Descriviamo i protocolli per la preparazione di sospensioni a singola cellula di cellule epiteliali timiche-di topo e la colorazione di molecole intracellulari per l'analisi citofluorimetrica.
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Articolo metodologico
* These authors contributed equally
Descriviamo i protocolli per la preparazione di sospensioni a singola cellula di cellule epiteliali timiche-di topo e la colorazione di molecole intracellulari per l'analisi citofluorimetrica.
Le cellule epiteliali timiche, TEC, svolgono un ruolo essenziale nel promuovere lo sviluppo e la selezione del repertorio delle cellule T. Le TEC corticali (cTEC) nella corteccia timica inducono lo sviluppo precoce delle cellule T e la selezione positiva dei timociti corticali. Al contrario, le TEC midollari (mTEC) nel midollo timico attraggono timociti selezionati positivamente dalla corteccia e stabiliscono un'autotolleranza nelle cellule T. Una varietà di molecole, tra cui DLL4 e beta5t espresse nei cTEC, così come Aire e CCL21 espresse in mTEC, contribuiscono alla funzione del timo supportando lo sviluppo e la selezione delle cellule T. L'analisi citofluorimetrica di molecole funzionalmente rilevanti in cTEC e mTEC è utile per migliorare la nostra comprensione della biologia dei TEC, anche se gli attuali metodi per la preparazione di sospensioni di singole cellule di TEC possono recuperare solo una piccola frazione di TEC (circa l'1% per i cTEC e circa il 10% per gli mTEC) dal timo di topo giovane adulto. Poiché molte di queste molecole funzionalmente rilevanti nelle TEC sono localizzate all'interno delle cellule, descriviamo i nostri protocolli per la preparazione di sospensioni di singole cellule di TEC di topo e la colorazione di molecole intracellulari per l'analisi citofluorimetrica.
Il timo è un organo mesenchimale epiteliale che promuove lo sviluppo e la selezione del repertorio dei linfociti T. Nei microambienti corticali e midollari all'interno del timo, le cellule epiteliali timomiche (TEC) svolgono un ruolo cruciale nel dirigere lo sviluppo e la selezione delle cellule T. È ben noto che le TEC corticali (cTEC) nella corteccia timica contribuiscono principalmente all'induzione dello sviluppo precoce delle cellule T e alla selezione positiva dei timociti che esprimono il recettore dell'antigene (TCR) delle cellule T di nuova generazione. Al contrario, le TEC midollari (mTEC) nel midollo timico sono essenziali per l'attrazione di timociti selezionati positivamente dalla corteccia e l'instaurazione di un'autotolleranza centrale eliminando le cellule T autoreattive e generando cellule T regolatorie1,2. Queste funzioni dei TEC nel supportare lo sviluppo e la selezione delle cellule T sono mediate da una varietà di molecole espresse in cTEC e mTEC.
Questi includono il ligando 4 simile a Delta (DLL4), importante per la specificazione del lignaggio delle cellule T dei progenitori linfoidi)3,4, beta5t (noto anche come Psmb11, importante per la selezione positiva delle cellule T CD8)5,6, e Prss16 (noto anche come proteasi serina specifica del timo, o TSSP, importante per la selezione positiva delle cellule T CD4)7,8 espresso in cTEC e regolatore autoimmune (Aire, importante per l'espressione promiscua dei geni self)9,10, dito di zinco della famiglia Fez 2 (Fezf2, importante per l'espressione promiscua di autogeni Aire-indipendenti e la generazione di cellule del ciuffo timico)11,12,13,14, e il ligando 21 delle chemochine con motivo C-C (CCL21, importante per la migrazione midollare e l'accumulo di timociti selezionati positivamente)14,15,16 espressi in mTEC. La citometria a flusso fornisce un mezzo per rilevare quantitativamente queste molecole funzionalmente significative nei TEC, facilitando la valutazione sia dello sviluppo che della funzione di cTEC e mTEC. Poiché molte delle molecole nei TEC sono espresse principalmente all'interno delle cellule, come nel citoplasma (ad esempio, componente del proteasoma beta5t) e nel nucleo (ad esempio, regolatore trascrizionale Aire), è vantaggioso analizzare quantitativamente le molecole intracellulari nei cTEC e negli mTEC utilizzando la citometria a flusso.
I TEC sono rari nel timo. Una femmina di topo a 5 settimane di età ha circa 1 × 106 cTEC e circa 2,5 × 106 mTEC, mentre la corteccia timica contiene circa 3 × 108 timociti CD4+CD8+ e il midollo timico contiene circa 5 × 107 timociti CD4+CD8- e CD4-CD8+17. Pertanto, la stragrande maggioranza (>99%) delle cellule del timo sono cellule ematopoietiche, compresi i timociti, piuttosto che TEC, nei giovani topi adulti. Inoltre, i TEC sono strettamente associati alle cellule vicine (ad esempio, i timociti) e ai componenti extracellulari architettonici (ad esempio, il collagene) all'interno del timo, quindi la liberazione dei TEC in sospensione cellulare richiede la digestione proteasica del timo. I metodi convenzionali per la digestione enzimatica producono solo una piccola frazione di TEC; circa l'1% (1 × 104) e il 10% (2 × 105) rispettivamente per cTEC e mTEC, da timo17,18,19. La bassa efficienza della liberazione di TEC dal timo è probabilmente dovuta alla suscettibilità dei TEC agli enzimi proteolitici e allo stress meccanico e alla stretta associazione dei TEC con le cellule vicine, in particolare tra cTEC e timociti CD4+CD8+20. A questo proposito, i risultati dell'analisi su singole cellule di TEC di topo, compresa l'analisi citofluorimetrica e l'analisi di sequenziamento dell'RNA su singola cellula, basati sugli attuali metodi di preparazione cellulare mediati dalla digestione enzimatica, sono rappresentativi solo di una piccola parte dei TEC e quindi sono ben lungi dall'essere completi. Tuttavia, nonostante tali limitazioni nel recupero enzimatico dei TEC, l'analisi citofluorimetrica dei TEC di topo in sospensione a singola cellula è ancora utile per l'analisi quantitativa di molecole funzionalmente rilevanti nei cTEC e nei mTEC. Nella sospensione cellulare, le TEC sono state definite come cellule positive per la molecola di superficie epiteliale EpCAM (CD326) e negative per la molecola di superficie ematopoietica CD45. All'interno delle TEC EpCAM+CD45-, i livelli di espressione sulla superficie cellulare delle molecole Ly51 (note anche come BP-1 e CD249) e la capacità di legare l'agglutinina I (UEA1) di Ulex Europaeus (principalmente legandosi a glicoproteine e glicolipidi contenenti fucosi legati a α) sono stati utilizzati per marcare fenotipicamente cTEC (Ly51alto, UEA1basso) e mTEC (Ly51basso, UEA1alto, alto). Qui descriviamo i nostri protocolli sperimentali per la preparazione convenzionale di sospensioni monocellulari di TEC di topo e la colorazione di molecole intracellulari per l'analisi citofluorimetrica, concentrandoci sull'analisi quantitativa di molecole intracellulari beta5t, CCL21 e Aire in TEC di topo appena preparati.
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Tutti gli esperimenti sui topi sono stati eseguiti sotto l'approvazione del Comitato per la cura e l'uso degli animali del National Cancer Institute (ASP21-431, ASP21-432 e EIB-076-3).
1. Preparazione della sospensione di cellule del timo
NOTA: L'ontogenesi del topo influenza l'efficienza della liberazione enzimatica dei TEC dal timo. Di seguito sono descritti tre metodi a seconda dell'età del topo.
2. Colorazione degli anticorpi delle cellule del timo
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L'analisi richiede un citometro a flusso che consenta il rilevamento di almeno sei canali di fluorescenza (per CD45, EpCAM, Ly51, UEA1, Ghost Dye e beta5t, CCL21 e/o Aire) nonché dei parametri di scatter anteriore e laterale. Profili citometrici rappresentativi di cellule del timo digerite con Collagenasi/Dispasi provenienti da topi di 0 giorni e da topi di 2 settimane sono mostrati rispettivamente nella Figura 1 e nella Figura 2. In entrambe le figure, il diagr...
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La collagenasi, con o senza Dispasi, è ampiamente utilizzata per digerire il timo di topo per preparare i TEC 4,5,9,18,21. Liberase, che contiene una miscela di proteasi tra cui la collagenasi, viene utilizzato anche per digerire il timo per preparare i TEC17,22. L'uso di collagenasi e liberasi offre r...
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Gli autori non hanno conflitti di interesse.
Ringraziamo il Dr. Izumi Ohigashi per aver letto il manoscritto. Questo lavoro è stato supportato dal programma di ricerca intramurale ZIA BC 011806 del National Institutes of Health, dal National Cancer Institute e dal Center for Cancer Research.
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| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Collagenasi/Dispasi | Roche | 11097113001 | |
| Liberase TM | Roche | 5401127001 | |
| Foxp3 / Set di tamponi per colorazione del fattore di trascrizione | eBioscience | 00-5523-00 | |
| Colorante fantasma viola 510 | Tonbo | 13-0870-T500 | |
| BV421 anti-topo CD45 anticorpo monoclonale, Clone 30-F11 | BD Horizon | 563890 | |
| Alexa Fluor 647 anti-topo Ly51 anticorpo monoclonale, Clone 6C3 | BioLegend | 108312 | |
| PE/Cy7 anti-topo EpCAM/CD326 anticorpo monoclonale, Clone G8.8 | BioLegend | 118216 | |
| DyLight 594 Ulex Europaeus Agglutinin I (UEA1) | Vector Laboratories | DL-1067-1 | |
| Alexa Fluor 488 anticorpo monoclonale Aire anti-topo, Clone 5H12 | eBioscience | 53-5934-82 | |
| Anticorpo monoclonale di coniglio Psmb11/beta5t anti-topo, Clone CPTC-PSMB11 (topo)-1 | NIH NCI | CPTC-PSMB11 (topo)-1 | https://proteomics.cancer.gov/antibody-portal |
| Anti-topo CCL21/exodus 2 anticorpo policlonale di coniglio | Bio-Rad | AAM27 | |
| Alexa Fluor 555 anti-coniglio IgG catena pesante capra ricombinante anticorpo | Invitrogen | A27039 | |
| Anti-Topo CD32/CD16 Purificato (anticorpo a blocco Fc) | Leinco Technologies | C247 | |
| Rete di nylon 60 micron | Fornitura di componenti | W31436 | |
| Attrezzatura | |||
| Thermomixer | Eppendorf | Blocco | |
| Cellometro Auto 2000 Contatore di vitalità cellulare | Nexcelom Conteggio | delle cellule vitali | |
| LSRFortessa Cell Analyzer | BD Biosciences | Citometro a flusso | Cinque laser (355, 408, 488, 595 e 637 nm) |
| Software FACSDiva versione 9.0.1 | BD Biosciences | Analisi | |
| FlowJo 10.9.0 | BD Biosciences | dati citofluorimetrici | |
| Tasso di diluizione degli anticorpi (concentrazione di lavoro) | di diluizione | ||
| Anti-Mouse CD32/CD16 – Purificato (anticorpo blocco Fc) | 1:40 | FACS Buffer | |
| BV421 anti-topo CD45 anticorpo monoclonale | 1:25 | FACS Buffer | |
| PE/Cy7 anti-topo EpCAM/CD326 anticorpo monoclonale | 1:100 | FACS Buffer | |
| Alexa Fluor 647 anti-topo Ly51 anticorpo monoclonale | 1:100 | FACS Buffer | |
| DyLight 594 Ulex Europaeus Agglutinin I (UEA1) | 1:400 | FACS Buffer | |
| Anti-mouse CCL21/exodus 2 anticorpo policlonale di coniglio | 1:200 1x | Tampone | |
| Anti-topo Psmb11/beta5t anticorpo monoclonale di coniglio, Clone CPTC-PSMB11(mouse)-1 | 1:1000 | 1x Tampone | |
| Alexa Fluor 555 anti-coniglio IgG anticorpo ricombinante di capra a catena pesante | 1:400 1x | Tampone | |
| Scopo | |||
| RPMI1640 contenente 10 mM di HEPES | Per la preparazione | ||
| cellule RPMI1640 contenenti il 2% di FBS | Per la preparazione | ||
| tampone FACS (1x HBSS contenente l'1% di BSA e 0,1% di sodio azide) | Per la preparazione cellulare e la colorazione degli | ||
| 1 mg/ml di collagenasi/dispasi e 1U/ml di DNasi in RPMI1640 contenente il 2% di FBS Per la | digestione | ||
| il 2% di PFA in PBS | Per la fissazione | ||
| , il tampone di fissazione/permeabilizzazione (1 parte di concentrato di fissazione/permeabilizzazione con 3 parti di diluente di fissazione/permeabilizzazione) | Per la fissazione cellulare | ||
| 1x tampone di permeabilizzazione (1 parte di concentrato 10X con 9 parti di acqua distillata) | per la colorazione intercellulare degli anticorpi. |
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