新しいスケール生検法により、生きたゼブラフィッシュから急性リンパ芽球性白血病細胞を採取することが可能です。結果は野生型(WT)魚の鱗に豊富なリンパ球が存在し、急性リンパ芽球性白血病(ALL)の魚の鱗ではリンパ球が劇的に増加していることが示されました。この技術により、表皮の正常および悪性リンパ球の低侵襲研究が可能になります。
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新しいスケール生検法により、生きたゼブラフィッシュから急性リンパ芽球性白血病細胞を採取することが可能です。結果は野生型(WT)魚の鱗に豊富なリンパ球が存在し、急性リンパ芽球性白血病(ALL)の魚の鱗ではリンパ球が劇的に増加していることが示されました。この技術により、表皮の正常および悪性リンパ球の低侵襲研究が可能になります。
ゼブラフィッシュ(Danio rerio)はリンパ生成やリンパががんを研究する強力なモデルであり、ゼブラフィッシュと人間はB細胞やT細胞を含む類似の適応免疫システムを共有しています。リンパ芽細胞特異的ヒトMYC(hMYC)を発現する魚を含む、いくつかのD. rerio T細胞急性リンパ芽球白血病(T-ALL)モデルが記載されています。私たちは、rag2:hMYC魚もB細胞急性リンパ芽球性白血病(B-ALL)を発症し、これらをすべてのタイプの研究に有用であることを報告しました。ゼブラフィッシュALLモデルの制約は、ALLの連続サンプリングのための非致死的手法が存在しないことです。これに対処するため、私たちは生きたゼブラフィッシュからすべての細胞を採取する新しい「スケール生検」法を先駆けて開発しました。しかし、通常のゼブラフィッシュの鱗にどのリンパ球が存在するかについてはほとんど知られていません。したがって、正常な表皮リンパ球の同定を特定するために、rag2:hMYCを欠くリンパ球標識トランスジェニック系統に対してスケール生検を行いました。従来の顕微鏡と共焦点顕微鏡を用いて鱗片を解析し、豊富な表皮リンパ球を明らかにしました。また、魚の鱗をT-およびB-ALLで解析し、多くのスケールでALL細胞の合流シートにリンパ球が著しく増加していることが示されました。次に蛍光活性化細胞選別(FACS)を用いて、非悪性および全てのリンパ球をスケールから精製し、生前外研究を行いました。同じ魚のスケールや他の組織からのすべての細胞のフローサイトメトリーおよび発現解析では、スケールの全細胞の遺伝子発現が他のすべての細胞と類似していることが示されました。また、スケールごとに精製可能な正常なT、B、T-ALL、B-ALLの細胞数も定量化しました。全体として、スケール生検はゼブラフィッシュの表皮リンパ球を非致死的かつ低侵襲で研究し、悪性サンプルの分析を含む生外研究を可能にします。
哺乳類の皮膚のバリア機能と免疫における役割が確立されています。1,2,3。哺乳類のリンパ球は皮膚免疫に寄与し、表皮には細胞傷害性T細胞が存在し、真皮にはB、T、自然殺人(NK)細胞が存在します。ゼブラフィッシュはこれらのリンパ球を持ち、表面免疫グロブリン、T細胞受容体、主要組織適合複合体(MHC)受容体、サイトカインおよびその受容体、その他の免疫分子を持ち、哺乳類の免疫学的特徴の多くを共有しています。6,7,8,9。最近のゼブラフィッシュの皮膚とスケールの研究では、上皮T細胞およびB細胞を含むさまざまな皮膚リンパ球集団が示されており、T細胞輸送と抗原監視を促進するリンパネットワークが存在することが示されました。硬骨魚類と哺乳類のリンパ球の類似点により、D. rerioはリンパ生成、リンパ球機能、急性リンパ芽球性白血病(ALL)を含むリンパ病理を研究する強力な生体内モデルとなっています。
私たちの先行研究では、T-系統とB-系統のALL(T-ALL、B-ALL)は共にトランスジェニック のrag2:hMYC ゼブラフィッシュに生じることを示し、この系統はALLタイプ13、15、21、22の両方を研究するのに有用です。特に縦断的発現研究や薬物試験研究において、 D. rerio ALLモデルの大きな制約は、個々の動物から連続的にALLサンプルを採取する方法が不足していることです。従来の方法、例えば後眼窩血液採取は、 D. rerio の小型化により連続血液採取が難しいため技術的に困難でした。そのため、多くの研究者はゼブラフィッシュを安楽死させてすべての細胞を得ます。これは実験室や多くの分野で一般的な慣行ですが、生きた動物での縦断実験を行うことは不可能です。これを克服するために、最近、非致死性スケール生検戦略10を用いて採取したゼブラフィッシュスケール中の上皮性TおよびBリンパ球を記載しました。別の最近の研究では、ゼブラフィッシュの表面やその近く、隣接する鱗12の間にT細胞の貯蔵庫が存在することが示されました。 D. rerio は数百枚の鱗を抱えており、除去後数日で急速に再生します。これらの発見と特徴は、ゼブラフィッシュの鱗が安楽死を必要としないリンパ球の供給源であることを示し、生きた魚の縦断研究を可能にします。
ここでは、リンパ球特異的蛍光色素マーカーを持つ魚からゼブラフィッシュ表皮リンパ球を採取するスケール生検法(ALL有無にかかわらず)について説明します。T系統細胞の研究には、確立されたlck:GFP魚と類似のlck:mCherry系統を用いました。両細胞はT細胞とT-ALL細胞10,13,15,20を標識します。B系統細胞の研究にあたり、蛍光標識されたBおよびB-ALL細胞10,13,17を用いたcd79a:GFPおよびcd79b:GFPのトランスジェニック魚を使用しました。これらの各ラインは蛍光顕微鏡およびフローサイトメトリー細胞選別による可視化を可能にします。13。生検後の鱗を調べ、鱗でリンパ球の高解像度画像を作成し、qRT-PCRによる表皮リンパ球遺伝子発現の特定、同一魚類の他のリンパ組織のリンパ球との比較、およびフローサイトメトリー/蛍光活性化細胞選別による鱗ごとのリンパ球の定量化を行いました。まとめると、このプロトコルは、実験シーケンスの複数の時間点にわたって個体を縦方向にサンプリングするなど、生きたゼブラフィッシュからリンパ球を採取するシンプルかつ実用的な方法を説明しています。この方法は、ゼブラフィッシュのリンパ球生物学、白血病の進行、薬物反応、または個々のゼブラフィッシュの繰り返しサンプリングを必要とするその他の縦断的実験設計を研究することを目的としています。私たちは蛍光標識リンパ球集団を持つ成体トランスジェニックゼブラフィッシュを用いてプロトコルを開発し、蛍光顕微鏡、フローサイトメトリー/蛍光活性化細胞選別、RNA発現解析、その他生存可能なリンパ球を必要とする生前外研究など、後続的な応用のために検証しました。
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すべての動物処置は、オクラホマ大学健康科学センターの動物ケア・使用委員会(プロトコル24-028-EAHおよび25-068-EACHIR)によって承認されました。本プロトコルは、生きたゼブラフィッシュの鱗から正常および/または悪性リンパ球を分離・解析する方法を提示し、これらの手法の目的、実行方法、原理について詳細を説明します。
注意:MS-222は有害な化学麻酔薬であり、実験室用手袋、眼保護具、実験用コートなどの適切な個人用防護具(PPE)を併用して取り扱う必要があります。MS-222溶液は、機関の化学廃棄物ガイドラインに従って処分してください。針や鉗子の扱いには鋭いけがを防ぐために注意してください。すべての生物サンプルを潜在的に生物有害とみなし、廃棄物は機関のバイオセーフティ手順に従って処分してください。
1. 選別媒体の準備
2. ゼブラフィッシュ麻酔、蛍光顕微鏡スクリーニングおよび画像診断
3. スケールの収集と準備
4. 細胞解離とろ過
5. フローサイトメトリ分析
6. 蛍光活性化細胞の選別
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上記の手順に従い、成体のゼブラフィッシュに対して顕微鏡検査で蛍光リンパ球または全てのリンパ球を麻酔・スクリーニングしました。野生型(WT) lck:GFP 魚は主に胸腺領域で蛍光を示し、 cd79b:GFP 魚は頭部・鰓領域で蛍光を示し、これは先行の観察10 (図1A、左)と一致しています。対照的に、二重遺伝子移行 RAG2:hMYC;lck:GFP/lck:mチェリー 魚にT-ALLを伴い、 rag2:hMYC + cd79b:GFP 魚にB-ALLを伴い、全身に明るい散布性蛍光を示し(図1A右)、生検に多くの高蛍光スケールを提供しました。
除去後も鱗はそのままで、表皮組織が表面に付着したままでした。従来の共焦点スケール画像では、WT
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本プロトコルは、非悪性リンパ球および急性リンパ芽球(ALL)を含むゼブラフィッシュ表皮リンパ球を採取するための非致死性スケール生検法を記述しています。ゼブラフィッシュはリンパ生成やリンパ状悪性腫瘍の確立されたモデルですが、リンパ球を得る方法の多くは安楽死と組織剥離を必要とし、単一動物の縦断研究は妨げられています。スケールは豊富なリンパ球を含む実験的に利用可能な上皮区画を提供し、成体のゼブラフィッシュは除去後に急速に再生する数百枚の鱗を持つため、繰り返し採取可能です。したがって、スケール生検は、リンパ球(白血病負担など)を連続的にモニタリングし、単細胞懸濁液を生成して実験動物を安楽死させることなく下流試...
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著者には金銭的な利益相反はありません。
本プロジェクトへのご協力をいただいたアミーラ・ハサン(M.B.B.S., Ph.D.)とブラシェ・ウッド氏に感謝いたします。研究はOUHSCステファンソンがんセンターパイロット助成プログラム、オクラホマ成人幹細胞研究センター(OCASCR)、プレスビテリアン健康財団チームサイエンスおよびシード助成プログラム、W.J.ジョーンズファミリー財団の支援を受けました。OUHSCステファンソンがんセンター分子生物学・細胞計測研究コアによるFACS(FACS)は、NCIがんセンター支援助成金P30 CA225520によって資金提供されました。本研究はアメリカがん協会(ACS-POST-BACC-23-1156971-01-DPBACC)の資金の一部で支援されました。イマン・オーウェンズはACSのポストバカロレア「STRONG」プログラムの奨学生です。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 試薬 & 消耗品: | |||
| Tricaine methanesulfonate (MS-222) | Sigma-Aldrich | E10521 | 麻酔剤 |
| RPMI 1640 medium | ThermoFisher | 11875093 | リンパ球の生存率のための培地 |
| Fetal Bovine Serum | Sigma-Aldrich | F2442 | 細胞の生存率のために |
| Penicillin-Streptomycin | ThermoFisher | 15140122 | 細菌汚染を制限 |
| 70% ethanol | ThermoScientific | T038181000 | フォーセプスを滅菌するために |
| CellPro 1x PBS | VWR | 104027-280 | 無菌水で0.9xに希釈 |
| Propidium Iodide | Invitrogen | P1304MMP | フロー/FACSによる生死細胞の識別 |
| Cut Goods Misc-Pn; Size: 12 x 12 IN. 35um filter paper Lab Pak 03-35/16 | Sefar | 細胞選別用 参考文献: Burroughs-Garcia, J., Hasan, A., Park, G., Borga, C., Frazer, J. K. Isolating malignant and non-malignant b cells from lck:Egfp zebrafish. J Vis Exp. 10.3791/59191 (144), (2019). | |
| フィルターペーパーの代替品:EASYStrainer Cell Sieves, Greiner Bio-One | Greiner | 89508-342 | 細胞選別用 |
| Eppendorf® Flex-Tubes® Microtubes, 1.5 ml | Eppendorf® | 20901-551 | 細胞選別用マイクロ遠心チューブ |
| UltiCare VetRx U-100 Insulin Syringes 3/10cc 31G x 5/16" Half Unit Marking | UltiCare | 9436 | スケール生検用 |
| 100 x 25 mm Deep Petri Dish | USA Scientific | 8609-0625 | スケール生検用 |
| Bel-Art® Disposable Pestles | Bel-Art® | BAF199230001 | スケール解離用 |
| E-Z Pik 6-Piece Tweezer Set | Aven | 18480EZ | スケール生検用 |
| Corning® microscope slides, frosted one side, one end | Sigma-Aldrich | CLS294875X25 | イメージング用 |
| Cover glasses | Sigma-Aldrich | C8181 | イメージング用 |
| SlowFade™ Glass Soft-set Antifade Mountant, with DAPI | ThermoFisher | S36920 | スケールをスライドに取り付けるため |
| RNeasy Mini Kit | Qiagen | 74104 | RNA抽出用 |
| 機器: | |||
| Nikon AZ100 マイクロスコープとDS-Qi1MCカメラ | Nikon | 蛍光顕微鏡 & カメラ | |
| CFX96 Touch-PCR System | Bio-Rad | 3600037 | |
| CytoFLEX | Beckman-Coulter | フローサイトメトリー分析 | |
| Leica SP8 | Leica | 共焦点顕微鏡 | |
| ソフトウェア: | |||
| Kaluza Analysis software version 2.1 | Beckman-Coulter | フローサイトメトリー分析 参考文献: https://www.beckman.com/flow-cytometry/software/kaluza/downloads | |
| LAS-Xソフトウェアバージョン3.7.4.23463 | Leica | 共焦点顕微鏡 参考文献: https://www.leica-microsystems.com/products/microscope-software/p/leica-las-x-ls/downloads/ |
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