באיתור תאים פירופטוטיים.
עם זאת, המגבלה של פרוטוקול זה טמונה בשימוש במקטע N-terminal של GSDME עוף בתאים נגועים ב- IBDV כמודל ניסיוני לחקר פירופטוזיס. עם זאת, מחקר זה מסמן את השימוש המוצלח הראשון של ציטומטריית זרימה לקביעת פירופטוזיס.
לסיכום, שיטת ציטומטריית הזרימה המתוארת כאן לבחינת פירופטוזיס טומנת בחובה פוטנציאל רב לקידום הבנתנו את המנגנונים העומדים מאחורי פירופטוזיס הן ביונקים והן בעופות. שיטה זו מהווה כלי יעיל התורם למחקר על מוות תאי במדעי החיים.
למחברים אין מה לחשוף.
ברצוננו להודות לד"ר ג'ו ליו על עזרתו האדיבה. מחקר זה נתמך על ידי מענקים מהתוכנית הלאומית למחקר ופיתוח מפתח של סין (מס '2022YFD1800300), הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (מס '32130105), והקרן המיועדת למערכת מחקר טכנולוגית מודרנית של אגרו-תעשייה (מס '. CARS-40), סין.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| צינור פוליסטירן תחתון עגול 5 מ"ל (12 ופעמים; 75 מ"מ) | קורנינג פלקון | 352052 | |
| 6 באר צלחת תרבית תאים | קורנינג | 3516 | |
| ערכות תיוג נוגדנים Alexa Fluor 647 Thermo | Fisher Scientific | A20186 | |
| Anti-chGSDME-CT MCAB | SAE Biomedical Tech Company (ז'ונגשאן, סין) | EU0228 | |
| Anti-chGSDME-NT MCAB | SAE Biomedical Tech Company (ז'ונגשאן, סין) | EU0227 | |
| תוכנת CellQuest | BD Biosciences | ||
| CO2 חממה | Thermo Fisher Scientific | 3100 | |
| צנטריפוגת הקפאה קריוגנית | Eppendorf | 5810R | |
| מדיום הנשר השונה של Dulbecco (DMEM) | Gibco by Life Technologies | C11995500BT | |
| סרום בקר עוברי (FBS) | Sigma-Aldrich | F0193-500ML | |
| ציטומטר זרימה | BD Biosciences | FACSמאגר | |
| תרמו פישר סיינטיפיק | 00-4222-26 | ||
| המוציטומטר | Qiu-jing מגיב ביוכימי & חברת מכשירים (שנגחאי, סין) | YX-JSB52 | |
| IBDV Lx זן | IBDV Lx סופק באדיבות על ידי ד"ר ג'ו ליו, האקדמיה לחקלאות ויערנות בבייג'ינג, בייג'ינג, סין | ||
| מיקרוסקופ הפוך | צ'ונגצ'ינג חברת מכשירים פוטואלקטריים | XDS-1B | |
| עכבר רגיל IgG | סנטה קרוז ביוטכנולוגיה | sc-2025 | |
| מאגר פוספט מלח (PBS) | M&; C Gene Technology | CC017 | |
| Propidium Iodide (PI) | Sigma-Aldrich | P4170 | |
| Trypsin-EDTA, 0.25% | M& C Gene Technology | CC008 | |
| מתנד מערבולת | MIULAB | MIX-28+ |