ミクログリアと脳マクロファージの食作用特性の評価は、分子プロファイリング研究に貴重な機能的側面を提供することができます。フローサイトメトリーを使用して、マウスモデルから急性に分離されたミクログリアと脳マクロファージによる蛍光ミクロスフェアとアミロイドベータフィブリルの食作用を迅速かつ確実に定量する検証済みのプロトコルについて説明します。
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方法論記事
ミクログリアと脳マクロファージの食作用特性の評価は、分子プロファイリング研究に貴重な機能的側面を提供することができます。フローサイトメトリーを使用して、マウスモデルから急性に分離されたミクログリアと脳マクロファージによる蛍光ミクロスフェアとアミロイドベータフィブリルの食作用を迅速かつ確実に定量する検証済みのプロトコルについて説明します。
ミクログリアと中枢神経系(CNS)浸潤マクロファージは、総称してCNS単核食細胞(CNS-MPs)と呼ばれ、神経変性や脳卒中などの神経疾患において中心的な役割を果たしています。CNS-MPは、病理学的タンパク質、破片、およびニューロンシナプスの食作用クリアランスに関与しており、それぞれが異なる分子経路を基盤としています。これらの食作用特性を特徴付けることで、従来のフローサイトメトリー、トランスクリプトミクス、プロテオミクスのアプローチを使用して、ミクログリアの分子プロファイリングを補完する機能的な読み出しを得ることができます。ミクログリアの食作用プロファイリングは、マウス新生児ミクログリアの顕微鏡的可視化とin vitro培養に依存してきました。前者のアプローチはサンプリングが限られているという問題がありますが、後者のアプローチは、成体のCNS-MPの真のin vivo状態を本質的に十分に反映していません。この論文では、フローサイトメトリーによる急性単離マウスCNS-MPの表現型食作用特性に対する最適化されたプロトコルについて説明します。CNS-MPは、機械的解離とそれに続く密度勾配遠心分離を使用して成体マウス脳から急性に単離され、蛍光ミクロスフェアまたは蛍光Aβ線維とインキュベートされ、洗浄された後、表面マーカー(CD11b、CD45)に対する抗体のパネルで標識されます。このアプローチを用いることで、脳内に存在するミクログリアと中枢神経系に浸潤するマクロファージの食作用特性を比較し、これらの食作用表現型に対する老化や疾患の病理性の影響を評価することが可能です。この迅速な方法は、死後または外科的脳標本から急性に分離されたヒトCNS-MPを機能的に表現型化する可能性も秘めています。さらに、CNS-MPサブセットによる食作用の特異的なメカニズムは、選択した食作用経路を阻害することにより調査できます。
中枢神経系(CNS)の自然免疫細胞は、主にミクログリアと浸潤性単球/マクロファージで構成されており、これらを合わせてCNS単核食細胞(CNS-MPs)と呼ばれます1。CNS-MPは、アルツハイマー病(AD)、神経炎症性疾患、脳卒中などの神経変性疾患に関与しています2,3,4。CNS-MPは、アストロサイト、周皮細胞、上衣細胞とともに、食作用機能を持っています5,6。恒常性状態では、CNS-MPは、アポトーシス細胞の破片やタンパク質の食作用クリアランス、ニューロン接続をリモデリングするためのシナプス刈り込みとともに、局所微小環境の継続的な監視に関与しています7,8,9,10。ADのような神経変性疾患では、CNS-MPは、凝集したアミロイドベータ(Aβ)およびニューロン要素のクリアランス、ならびに炎症性サイトカインおよび因子放出を含む病理学的役割を果たすことができる明確な疾患関連分子および機能表現型を採用し、その結果、複雑な炎症誘発性、有害性、および抗炎症性、保護的役割をもたらす11,12,13,14.中枢神経系-MPによるマクロ粒子、細胞残骸、タンパク質、その他の感染性粒子の食作用は、その表面に発現する異なる受容体によって媒介される9。これらの食作用経路の破綻は、クリアランスの欠陥とAβの進行性蓄積につながり、最終的にはAD4,9の進行性ニューロン損傷につながる可能性があります。トランスクリプトームおよびプロテオミクスアプローチを用いたCNS-MPの分子プロファイリングの進歩により、神経疾患におけるCNS-MPs内の分子不均一性に関する貴重な洞察が得られている15,16が、CNS-MPsおよびそのサブセットの食作用特性の機能的特性評価は現在のところ不足している。CNS-MPの食作用特性の機能的特性評価は、分子プロファイリング戦略を補完し、より優れた機能的表現型解析を促進し、疾患モデルにおける欠陥性食作用を是正できる治療薬の有効性の評価を支援することができる17。
CNS-MPsに対する従来の食作用アッセイには、Aβやラテックス/ポリスチレン粒子などの蛍光基質とともに初代ミクログリアをインキュベートすることが含まれます。次いで、食作用は、免疫蛍光顕微鏡18,19,20を用いて、蛍光基質の取り込みの関数として研究される。CNS-MPは、長い培養で維持されると、その形態および転写プロファイルを劇的に変化させることができることは十分に確立されている21,22。これは、CNSにおけるCNS-MPの代表的な状態における食作用特性の研究を妨げます。急性単離された生きたCNS-MPをプロファイリングするための機能的フローサイトメトリーアッセイは、食作用特性の迅速な評価を提供し、顕微鏡法アプローチよりもはるかに多くのCNS-MPsをサンプリングすることができます9,23。さらに、フローサイトメトリーは、CNS-MPを培養中に維持する必要がなくなるだけでなく、CNS-MPのさまざまな亜集団における食作用特性を研究するためのプラットフォームを提供します。この原稿では、フローサイトメトリーによる急性単離マウスCNS-MPの貪食特性の表現型に最適化されたプロトコルについて説明します。フローサイトメトリーを用いた食作用アッセイを適応させることで、CNS-MPの食作用表現型と免疫表現型の組み合わせを迅速にマルチプレックス化することができ、それにより、CNS-MPs内の食作用特性の不均一性をシングルセル分解能で得ることができます。
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すべてのマウス研究は、エモリー大学の動物管理・使用委員会(IACUC)の承認を得た後、国立衛生研究所の実験動物の手引きに厳密に従って実施されました。
1. 隔離当日の準備
2. 成体マウスミクログリアの急性分離
3. 食作用のセットアップとフローサイトメトリー染色
4. フローサイトメトリーと解析
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急性単離されたCNS-MPsによるミクロスフェアおよびAβ42フィブリルの食作用取り込みの典型的な結果を例示するために、一過性中脳動脈閉塞(MCAO)8後の同側半球から急性単離されたCNS-MPが得られた。MCAOモデルにおけるCNS-MPの食作用特性の詳細については、先行論文8を参照してください。簡単に言うと、72時間の回復後、CNS-MPは、機械的解離とそれに続く密度勾配遠心分離、および蛍光マイクロスフェアまたはAβフィブリルのいずれかによるインキュベーションを使用して、新鮮な脳から急性に単離されました(図1)。その後、CNS-MPSを2つの表面マーカー(CD11bおよびCD45)に対する蛍光標識抗体のパネルで標識し、フローサイトメーターで分析して、ミクロスフェアまたはAβフィブリルの食作用取り込みを確認しました(図1)。このプロトコルは、老化、進行性神経病理学、およびその後の虚血性脳...
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フローサイトメトリーは、蛍光標識プローブ(通常は抗体)を使用して細胞表面または細胞内コンパートメントでの目的のタンパク質またはマーカーの発現を検出できる技術です。細胞表面抗体または細胞内抗体は、通常、独自の発光スペクトルを持つレーザー励起性蛍光色素と結合します。これらの抗体でインキュベートされた細胞は、これらのマーカーの発現パターンに基づいて複数の亜集団に分類できます。CNS-MPは、主にミクログリアとCNS浸潤性単球/マクロファージを含んでいます。ミクログリアおよびCNS単球/マクロファージは、明確な機能的および分子的特性を持っており、アルツハイマー病などの病状でさらに変化させることができます。CNSの代表的な状態からの最小限の調節でこれらの違いを特徴づけることは、フローサイトメトリーアプローチを使用して促進できます。この原稿では、急性に単離されたCNS-MPの食作用特性を迅速に評価し、従来の方法で一般的に必要とされる長期培養でそれらを維持することを控えるためのプロトコルについて説明しています。
ここで説明する方...
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著者は何も開示していません。
この研究は、NIHのRangaraju博士(NINDS K08 NS099474-1およびR01 NS114130-01A1)とRayaprolu博士(NIA F32AG064862)の支援を受けました。この研究は、エモリー統合コア施設(EICF)の1つであるエモリーフローサイトメトリーコア(EFCC)によって部分的に支援され、エモリー大学医学部によって助成されています。追加の支援は、NIH(UL1TR002378)のGeorgia Clinical & Translational Science Allianceによって提供されました。内容は著者の責任であり、必ずしもNIHの公式見解を反映しているわけではありません。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 10x ハンクの平衡塩溶液(10x HBSS) | ThermoFisher | 14065056 | 4°Cで保存 プロトコルに記載されているSIPの作成に使用 |
| 1x Hankの平衡塩溶液(1x HBSS) | ThermoFisher | 14175095 | |
| のプロトコルに記載されているように35%SIPの製造に使用https://www.sigmaaldrich.com/technical-documents/protocols/biology/western-blotting/buffers-recipes/10x-phosphate-buffered-saline.html 10xPBSを室温で保存します。10xPBS1部をMilliQ dH20の9部に希釈し、4°Cで保存して、新しい1xPBSを調製します。Cは使用前に1時間。冷蔵庫に入れる前に、1xPBSのpHが7.0であることを確認してください。 | |||
| 35%SIP | 20mLにするには、7mLのSIPと13mLの氷冷を1回使用します。HBSSです。さらに処理まで氷上に保ちます | ||
| APC-Cy7ラット抗CD11b | BD Pharmingen | 557657 | 4°で保存します。Cまたは使用中は氷の上に置いてください。光から身を隠す。フローサイトメトリー希釈 - 1:100 |
| FITC ラット抗マウス CD145 | BD Pharmingen | 553080 | 4 °Cで保存;Cまたは使用中は氷の上に置いてください。光から身を隠す。フローサイトメトリー希釈 - 1:100 |
| LIVE/DEAD Fixable Blue Dead Cell Stain Kit | ThermoFisher | L34961 | -20°Cで保存 染料のチューブ1本に50ulのDMSOを加え、完全にボルテックスし、最大速度で1分間遠心分離します。アリコートをLし、-20°Cで保存します。各実験に新鮮なアリコートを使用し、1:500の希釈でサンプルに加えます。 |
| OneComp eBeads 補正ビーズ | ThermoFisher | 01-1111-42 | 4°Cで保存;C、サンプルチューブに追加する前にチューブを完全にボルテックスし、使用中は氷の上に保ちます。 |
| PE-Cy7ラット抗マウスCD145 | BD Pharmingen | 552848 | 4 >Cまたは使用中は氷の上に置いてください。光から身を隠す。フローサイトメトリー希釈 - 1:100 |
| Percoll pH8.5-9.5 | Sigma | P1644 | °Cで保存します。10 mLのStandard Isotonic Percoll(SIP)を作成するには:9 mLの冷たいPercollと1 mLの冷たい10回使用します。HBSSです。 |
| フィコエリスリン結合マイクロスフェア | ThermoFisher | F13083 | 4°C;Cまたは使用中は氷の上に置いてください。 |
| β-アミロイド(1 - 42)、HiLyte Fluor 488 - 標識、ヒト | AnaSpec | AS-60479-01 | Abフィブリルの最終濃度は200µです。Mは使用前に希釈されます。-20°Cで保存し、各実験に新鮮な作業溶液を準備します。 |
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