פרוטוקול זה מתאר את השיטה לבידוד וזיהוי סינוביוציטים דמויי פיברובלסטים ראשוניים בעלי טוהר גבוה מרקמת סינוביאלית של חולי דלקת מפרקים שגרונית, לצורך מידול מחלות אמין וסקר תרופות.
מאמר שיטה
פרוטוקול זה מתאר את השיטה לבידוד וזיהוי סינוביוציטים דמויי פיברובלסטים ראשוניים בעלי טוהר גבוה מרקמת סינוביאלית של חולי דלקת מפרקים שגרונית, לצורך מידול מחלות אמין וסקר תרופות.
דלקת מפרקים שגרונית (RA) היא מחלה דלקתית אוטואימונית כרונית המתאפיינת בהיפרפלזיה סינוביאלית והרס מפרקים מתקדם כמאפיין הפתולוגי העיקרי שלה. סינוביוציטים דמויי פיברובלסטים (FLS) מוכרים כרכיבים תאיים מרכזיים בפתוגנזה של RA, המאופיין בהתנהגותם האגרסיבית הדמוית גידול, המתווכת הרס סחוס ועצם. הבידוד והטיהור של דלקת מפרקים שגרונית, סינוביוציטים דמויי סינובלסטים (RA-FLS) הם כלי קריטי לחקר מנגנוני מחלה ולהערכת תרופות טיפוליות פוטנציאליות. כאן אנו מציגים פרוטוקול מקיף לבידוד, גידול ואימות פונקציונלי של RA-FLS ראשוני אנושי מדגימות רקמה סינוביאלית שנלקחו במהלך ניתוח החלפת ברך אצל מטופלי דלקת מפרקים שגרונית (RA). שיטה זו משתמשת ברקמה סינוביאלית טרייה ומשתמשת בתהליך עיכול אנזימטי רציף עם טריפסין וקולגנאז סוג II כדי למקסם את הבידוד של RA-FLS ממטריצת הרקמות. לבסוף, זיהוי התאים מושג באמצעות אימונופלואורסצנציה של וימנטין וציטומטריית זרימה, בתוספת הערכה פונקציונלית של התרבות מונעת מ-TNF-α. פרוטוקול זה מאפשר רכישת תרביות RA-FLS טוהרות עם תכונות פנוטיפיות ספציפיות ותגובתיות דלקתית, ומספק לחוקרים שיטה אמינה להשגת RA-FLS מתורבתים קצרי טווח, שמקורו במטופלים, המתאימים לסקר תרופות, מחקרים מכניים ויישומים בהנדסת רקמות.
דלקת מפרקים שגרונית (RA) היא מחלה דלקתית אוטואימונית כרונית המאופיינת בפוליארתריטיס סימטרי במפרקים היקפיים, עם שכיחות גלובלית מוערכת של 0.5%-1% ופוטנציאל לגרום לסיבוכים מערכתיים וחוץ-מפרקיים שונים 1,2,3,4,5. המאפיין הפתולוגי המרכזי של דלקת מפרקים שגרונית הוא דלקת סינוביטיס כרונית המתווכת על ידי תגובות אוטואימוניות, מה שמוביל עוד יותר להיווצרות רקמת פנוס פולשנית שמחליקה את סחוס המפרקים ואת עצם תת-כונדרלית 6,7. מבין אלה, סינוביטיס מייצגת את הסימן הפתולוגי המוקדם והמרכזי ביותר של דלקת מפרקים שרטונית (RA). סינוביוציטים דמויי פיברובלסטים (FLS), החיים בתאים השוהים הדומיננטיים של הסינוביום, הם גורם מרכזי בארגון הן בדלקת סינוביאלית והן בהרס עצם 8,9. במהלך התגובה הדלקתית הסינוביאלית ב-RA, סינוביוציטים דמויי פיברובלסטים (RA-FLS) בדלקת מפרקים שגרונית, מאבדים את הפנוטיפ ה"רגולטורי" הרגיל שלהם ומציגים במקום זאת פרופיל "פרו-דלקתי"10. שינוי זה מוביל לייצור עצום של ציטוקינים דלקתיים, שעשויים להפעיל מסלולי מטבוליזם אנרגיה קשורים, מה שמוביל להגברת התרבות התאים ולהעצמת מפל הדלקת הסינוביאלי 11,12,13. במקביל, RA-FLS מתקשר עם תאי חיסון אחרים (כגון מקרופאג'ים, תאי T ותאי B) כדי לשמור על מצב דלקתי כרוני מתמשך14,15. יתרה מזאת, RA-FLS מציג תכונות דמויי סרטן, כולל יכולת נדידה מוגברת, פולשניות, התרבות בלתי מבוקרת ועמידות לאפופטוזיס, ומעורב באופן פעיל בתהליכי סחוס ושחיקת עצם16.
בשנים האחרונות, FLS שימש באופן נרחב כמודלים במבחנה לחקר מחלות דלקתיות מפרקיים כגון דלקת מפרקים כמו RA, מגמה שמונעת בחלקה על ידי מגבלות התרופות הקו הראשון הנוכחיות 17,18,19. הם משמשים בתרביות דו-ממדיות, במודלים תלת-ממדיים ובמערכות איבר על שבב כדי לחקור מנגנוני מחלה, לאמת מטרות טיפוליות ולביצוע בדיקות סמים 20,21,22,23. יתרה מזאת, RAFLS משמש בסיס ליישומים מתקדמים, כולל אורגנואידים סינוביאליים שמקורם במטופל לחיזוי תגובת DMARDs; עריכה גנטית באמצעות CRISPR/Cas9 לחקר תפקוד גנים בהתקדמות RA; וכמקור תאים להנדסת שתלים סינוביאלים פונקציונליים 24,25,26.
השגת RA-FLS בתרבות קצרה טווח מרקמת סינוביאלית של חולי דלקת מפרקים שגרונית מהווה את הצעד הראשון לניסויים רבים. בהשוואה לקווי תאים של FLS, RA-FLS קצר טווח שמקורו במטופלים שומרים על הטרוגניות בין מטופלים ומאפיינים ספציפיים למחלה, מה שמאפשר ייצוג אותנטי יותר של גורמים שעתוקיים הקשורים למחלה והבדלים רגולטוריים במסלול. כתוצאה מכך, תפוקת התאים, קצב הגדילה והביצועים התפקודיים עשויים להיות מושפעים מגורמים ספציפיים למטופל כגון גיל, משך המחלה, היסטוריית התרופות ופעילות המחלה, מה שמוביל למידה מסוימת של שונות בין אצוות. לכן על החוקרים להעריך את הרקע הקליני של מקור הרקמה לפני השימוש ולבצע ניסויים במעברים מוקדמים (P3-P7) לשמירה על יציבות פנוטיפית של התאים.
מחקר זה מפרט פרוטוקול יעיל להפקה וזיהוי RA-FLS מרקמת סינוביאלית בברך. השיטה עושה שימוש בעיכול אנזימטי רציף (טריפסין ואחריו קולגנאז סוג II) בשילוב עם דיסוציאציה מכנית עדינה. הראיות מצביעות על כך שאסטרטגיות אנזימטיות אופטימליות ורב-שלביות כאלה בדרך כלל עולות על טיפולים עם אנזימים בודדים או לא סדרתיים בתערובת אנזימים, מה שעלול לפגוע בחיוניות התאים ובפנוטיפ 27,28,29,30. בהשוואה לכך, הפרוטוקול המוצג מאפשר בידוד יעיל ועדין יותר של RA-FLS בעל עמידות גבוהה וטוהר גבוה, ומפחית נזק תאי ואובדן פנוטיפי כדי להבטיח התאמה לבדיקות פונקציונליות בהמשך.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
מחקר זה אסף רקמות סינוביאליות מחולי דלקת מפרקים שגרונית שעברו ניתוח החלפת מפרקים בבית החולים הידידות סין-יפן. כל המטופלים נתנו הסכמה מדעת בכתב לפני הניתוח. המידע והדגימות הביולוגיות שנאספו טופלו באמצעים מחמירים להבטחת פרטיות המטופלים ואבטחת המידע. כל דגימות רקמת סינוביאל שנותרו הושלכו בהתאם לתקנות הבטיחות הביולוגית. השימוש ברקמת סינוביאלית במפרק הברך אצל חולי דלקת מפרקים שגרונית במחקר זה אושר על ידי ועדת האתיקה של בית החולים לידידות סין-יפן (אישור מס' 2025-KY-223). החומרים והציוד בהם משתמשים מופיעים בטבלת החומרים.
1. רכישה והכנה של רקמת סינוביאלית
הערה: הניחו את הרקמה הסינוביאלית שהושגה במהלך הניתוח במיכל סטרילי מלא בתמיסת מלח 0.9% או PBS כדי למנוע זיהום במהלך ההעברה מחדר הניתוח לארון הבטיחות הביולוגית. השתמשו בטבילה באתנול ואחריה שטיפה עם תמיסת פניצילין-סטרפטומיצין כצעדים קריטיים למניעת זיהום חיידקי או פטרייתי, כדי להבטיח את הצלחת הניסויים הבאים.
2. עיכול רקמת סינוביאלית
הערה: השתמש בטריפסין כדי לשבש את הצמתים התאים ואת המטריצה החוץ-תאית ברקמה הסינוביאלית לצורך בידוד מאוחר יותר. יש להחיל קולגנאז מסוג II כדי לפרק באופן סלקטיבי את מבנה המטריצה החוץ-תאי, מה שמקל על ניתוק התאים מהמטריצה. סטריליזציה של כל המספריים, המלקחיים ומסנני התאים הנדרשים לפירוק רקמות סינוביאליות על ידי אוטוקלבינג לפני השימוש. לאחר העיכול, שברי הרקמה אמורים להיראות רפויים, עם קצוות פרומים, והמדיום עלול להפוך מעט עכור. רקמה לא מעוכלת תישאר קומפקטית ואטומה.
3. בידוד ותרבות של סינוביוציטים דמויי פיברובלסטים
הערה: בצע את כל הליכי תרבית התאים על ארון בטיחות ביולוגית בתנאים סטריליים ולבש כפפות סטריליות למניעת זיהום.
4. זיהוי RA-FLS באמצעות צביעת וימנטין אימונופלואורסצנציה
הערה: חממו מראש את תמיסת ה-PBS המשמשת לשטיפת תאים באמבט מים בטמפרטורה של 37 מעלות צלזיוס. כל נפחי המגיב המפורטים בסעיף זה סטנדרטיים לפורמט לוחות של 48 בארות. הנפחים צריכים להיות מוגדלים באופן פרופורציונלי בהתאם לאזור הגדילה כאשר משתמשים בלוחות בפורמט שונה.
5. כימות RA-FLS והערכת טוהר באמצעות ציטומטריית זרימה
הערה: השתמשו בוימנטין ו-CD90 כסמנים חיוביים לזיהוי RA-FLS, תוך יישום CD68, CD14 ו-CD11b כאמצעי ביקורת שליליים כדי למנוע זיהום תאי חיסון. וימנטין משמש כחלבון פילמנט ביניים תוך-תאי ייחודי, הממוקם בעיקר בציטופלזמה של RA-FLS. CD90 משמש כסמן שטח קריטי המתבטא מאוד ב-RA-FLS, ומאפשר להבחין ביניהם לתאי החיסון. בעוד ש-CD68, CD14 ו-CD11b מתבטאים במיוחד במקרופאגים, מונוציטים ותאי מיאלואידים, הם משמשים כסמנים שליליים למניעת זיהום תאי חיסון. הקצו פלואורוכרומים לסמנים על פני התא בהתאם לספציפיות הקישור שלהם, ווודאו שאין חפיפה בתעלות הפלואורסצנציה. לדוגמה, בניסוי זה, CD90 ו-CD68 חולקים את אותו פלואורוכרום; לכן, אל תוסיפו אותם לאותו צינור צנטריפוגה. לפני דגירה עם נוגדן וימנטין, יש להוסיף סוכני קיבוע וחדירות כדי להפריע לממברנת התא. אם לציטומטר הזרימה יש מספיק תעלות פלואורסצנטיות, ניתן להקצות סמנים כמו CD90 ו-CD68 לערוצים שונים לניתוח סימולטני רב-צבעי לשיפור יעילות הגילוי ותוכן המידע.
6. מדידת התרבות RA-FLS הנגרמת על ידי TNF-α באמצעות מבחן MTS
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
באמצעות הפרוטוקול, הצלחנו לבודד RA-FLS קצר טווח שמקורו במטופלים, מתורבת. מסופק דיאגרמה סכמטית של זרימת העבודה הפרוצדורלית (איור 1). במיקרוסקופ אור, ה-RA-FLS הציג פנוטיפ מורפולוגי דומיננטי של תאים בצורת ציר ופוליגונליים לא סדירים. התאים הראו התפשטות ציטופלזמית נרחבת עם תהליכים מוארכים. גבולות התאים נראו מעט לא ברורים באזורים של מגע או חפיפה בין תאים. רוב התאים הציגו ציטופלזמה שקוף יחסית עם הארכה מקוטבת. הגרעינים היו בעיקר אליפטיים או מוארכים והיו ממוקמים בעיק...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
פרוטוקול זה קובע שיטה ניתנת לשחזור לבידוד ותרבות קצרה טווח של RA-FLS מחולי דלקת שגרונית (RA), והצלחתו ניכרת בחיוניות תאית גבוהה, פנוטיפ אופייני, ביטוי סמן ספציפי ותגובה פונקציונלית לגירויים דלקתיים.
צעדים קריטיים ושיקולים טכניים
אמינות השיטה הזו תלויה במספר שלבים קריטיים. ראשית, רקמת סינוביאלית טרייה צריכה להיחשף לעיכול אנזימטי בדיוק בתוך 4-6 שעות מהרכישה. בעוד שניתן לאחסן רקמה זמנית בטמפרטורה של -80°C, אין להאריך את משך האחסון כדי להבטיח ח...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים מדווחים שאין ניגודי עניינים בעבודה זו ומאשרים כי השימוש ב-Figdraw ליצירת איור 1 עומד בתנאי הרישוי של הפלטפורמה.
עבודה זו נתמכה על ידי הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (מספרים 82074223 ו-8207141673) והפרויקט המרכזי ברמת הממשלה המרכזית: הקמת שימוש בר-קיימא במשאבי רפואה סינית יקרי ערך (מס' 2060302).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| אלקסה פלואר 488-קונוגטייטד אנטי-ארנב IgG | ביוטכנולוגיה ג'ונגשאן ג'ינגצ'יאו | ZF-0511 | |
| 0.25% טריפסין-EDTA (1X) | גיבקו | 25200-072 | |
| 4% פאראפורמלדהיד | סולרביולוגיה | P1110 | |
| Alexa Flour674 אנטי-אנושי CD68 | ביולג'נד | 562111 | |
| פתרון חסימה ללא בעלי חיים | טכנולוגיית איתות סלולרי | 15019 | |
| APC אנטי-אנושי CD90 | ביולג'נד | 559869 | |
| BD FACSDiva Software 8.0.2 | BD ביוסיינסס | 657925 | |
| BD LSRFortessa | BD ביוסיינסס | 647177 | |
| BV605 אנטי-אנושי CD11b | בידגנד | 563015 | |
| CellTiter 96 AQueous Solution One Reproductive Cell Assay (MTS) | פרומגה | G358A | |
| קולגנאז II | סולרביולוגיה | C8150 | |
| מדיום התקנה פלואורסצנטי המכיל DAPI | ביוטכנולוגיה ג'ונגשאן ג'ינגצ'יאו | ZLI-9556 | |
| מדיום התקנה פלואורסצנטי המכיל DAPI | ביוטכנולוגיה ג'ונגשאן ג'ינגצ'יאו | ZLI-9556 | |
| מדיום הנשר המותאם של דולבקו (DMEM), עם רמת סוכר גבוהה | הייקלון | SH30022.01 | |
| סרום בקר עוברי-סופרפיין (FBS) | שנגחאי ג'ונגצ'יאו שינדאן ביוטכנולוגיה בע"מ | ZQ0500 | |
| FITC אנטי-אנושי CD14 | ביולג'נד | 325604 | |
| PBS, 1× (pH 7.4) תמלח מפוספט עם בופר | סרוויסביו | G4202 | |
| תמיסת תערובת פניצילין-סטרפטומיצין (אנטיביוטיקה כפולה) 100 פעמים; | שנגחאי ג'ונגצ'יאו שינדאן ביוטכנולוגיה בע"מ | CSP006 | |
| חסימת החלבון האוניברסלית של QuickBlock ובפרי דילול נוגדנים | ביוטיים | P0270-500ml | |
| TNF ואלפא רקומביננטיים אנושיים; | פפרוטק | 300-01A | |
| באף צביעת פקטור שעתוק | מדעי הביולוגיה האלקטרוניים | 00-5523-00 | |
| טריטון X-100 | סולרביולוגיה | T8200 | |
| תמיסת טריפסין (ללא EDTA) | בייג'ינג לאבגיק טכנולוגיה בע"מ. | BL526A |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה