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Qui, vengono presentati due protocolli semplici ma efficaci per isolare le cellule immunitarie dal cervello e dal midollo osseo del cranio. Questi protocolli possono produrre in modo affidabile una grande quantità di cellule immunitarie vitali che possono essere adatte per diverse applicazioni a valle, in particolare per la citometria a flusso.
Per studiare la neuroinfiammazione in vari disturbi cerebrali, sono stati stabiliti molti protocolli per i preparati di cellule immunitarie dal cervello e utilizzati in diversi laboratori 15,16,17. Gli approcci comuni prevedono la dissociazione cellulare basata su enzimi seguita dalla separazione a gradiente. Tipicamente, in questi protocolli, il tessuto cerebrale viene tritato e quindi incubato in una soluzione di digestione enzimatica contenente sia collagenasi che DNasi per 30-60 minuti a 37 °C con agitazione delicata. Dopo la digestione, le cellule subiscono un'ulteriore dissociazione utilizzando un metodo meccanico come il pipettaggio o l'omogeneizzazione Dounce. Dopo essere passate attraverso un filtro cellulare (ad esempio, un filtro da 70 μm), le cellule vengono sottoposte a centrifugazione in gradiente (spesso soluzione con gradiente di densità al 30%/70%) per rimuovere la mielina, i globuli rossi e i detriti e per arricchire i leucociti. Tuttavia, questo approccio richiede un'incubazione enzimatica prolungata a 37 °C che può alterare sostanzialmente il trascrittoma e il proteoma delle cellule immunitarie cerebrali. Infatti, un'indagine sistematica ha suggerito che l'approccio enzimatico introduce profonde alterazioni nel trascrittoma e nel proteotipo di specifiche cellule cerebrali18. Ciò potrebbe portare ad artefatti nelle successive analisi trascrittomiche come scRNA-seq. Al contrario, il protocollo qui riportato utilizza un approccio di dissociazione meccanica a basse temperature durante tutta la procedura, sopprimendo così il metabolismo cellulare. Ciò garantisce una migliore conservazione dello stato trascrizionale e proteomico, riducendo al minimo i potenziali artefatti. Durante lo sviluppo del protocollo, abbiamo notato che l'utilizzo di un grande omogeneizzatore Dounce per omogeneizzare il tessuto cerebrale è fondamentale per ottenere un numero maggiore di cellule con una minore morte cellulare. È probabile che durante l'omogeneizzazione di Dounce, la massiccia presenza di matrici extracellulari, detriti cellulari e componenti citoplasmatici sia tossica per le cellule. L'uso di una quantità eccessiva di tampone aiuta a diluire queste sostanze tossiche e, quindi, mitiga i loro effetti dannosi, portando a una migliore vitalità cellulare. I dati della citometria a flusso hanno confermato un tasso di vitalità di circa l'85% delle cellule immunitarie preparate con questo protocollo. Inoltre, è degno di nota che la centrifugazione con una soluzione con gradiente di densità del 30% arricchisce efficacemente le cellule immunitarie cerebrali e rimuove la mielina. Questo può anche ridurre il costo della preparazione delle cellule.
Gli studi sulle cellule immunitarie nel midollo osseo del cranio sono ancora limitati. Un metodo comunemente usato per isolare le cellule dal calvario del cranio di topo prevede il taglio del cranio in piccoli pezzi e quindi la frantumazione meccanica dei pezzi con un pestello6. Nel protocollo attuale viene utilizzata la centrifugazione breve. Questo metodo è adattato da un protocollo pubblicato per la preparazione del midollo osseo da femori e tibie19. Per queste ossa lunghe, è sufficiente tagliare un'estremità dell'osso per raccogliere il midollo osseo mediante centrifugazione. Per il cranio, questo passaggio viene modificato tagliandolo in diversi piccoli pezzi per aprire la cavità del midollo. Si consiglia di utilizzare un modello coerente per il taglio del cranio al fine di ottenere una conta cellulare riproducibile. Inoltre, per massimizzare il recupero delle cellule del midollo osseo, i pezzi del cranio possono essere sottoposti a 2-3 cicli di centrifugazione con miscelazione tra ogni centrifugazione.
Entrambi i protocolli hanno delle limitazioni. In primo luogo, l'uso della centrifugazione della soluzione con gradiente di densità al 30% potrebbe non rimuovere efficacemente i globuli rossi rimanenti nel cervello, il che può verificarsi a causa di una perfusione incompleta. Inoltre, se la struttura della mielina viene modulata in determinate condizioni, una soluzione con gradiente di densità del 30% potrebbe non essere una concentrazione ottimale per la loro rimozione. In questo caso, è necessario stabilire un'altra concentrazione di lavoro della soluzione del gradiente di densità. In secondo luogo, sebbene l'analisi della citometria a flusso indichi una buona vitalità cellulare delle cellule immunitarie cerebrali utilizzando il protocollo descritto, deve ancora essere valutata per altre applicazioni, come l'analisi trascrittomica in cui l'actinomicina D può essere utilizzata. In terzo luogo, la calvaria viene utilizzata per preparare il midollo osseo del cranio. Tuttavia, va notato che le cellule immunitarie esistono in molte altre parti del cranio. Infine, le meningi, in particolare la dura madre, ospitano diverse cellule immunitarie e svolgono un ruolo nell'omeostasi e nella disfunzione cerebrale20. Per l'analisi immunitaria delle meningi, può essere adottato un protocollo pubblicato altrove 17,21,22,23.
In sintesi, vengono descritti due robusti protocolli per isolare le cellule immunitarie sia dal cervello che dal cranio del topo. Si prevede che questi protocolli siano utili per ottenere una grande quantità di celle di alta qualità, adatte a varie applicazioni a valle.