Qui presentiamo protocolli che consentono l'isolamento di cellule stromali da osso murino, midollo osseo, timo e tessuto timico umano compatibile con la multiomica a singola cellula.
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Articolo metodologico
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Qui presentiamo protocolli che consentono l'isolamento di cellule stromali da osso murino, midollo osseo, timo e tessuto timico umano compatibile con la multiomica a singola cellula.
Il sequenziamento di singole cellule ha permesso la mappatura di popolazioni cellulari eterogenee nello stroma degli organi ematopoietici. Queste metodologie forniscono una lente attraverso la quale studiare l'eterogeneità precedentemente irrisolta allo stato stazionario, nonché i cambiamenti nella rappresentazione del tipo cellulare indotti da stress estrinseci o durante l'invecchiamento. Qui, presentiamo protocolli graduali per l'isolamento di popolazioni di cellule stromali di alta qualità dal timo murino e umano, nonché dall'osso murino e dal midollo osseo. Le cellule isolate attraverso questi protocolli sono adatte per generare set di dati multiomici a singola cellula di alta qualità. Qui vengono discussi gli impatti della digestione del campione, l'esaurimento del lignaggio ematopoietico, l'analisi/smistamento FACS e il modo in cui questi fattori influenzano la compatibilità con il sequenziamento a singola cellula. Con esempi di profili FACS che indicano una dissociazione riuscita e inefficiente e rese di cellule stromali a valle nell'analisi post-sequenziamento, vengono forniti indicatori riconoscibili per gli utenti. Considerare i requisiti specifici delle cellule stromali è fondamentale per acquisire risultati di alta qualità e riproducibili che possano far progredire le conoscenze sul campo.
Nell'adulto sano, la produzione de novo di cellule del sangue avviene nel midollo osseo e nel timo. Le cellule stromali in questi siti sono essenziali per il mantenimento dell'emopoiesi, ma lo stroma costituisce meno dell'1% del tessuto 1,2,3,4. Ottenere isolati puri di emopoiesi che supportano lo stroma costituisce quindi una sfida significativa, in particolare per la multiomica a singola cellula che richiede un'elaborazione rapida per ottenere campioni di alta qualità. I componenti di diversi cocktail di digestione possono interferire con alcune fasi dell'analisi multiomica 5,6. I protocolli qui presentati descrivono in dettaglio l'isolamento di un'ampia varietà di cellule stromali dal midollo osseo e dai tessuti timici.
Le perturbazioni dei costituenti stromali sia nel midollo osseo che nel timo provocano una profonda interruzione dello sviluppo delle cellule del sangue e possono provocare tumori maligni 7,8,9. L'emopoiesi che supporta lo stroma viene danneggiata in seguito al condizionamento citotossico e al trapianto di midollo osseo, con conseguente riduzione della secrezione di citochine e fattori di crescita che sostengono le cellule staminali ematopoietiche e progenitrici (HSPC)2,10,11. Inoltre, l'invecchiamento colpisce le cellule stromali del midollo osseo e del timo, contribuendo probabilmente ai fenotipi ematopoietici invecchiati. Il timo è il primo organo a subire un'estesa involuzione associata all'età. Il grasso e il tessuto fibrotico iniziano a sostituire lo stroma di supporto delle cellule T già all'inizio della pubertà12,13. Nel midollo osseo, il contenuto di adipociti aumenta con l'età e le nicchie vascolari ed endostali sono significativamente rimodellate 14,15,16.
Per consentire lo studio dello stroma di supporto all'emopoiesi in più stati di stress e nel caso del timo sia del tessuto umano che di quello murino, abbiamo ottimizzato i protocolli di digestione precedentemente pubblicati 1,2,8,17,18. Questi protocolli garantiscono un isolamento efficiente e riproducibile delle cellule e sono compatibili con il sequenziamento dell'RNA a singola cellula (scRNAseq) e altri tipi di multiomica.
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Tutto il lavoro con tessuti umani è stato condotto dopo l'approvazione del Massachusetts General Hospital Internal Review Board (IRB). Tutte le procedure sugli animali sono state condotte in conformità con le linee guida del Massachusetts General Hospital Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC). Per il presente studio sono stati utilizzati topi C57Bl/6, di 8-10 settimane, sia maschi che femmine. Gli animali sono stati ottenuti da una fonte commerciale (vedi Tabella dei materiali).
1. Preparazione del tessuto timico murino
2. Preparazione del tessuto timico umano
3. Preparazione dell'osso murino e del tessuto midollare
NOTA: Le frazioni ossee e midollari vengono preparate in due reazioni di digestione separate per ottenere la massima purezza delle cellule stromali e una dissociazione ottimale dei tessuti. I campioni possono essere raggruppati dopo le fasi di digestione per essere ordinati in un unico compartimento stromale.
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Questi protocolli producono varietà di cellule stromali riproducibili dal timo e dal midollo osseo adatte per l'analisi citofluorimetrica, nonché per la multiomica a singola cellula, come il sequenziamento dello scRNA. Il tessuto timico murino subisce un significativo rimodellamento in risposta a fattori di stress, come il condizionamento citotossico che precede il trapianto di midollo osseo o il naturale processo di invecchiamento. Di conseguenza, la cellularità timica è drasticamente ridotta in entrambi questi contesti...
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Le cellule stromali negli organi ematopoietici sono fondamentali per la normale produzione di sangue e le perturbazioni dello stroma ematopoietico possono causare gravi compromissioni nel mantenimento ematopoietico e nella risposta allo stress 9,23,24. La comprensione delle cellule stromali ematopoietiche è essenziale per comprendere le malattie ematologiche 7,9,10,24 e per la capacità di svilu...
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D.T.S. è direttore e azionista di Agios Therapeutics e Editas Medicines; fondatore, direttore, azionista e membro del comitato consultivo scientifico di Magenta Therapeutics e LifeVault Bio, azionista e fondatore di Fate Therapeutics e Garuda Therapeutics e direttore, fondatore e azionista di Clear Creek Bio, consulente di FOG Pharma, Inzen Therapeutics e VCanBio e destinatario di finanziamenti per la ricerca sponsorizzati da Sumitomo Dianippon. D.T.S e K.G sono inventori di US20220143099A1 brevettuali.
Siamo stati supportati con l'assistenza tecnica di esperti dalla struttura di citometria a flusso HSCI-CRM del Massachusetts General Hospital e dalla struttura Bauer Core dell'Università di Harvard. T.K e K.G sono stati sostenuti dal Consiglio svedese per la ricerca e C.M. dalla Fondazione tedesca per la ricerca. Ringraziamo Sergey Isaev e I-Hsiu Lee per l'assistenza nell'analisi dei dati di sequenziamento dell'RNA a singola cellula.
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| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| 0,25% Tripsina-EDTA | Thermo Fisher Scientific | 25200-072 | |
| 7AAD (7-aminoactinomicina D) | BD Biosciences | 559925 | |
| Cocktail di lignaggio anti-umano 3-FITC | BD Biosciences | 643510 | |
| Siero bovino | Albumina Millipore Sigma | A9647 | |
| C57Bl/6 topi | Jackson | 664 | Maschi o femmine, 8-12 settimane |
| di Calcein | Fisher Scientific | 65-0853-78 | |
| Collagenasi IV | Millipore Sigma | C5138 | |
| Filtri per Cellule Sterili Corning, Bianco, Dimensioni della maglia: 70 &; m | Fisher Scientific | 08-771-2 | |
| Dispase II | Thermo Fisher Scientific | 17105041 | |
| Soluzione Dnase I | Thermo Fisher Scientific | 90083 | 2500 U/mL |
| Streptavidina di topo Easysep Kit di isolamento RapidSpheres | StemCell Technologies | 19860 | |
| Siero fetale bovino | Gibco | A31605-01 | Qualificato One Shot |
| Human Fc Block | BD Biosciences | 564220 | |
| Liberase TM | Millipore Sigma | 5401127001 | Research Grade |
| Medium 199 | Gibco | 12350 | |
| Topo anti-umano CD235a-BV77 | BD Biosciences | 740785 | |
| Topo anti-umano CD31-PE/Dazzle594 | Biolegend | 303130 | |
| Topo anti-umano CD45-BV77 | Biolegend | 304050 | |
| Topo anti-umano CD4-BV605 | BD Biosciences | 562658 | |
| Topo anti-umano CD66b-FITC | BD Biosciences | 555724 | |
| Topo anti-umano CD8-APC/Cy7 | BD Biosciences | 557760 | |
| Topo anti-umano EpCam-BV421 | Biolegend | 324220 | |
| Protettore Inibitore della RNasi | Millipore Sigma | 3335402001 | |
| Rat anti-mouse CD105-PE /dazzle594 | Biolegend | 120424 | |
| Ratto anti-topo CD11b-Biotina | Biolegend | 101204 | |
| Rat anti-mouse CD140a-APC | Fisher Scientific | 17-1401-81 | |
| Rat Anti-Mouse CD16/CD32 (Mouse BD Fc Block) | BD Biosciences | 553142 | |
| Rat anti-mouse CD31-BUV737 | BD Biosciences | 612802 | |
| Rat anti-mouse CD31-BV421 | Biolegend | 102424 | |
| Ratto anti-topo CD3-Biotina | Biolegend | 100244 | |
| Rat anti-mouse CD45.2-Biotin | Biolegend | 109804 | |
| Rat anti-mouse CD45-PE/Cy7 | Biolegend | 103114 | |
| Rat anti-mouse CD45-PE/Cy7 | Biolegend | 103114 | |
| Rat anti-mouse CD45-PE/Cy7 | Biolegend | 103114 | |
| Anti-topo di ratto CD45R/B220-Biotin | Biolegend | 103204 | |
| Anti-topo di ratto CD51-PE | Biolegend | 104106 | |
| Anti-topo di ratto EpCam-BV711 | BD Biosciences | 563134 | |
| Anti-topo di ratto Ly-6A/E(Sca-1)-AF700 | Biolegend | 108142 | |
| Anti-topo di ratto Ly-6G/Ly-6C(Gr1)-Biotin | Biolegend 108404 | ||
| Anti-topo di ratto Ter119-Biotina | Biolegend | 116204 | |
| Anti-topo di ratto Ter119-PE | Biolegend | 116208 | |
| Anti-topo di ratto Ter119-PE/Cy7 | Biolegend | 116222 | |
| Stemxyme | Worthington Biochemical | LS004107 |
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