2018年5月8日
ここでマウスの萌芽期の開発中に造血幹細胞前駆体のクローンの解析手法を提案する.内皮細胞共培養と表現型特性と単一造血前駆細胞の生着を潜在的な特徴への移植胚大動脈性腺発生地域から単一セルの並べ替えインデックスを組み合わせています。
この方法の全体的な目標は、マウスの胚発生中のクローン造血幹細胞またはHSC前駆細胞の表現型特性と生着の可能性を特定することです。この方法は、胚発生におけるクローン性HSC前駆体のユニークな系統寄与に関する発生造血の分野における重要な質問に答えるのに役立ちます。この手法の主な利点は、造血性前駆体が単一細胞レベルで分析されることです。
これにより、希少なHSC前駆体を区別するユニークな表現型特性を同定することができます。まず、性交後9.5〜11.5日の間に胚から解剖した組織である大動脈-生殖腺-メソネフロス(AGM)を、10ミリリットルのPBSを含む15ミリリットルの円錐管に氷上に10%FBSを添加します。組織がチューブの底に落ち着いたら、上清を吸引し、すぐに0.25%コラゲナーゼ1ミリリットルをサンプルに加えます。
摂氏37度の水浴中で25分後、1ミリリットルのPBSとFBSで反応を停止し、1ミリリットルのピペットチップを使用して、単一細胞懸濁液が得られるまで組織を20〜30回回転させます。次に、さらに8ミリリットルのPBSとFBSで細胞を希釈し、遠心分離によって細胞を回収します。ペレットを500マイクロリットルのブロッキングバッファーに氷上で5分間再懸濁します。
次に、目的の抗体カクテルを500マイクロリットル追加します。氷上で15〜20分間インキュベートした後、細胞を8ミリリットルのPBSとFBSで洗浄し、ペレットを1ミリリットルの新鮮なPBSとFBSに再懸濁します。35マイクロメートルのセルストレーナーで細胞をろ過して5ミリリットルのチューブに入れ、さらに3ミリリットルのPBSとFBSでストレーナーを洗浄して、すべての細胞を回収し、細胞を再度遠心分離します。
次に、ペレットを500マイクロリットルのPBSとFBSに再懸濁し、細胞を氷上に置きます。シングルセルおよびインデックスソーティングモードでソーティング用のゲートを設定するには、少量の細胞をフローサイトメーターにロードし、取得を最低流量に設定します。前方散布図領域と側面散布図のプロットを開き、さまざまなサイズのセルが含まれるようにゲートを設定します。
前方散布図面積と前方散布図の幅のプロットと、横散布図の面積と側面散布図の幅のプロットを開き、各プロットにダブレットを除外するゲートを設定します。前方散布区対DAPIプロットを設定して、生細胞をゲートします。次に、抗血管内皮カドヘリンと抗内皮タンパク質C受容体プロットを作成し、血管内皮カドヘリン陽性および高内皮タンパク質C受容体発現細胞をゲートします。
大動脈-生殖腺-メソネフロス細胞をインデックスソーティングするには、AGM無血清培地とサイトカイン中のAGM内皮細胞で予備培養した96ウェルプレートをフローサイトメーターのプレートブロックに置き、実験サンプルをロードします。サンプル取得を開始し、96ウェルプレートの各ウェルにシングルセルをソーティングするために、インデックスソーティングシングルセルモードが選択されていることを確認します。1つの細胞をプレートの各ウェルに選別したら、プレートを摂氏37度、CO25%に設定した組織培養インキュベーターに最大7日間入れます。
共培養期間の終わりには、さまざまなサイズと形態の造血コロニーを倒立顕微鏡で100倍の倍率で視覚化できます。フローサイトメトリーでクローンを解析するには、マルチチャンネルピペットを使用して、内皮細胞を剥離することなく、造血細胞を内皮層から解離します。次に、100マイクロリットルの細胞を新しい96ウェルV底プレートの個々のウェルに移し、残りの100マイクロリットルの細胞を含む元の96ウェルプレートを組織培養インキュベーターに戻します。
V底プレートの細胞を遠心分離でペレット化し、プレートを反転させてフリックすることで上清を1回の高速動作で除去します。各ウェルのペレットを50マイクロリットルのブロッキングバッファーで摂氏4度に再懸濁します。5分後、目的の抗体カクテルを各ウェルに加え、摂氏4度で20分間インキュベートします。
インキュベーションの終わりに、各ウェルを200マイクロリットルのPBSとFBSで洗浄し、遠心分離の終わりにプレートをフリックして上清を捨てます。ペレットを50マイクロリットルのPBSとFBSに再懸濁し、標準的なフロー分析プロトコルに従って細胞を分析し、造血幹細胞電位を含むコロニーをスクリーニングします。フロー解析により造血幹細胞の表現型を有する細胞を含むウェルを選抜し、マルチチャンネルピペットを使用して元の共培養から残りの100マイクロリットルの細胞を再懸濁し、100マイクロリットルのPBSと2%FBSの4番目のレスキュー骨髄細胞に5回10を各ウェルに加えます。
各クローンを個々の致死放射線照射レシピエント動物に養子として移植した後、移植後定期的に生着動物から末梢血サンプルを採取する。長期の生着状態にあるクローンを同定するには、標準的なフロー解析プロトコルに従ってフローサイトメトリーでサンプルを解析します。その後、各クローンの表現型特性をその生着特性と相関させることができます。
造血前幹細胞は、血管内皮カドヘリン陽性と高レベルの内皮タンパク質C受容体発現によって濃縮できます。他の蛍光色素標識抗体で染色することで、インデックスソーティング中に各細胞について記録できる追加の表現型パラメーターの遡及的解析が可能になります。大動脈-生殖腺-中皮細胞共培養物へのインデックスソーティング後、個々のクローンは大動脈-生殖腺-中皮細胞層に統合され、クローンが丸まって造血クラスターを形成し始めます。
5〜7日間の共培養後、さまざまなサイズと形態のコロニーを検出できます。ここでは、共培養後に得られた4つの異なるコロニーが示されており、3つのコロニーは表現型の造血幹細胞と他のより分化した細胞タイプと異なる割合を示し、4番目のコロニーは造血幹細胞マーカー発現を持つ細胞を欠いています。クローン細胞子孫の養子移植により、レシピエントの末梢血の骨髄BおよびT細胞コンパートメントへのドナーの寄与に続く各クローンの長期的な多系統生着能力を経時的に評価することができます。
造血幹細胞の表現型を持つ細胞を含むコロニーのほとんどが長期の生着を達成しましたが、一部のクローンは時間の経過とともに生着を失うため、機能的な多系統の生着を確認するためには移植が必要です。その後、各クローンの機能的造血幹細胞電位を、そのクローンの元のインデックスソーティングパラメータに相関させて、その正確な表現型特性を特定することができます。この手順に続いて、in vitroでB細胞およびT細胞の発生をサポートする間質上の造血子孫の二次培養などの他の方法を実行して、個々の造血前駆体のリンパ球電位に関する追加の質問に答えることができます。
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この研究は、マウスの胚発生過程における造血幹細胞前駆体のクローン解析の方法論を提示します。この手法は、単一細胞のインデックスソーティングと内皮細胞共培養および移植を組み合わせて、これらの前駆体の表現型特性と移植能を評価します。
Understanding the phenotypic and functional properties of hematopoietic stem cell precursors is critical for de-risking target validation in regenerative medicine and immunotherapy pipelines. This methodology enables precise correlation of clonal precursor phenotypes with long-term engraftment potential, supporting predictive confidence in early discovery decisions. By resolving rare precursor contributions at single-cell resolution, it informs portfolio prioritization and mechanistic de-risking in hematopoietic lineage-directed therapeutic development.
The method integrates into the discovery continuum from early target validation through preclinical phenotyping, enabling data-driven advancement decisions based on clonal functional outputs.