הפרוטוקול המתואר להלן הוא דרך פשוטה ויעילה לבודד תאים המכילים רטינואיד מאוכלוסיות תאי ריאה הטרוגניות מאוד על ידי שימוש באוטופלואורסצנציה ספציפית של רטינואיד ועל ידי שימוש במיון תאים המופעל על ידי פלואורסצנט.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
הפרוטוקול המתואר להלן הוא דרך פשוטה ויעילה לבודד תאים המכילים רטינואיד מאוכלוסיות תאי ריאה הטרוגניות מאוד על ידי שימוש באוטופלואורסצנציה ספציפית של רטינואיד ועל ידי שימוש במיון תאים המופעל על ידי פלואורסצנט.
רטינואידים (ויטמין A והמטבוליטים שלו) הם מרכיב שומני חיוני במיקרו-סביבה המכתשית, ומטבוליזם רטינואיד ספציפי לסוג התא נדרש כדי לשמור על הבריאות התפקודית של הריאות המתפתחות והבוגרות. תאי ריאה משתמשים במסלולים ספציפיים, המאפשרים קליטה יעילה של רטינואידים במחזור הדם כרטינול (ROH), ואחריו המרה הדרגתית תוך תאית של ROH לזן הרטינואיד הפעיל מבחינה שעתוק, חומצה טרנס-רטינואית (ATRA). איתות בתיווך ATRA (או בתיווך רטינואיד) הוא חיוני לוויסות אלבאולריזציה של הריאות, ייצור פעילי שטח, אנגיוגנזה, חדירות וחסינות. חשוב לציין, תאי ריאה ספציפיים, כולל פיברובלסטים, יכולים לצבור רטינואידים בצורה של אסטרי רטיניל (RE), אותם ניתן לאחסן או לגייס עוד יותר כ-ROH להעברה לתאים השכנים בעת הצורך. ניתן לבודד ולאסוף תאים המכילים רטינואיד ריאה מהתרחיף התא הבודד של ריאות מעוכלות על ידי שימוש באוטופלואורסצנציה רטינואידית (הפליטה ב-455 ננומטר בעת עירור ב-350 ננומטר) ועל ידי שימוש במיון תאים המופעל פלואורסצנטי (FACS). תיוג נוסף ספציפי לתאים in vivo של תאי ריאה עם חלבון פלואורסצנטי אדום מאפשר בידוד ואיסוף אוכלוסיות תאי ריאה ספציפיות המכילות רטינואיד. ניתן לנתח או לתרבית ישירות את התאים שנאספו לצורך ניתוחים נוספים של מורפולוגיה של תאים, ביטוי גנים והיענות למניפולציות פרמקולוגיות. טכניקה זו של בידוד ויישום חשובה למחקרי מודלים של בעלי חיים של בריאות הריאות ופגיעה ריאתית כדי לקבל תובנה מעמיקה יותר לגבי היבטים תאיים של חילוף חומרים רטינואיד בריאות ותקשורת תאית בתיווך שומנים.
רטינואידים (ויטמין A והמטבוליטים שלו) הם מרכיב שומני חיוני במיקרו-סביבה המכתשית, ומטבוליזם ואיתות רטינואידים ספציפיים לסוג התא נדרשים כדי לשמור על הבריאות התפקודית של הריאה המתפתחת והבוגרת 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11 ,12,13,14. תאי ריאה משתמשים במסלולים ספציפיים, המאפשרים קליטה יעילה של רטינואידים שמקורם בתזונה במחזור הדם כמו רטינול (ROH)15,16,17,18,19, ואחריו המרה הדרגתית תוך תאית של ROH לזן הרטינואיד הפעיל מבחינה שעתוק, חומצה טרנס-רטינואית (ATRA)20. איתות בתיווך ATRA (או בתיווך רטינואיד) מושג באמצעות אינטראקציה של ATRA עם שלושת קולטני ההורמונים הגרעיניים המקבילים שלו, קולטני חומצה רטינואית (RARα, RARβ ו-RARγ21,22), והוא חיוני לוויסות אלבאולריזציה של הריאות 23,24,25,26,27,28,29, ייצור פעילי שטח 30,31,32,33,34,35, אנגיוגנזה36, חדירות37 וחסינות 38,39,40. חשוב לציין, תאי ריאה ספציפיים, במיוחד פיברובלסטים של הריאות, יכולים לצבור רטינואידים בצורה של אסטרי רטיניל (RE), אותם ניתן לאחסן או לגייס עוד יותר כ-ROH להעברה לתאים השכנים בעת הצורך1.
המורכבות של חילוף החומרים והאיתות של רטינואידים, כמו גם המורכבות התאית של הריאה, הופכים את המחקרים שמטרתם לחקור את חילוף החומרים של רטינואידים בריאה in vivo למאתגרים. תיארנו פרוטוקול פשוט וחזק לבידוד תאים המכילים רטינואיד (איור 1) מאוכלוסיות תאי ריאה הטרוגניות מאוד על ידי שימוש באוטופלואורסצנציה ספציפית של רטינואיד (הפליטה ב-455 ננומטר בעת עירור ב-350 ננומטר) ועל ידי שימוש במיון תאים המופעל על ידי פלואורסצנציה (FACS). הפרוטוקול אינו דורש תיוג תאים נוסף למעט צביעת כדאיות אם מטרת המחקר היא לבודד ולאפיין תאי ריאה חיים ראשוניים על סמך יכולתם לאחסן רטינואידים. זה מפחית משמעותית את זמן ההכנה למיון התאים, מבטל את הצורך בצביעה נוספת ומאפשר בידוד תפוקות גבוהות של תאים ראשוניים ברי קיימא. עם זאת, אם מטרת המחקר היא לבודד ולאפיין אוכלוסיות ספציפיות של תאי ריאה (פיברובלסטים, אנדותל, אפיתל או תאים חיסוניים), ניתן לבצע מיון תאים נוסף לאחר תיוג התאים הממויינים המכילים רטינואיד בנוגדנים ספציפיים לתא.
אוטופלואורסצנציה רטינואידית שימשה במחקרים שפורסמו כדי לקבוע את זהותם של תאים המכילים רטינואיד ו/או לכמת את השפע של תאים אלה בכבד 41,42,43,44, בלבלב 45,46, בכליות41,47 ובריאה41. יתרה מכך, מספר קבוצות מחקר דיווחו על שימוש בפלואורסצנטיות רטינואידים לבידוד על ידי FACS ולחקור תאים ראשוניים המכילים רטינואיד מרקמות חיות, כולל כבד 44,48,49,50,51,52,53 וריאה 1. בפרוטוקול הנוכחי, אנו מראים כיצד ניתן לסמן אוכלוסיות תאים ספציפיות in vivo לפני בידוד תאים המכילים רטינואיד באמצעות tdTomato (חלבון פלואורסצנטי אדום). המאפיינים הספקטרליים של tdTomato (הפליטה ב-581 ננומטר בעת עירור ב-554 ננומטר54) והבהירות אינם מפריעים לאוטופלואורסצנציה של רטינואיד ולכן מקלים על השגת ספציפיות התא במהלך המיון. בהתחשב בתפקיד הקריטי של חילוף חומרים ואיתות רטינואידים ללא פשרות בתוך המיקרו-סביבה המכתשית הרגילה1, הטכניקה המתוארת של בידוד תאי ריאה היא כלי שימושי במחקרי מודלים של בעלי חיים של בריאות ומחלות ריאות כדי לקבל תובנה עמוקה יותר לגבי היבטים תאיים של חילוף חומרים רטינואיד בריאות ותקשורת תאית מתווכת שומנים in vivo.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כל ההליכים והניסויים המתוארים בעכברים בוצעו באישור הוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים (IACUC) של אוניברסיטת ראטגרס (IACUC ID: PROTO202200111) על פי קריטריונים המפורטים במדריך לטיפול ושימוש בחיות מעבדה שהוכן על ידי האקדמיה הלאומית למדעים55.
1. שיקולים והכנות לניסוי
2. זלוף ריאות, עיכול ואיסוף תרחיף חד-תאי
3. בידוד תאי ריאה המכילים רטינואיד באמצעות מיון תאים מופעל פלואורסצנטי (FACS)
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בידוד תאים המכילים רטינואיד ריאה
ריאות עכברים (מעכברי Lrat+/+ ו-Lrat-/-) עוכלו אנזימטית, ותרחיפים חד-תאיים הוכנו ועברו ל-FACS בהתאם לנוהל המתואר לעיל. מיון תאים ואיסוף נתונים בוצעו במערכת מיון תאים של Cytek Aurora™ המופעלת על ידי תוכנת SpectroFlo CS גרסה 1.3.0 באמצעות זרבובית של 100 מיקרומטר ולחץ של 15 psi. ראשית, עלילות לפיזור קדימה (גובה פיזור קדימה/FSC-H לעומת אזור פיזור קדימה/FSC-A) יושמו על בחירה ושער של תאים בודד...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
היכולת של זיהוי ויטמין A ברקמות אנושיות ובעלי חיים והדמיה היסטולוגית שלו באמצעות מיקרוסקופיה פלואורסצנטית דווחה לראשונה כבר בשנות ה-40 של המאה ה-2059,60. התופעה של אוטופלואורסצנציה רטינואידית יושמה בהצלחה במחקרים שמטרתם לאתר ריכוזים גבוהים של ויטמין A ברקמות במבחנה61 ולאפיין את המורפוגנזה של רקמות עובריות של בעלי חיים62 באמצעות מיקרוסקופיה פלואורסצנטית. מאוחר יותר נצפה ואוש...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין מה לחשוף.
עבודה זו מומנה על ידי מענק מהמכונים הלאומיים לבריאות/המכון הלאומי ללב, ריאות ודם (NIH/NHLBI) R01 HL171112 (ל-IS), פרס פיתוח קריירה (ל-IS) ממרכז ראטגרס לחשיפות סביבתיות ומחלות במימון המכונים הלאומיים לבריאות/המכון הלאומי למדעי בריאות הסביבה (NIH/NIEHS) P30 ES005022, וקרנות סטארט-אפ מראטגרס, אוניברסיטת מדינת ניו ג'רזי (ל-I.S). המחברים מבקשים להודות לצוות המשאב המשותף לניטור חיסוני וזרימה ציטומטרית במכון הסרטן של ראטגרס (בתמיכה, חלקית, במימון NCI-CCSG P30CA072770-5920) על תרומתם לעבודה המוצגת בכתב יד זה.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| פיפטה סרולוגית 10 מ"ל | Avantor/VWR | 76452-284 | |
| 100 ומיקרו; מסננת M | גריינר ביו-וואן | 542000 | |
| צינור בז 15 מ"ל | קורנינג | 352099 | |
| 40 ומיקרו; מסננת M | גריינר ביו-וואן | 542040 | |
| צינור בז 50 מ"ל | קורנינג | 352070 | |
| צלחת תרבית תאים, 35 מ"מ וחריפה; 10 מ"מ | קורנינג | 430165 | |
| אמצעי מיון תאים | Gibco | A59688DJ | |
| קולגנאז מסוג IV | תאגיד הביוכימיה וורת'ינגטון | LS004188 | |
| מערכת מיון תאים Cytek Aurora | Cytek Biosciences | ||
| Dispase II | Sigma-Aldrich | D4693 | |
| DNase I | Sigma-Aldrich | DN25 | |
| Falcon מותג Falcon צינור תחתון עגול 5 מ"ל פוליפרופילן, 12 מ"מ וחריף; 75 מ"מ | Corning | 352063 | |
| Falcon מותג Falcon צינור עגול תחתון פוליסטירן 5 מ"ל עם מכסה מסננת תאים, 12 מ"מ וחריף; | קורנינג | ||
| תוכנת FlowJo | Becton Dickinson | זרימה ציטומטריית | |
| תוכנה HBSS עם Ca2+/Mg2+ | Gibco | 14925-092 | |
| HBSS ללא Ca2+/Mg2+ | Gibco | 14175-095 | |
| Nalgene Rapid-Flow סטרילי חד פעמי בקבוק למעלה מסננים ThermoFisher | 595-3320 | ||
| Red Cell lysis מאגר | תוכנת Sigma-Aldrich | R7757 | |
| SpectroFlo CS | Cytek Biosciences | גרסה 1.3.0 | |
| עיצוב כירורגי Royaltek נירוסטה להבי אזמל כירורגיים | פישר סיינטיפיק | 22-079-683 | |
| SYTOX כתם תאים מתים ירוק | Invitrogen | S34860 | |
| Tamoxifen | Sigma-Aldrich | T2859 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.