대퇴골 내 주사는 세포를 골수강에 직접 배치하여 소수의 조혈모세포 및 전구세포(HSPC)를 생착할 수 있습니다. 여기에서는 면역 결핍 마우스에 인간 HSPC를 대퇴골 내 주사하는 실험 프로토콜에 대해 설명합니다.
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대퇴골 내 주사는 세포를 골수강에 직접 배치하여 소수의 조혈모세포 및 전구세포(HSPC)를 생착할 수 있습니다. 여기에서는 면역 결핍 마우스에 인간 HSPC를 대퇴골 내 주사하는 실험 프로토콜에 대해 설명합니다.
조혈모세포(HSC)는 모든 유형의 혈액 세포를 평생 생산할 수 있는 능력으로 정의됩니다. 이는 HSC를 포함하는 세포 집단을 합성 유전자 또는 면역 저하 마우스에 이식하여 운영상 테스트됩니다. 그런 다음 이식편의 크기와 다중 계통 조성을 일반적으로 유세포 분석을 통해 시간이 지남에 따라 측정합니다. 전통적으로 HSC를 함유한 개체군이 동물의 순환에 주입된 후 HSC는 골수의 본거지로 이동하여 머물고 혈액 생산을 시작합니다. 또는 HSC 및/또는 전구 세포(HSPC)를 골수강에 직접 배치할 수 있습니다.
이 논문은 면역 결핍 마우스에 인간 HSPC를 대퇴골내 주사하기 위한 프로토콜을 설명합니다. 요컨대, 미리 조절된 쥐를 마취하고 바늘을 사용하여 무릎을 통해 대퇴골에 작은 구멍을 뚫습니다. 더 작은 인슐린 바늘을 사용하여 세포는 첫 번째 바늘에 의해 생성된 동일한 도관에 직접 주입됩니다. 이 이식 방법은 마우스 또는 인간 세포를 기증 세포로 사용하여 다양한 실험 설계에 적용할 수 있습니다. 이종 이식에 가장 널리 사용되어 왔는데, 이러한 맥락에서 정맥 주사에 비해 향상된 생착을 제공하는 것으로 생각되어 통계적 검정력을 향상시키고 사용할 마우스의 수를 줄일 수 있기 때문입니다.
혈액은 인체에서 재생률이 가장 높은 곳 중 하나로, 성인 골수에서 하루에 1 × 1012 개의 세포를 생산한다1. 조혈모세포(HSC)는 조혈 과정을 통해 일생 동안 혈액 생성을 보장하며, 모든 유형의 혈액 세포를 생산하는 동시에 스스로를 유지(자가 재생)할 수 있는 능력으로 정의됩니다. 역사적으로 HSC의 기능을 테스트하기 위한 황금 표준은 항상 이식에 의존해 왔으며, 장기적으로(일반적으로 최소 20주로 정의됨) 마우스의 모든 혈통을 재구성할 수 있는 기증자 집단의 능력을 테스트했습니다2. 수십 년에 걸친 대규모 기능 연구는 HSC 구획이 계통 출력과 장기 재구성 모두에서 이질적이라는 것을 입증했습니다. 조혈을 연구하기 위한 툴킷은 체외 단세포 기능 분석, 단세포 오믹스 접근법 및 계통 추적을 포함한 많은 새로운 기술과 함께 수년에 걸쳐 상당히 확장되었습니다3. 후자는 HSC와 다능 전구 세포의 기여도가 자연 조혈과 이식에 의해 부과되는 스트레스 하에서 크게 다르다는 것을 결정적으로 입증했습니다. 이러한 모든 기법은 이식 분석을 보완하며, 이는 HSC의 장기적인 재증식 능력을 평가하는 데 여전히 중요합니다. 인간 조혈 연구의 맥락에서 이종 이식은 전체 유기체 환경에서 자가 재생을 실험적으로 평가할 수 있는 유일한 방법을 제공합니다.
HSC의 이종 이식은 일반적으로 면역력이 저하된 마우스에 세포를 정맥 주사하여 수행됩니다. 그러나 HSC는 드물며4 HSC가 포함된 인체 샘플에 대한 접근은 제한적입니다. 2003년, 존 딕(John Dick) 연구진은 Lin−CD34+ 제대혈(CB) 세포를 이용한 골수 흡인 및 대퇴 내 주입된 비만 당뇨병/중증 복합 면역결핍증(NOD-SCID) 마우스에 대한 프로토콜을 채택했다5. 우리가 아는 한, 장기 및 연속 이식 결과에서 정맥 주사와 대퇴 내 주사의 공식적인 비교는 보고된 적이 없습니다. 그러나, 정맥 주사와 직접 비교했을 때, 대퇴골 내 주사는 적어도 단기적으로는 동일한 수의 이식된 세포6로 더 큰 이식편 크기를 제공한다. 또한, 훨씬 적은 수의 조혈모세포 및 전구세포(HSPC)를 이식하여 생착을 감지할 수 있습니다. 이는 대퇴골 내 전달이 HSC가 골수의 본거지로 이동해야 할 필요성을 우회하기 때문인 것으로 생각되며, 이종이식 맥락에서 여러 수용체와 사이토카인에 대한 종간 반응성이 부족하여 제한되고 있습니다. 대퇴골 내 주사를 통해 Notta와 동료들은 단일 인간 HSC7을 처음으로 이식했지만, 그들의 방법에 설명된 대로 추가 고려 사항이 필요합니다. HSPC의 대퇴골 내 분만에도 한계가 있습니다. 주사 자체는 골수의 일부를 파괴하고 파괴하므로 HSC와 골수 미세환경 간의 누화 연구에는 적합하지 않습니다. 또한, 최대 세포 수는 해당 골강의 부피에 의해 제한되며 일부 응용 분야에서는 너무 적을 수 있습니다. 모든 기법과 마찬가지로, 특정 실험에서의 적용은 장점/단점 및 제기되는 질문에 따라 평가되어야 합니다. 이종 이식의 맥락에서, 실험의 목적이 미세 환경에 대한 평가 없이 적은 수의 인간 HSPC의 생착을 테스트하는 것이라면 일반적으로 정맥 주사보다 대퇴골 내 전달이 선호됩니다.
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여기에 제시된 모든 동물 연구는 1986년 동물(과학적 절차)법 개정 규정 2012를 준수하며 케임브리지 대학교 동물 복지 및 윤리 검토 기관(AWERB)의 윤리 검토 및 승인 후 수행되었습니다. 여성 끄덕임. 12주에서 16주(~21-30g) 사이의 생후 12주에서 16주(~21-30g) 된 Cg-PrkdcscidIl2rgtm1Wjl/SzJ(NSG) 마우스를 사내에서 사육하고 Specific-Pathogen-Free 동물 시설에서 관리하여 대퇴골 내 주사에 사용했습니다. Cambridgeshire Local Research Ethics Committee(18/EE/0199)에서 승인한 규제 절차에 따라 Cambridge Blood and Stem Cell Biobank(CBSB)의 사전 동의 후 건강한 기증자로부터 비식별화된 CB 샘플을 수집했습니다.
1. 마우스의 준비
2. 세포의 준비
참고: 이러한 주입의 경우 신선 또는 냉동 샘플의 세포를 사용할 수 있습니다. 세포의 특정 부분집단은 유세포 분석으로 분류할 수 있습니다. 대안적으로, 이식 전에 원하는 조건에서 세포를 배양할 수 있습니다. 표시된 실험을 위해 냉동 CB CD34+ 세포를 사용하고 있습니다.
3. 동물 시설에서 대퇴골 내 주사를 위한 준비
4. 대퇴 내 주사
5. 주사 후 관리
6. 데이터 분석
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대퇴 내 주입 세포의 생착은 실험 설계에 따라 24시간부터 언제든지 평가할 수 있습니다. 종료 시점에는 IF, BM, PB 및 비장이 수집될 수 있습니다. 이를 처리할 수 있으며 유세포 분석을 통해 생착 수준을 평가할 수 있습니다. 낮은 수준에서도 인간 생착을 강력하게 부르기 위해 인간 CD45에 대한 두 가지 뚜렷한 항체(클론 HI30 및 클론 2D1)로 염색했습니다. 두 항체(CD45++)에 모두 양성인 세포만 인간 유래로 간주되었습니다. 생착 임계값은 (% CD45++ + % GlyA+) ≥ 0.01%로 설정되었으며 두 게이트에서 최소 30개의 세포가 기록되었습니다(그림 1)7,8. 주입된 뼈가 아닌 다른 뼈로 인간 세포의 이동은 일반적으로 지연됩니다. 따라서 8주 전에 뼈를 채취하면 IF의 생착률이 BM보다...
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대퇴골 내 주사는 소수의 HSPC만 사용할 수 있는 경우 이종 이식에 유용한 도구로, 정맥 주사에 비해 향상된 생착을 제공합니다. 그러나 이 기술에는 손재주와 훈련이 필요합니다. 연습할 때는 올바른 체중 범위의 신선한 시체(아래 참조)를 사용하고 유색 염료(예: 트리판 블루)를 주입하여 해부 시 주사가 대퇴골로 들어갔고 대퇴골에만 국한되었는지 명확하게 알 수 있도록 하는 것이 좋습니다(근육에서 염료가 관찰되지 않아야 함). 이 절차에는 두 가지 중요한 단계가 있습니다: 도관에 두 번째 바늘의 올바른 삽입을 배치하고 느끼는 것입니다. 포지셔닝을 위해 여기에서 방법을 권장하지만 마우스 다리를 가장 편안하고 재현성 있게 유지하는 방법을 최적화하는 것은 개인의 몫입니다. 예를 들어, 우리 팀의 구성원은 다리를 몸 전체에서 고정하는 것을 선호합니다. 어떤 상황에서도 핵심은 다리와 대퇴골이 안전하다는 것입니다. 두 번째 바늘이 대퇴골에 올바르게 삽입되었는지 확인하기 위해 설명된 ...
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저자는 이해 상충이 없음을 선언합니다.
저자는 이 방법에 대한 이전 작업에 대해 John Dick 박사와 교육을 제공한 Monica Doedens 그룹을 인정합니다. 우리는 Cambridge Blood and Stem Cell Biobank (CBSB), 특히 제대혈 샘플에 동의하고 수집 한 Joanna Baxter 박사와 CBSB 간호사 팀에 감사드립니다. 우리의 샘플 기증자; University Biomedical Service, 특히 Nicolas Lumley와 The Anne McLaren Building의 직원이 마우스 균주의 유지 관리 및 생체 내 실험 지원을 제공합니다. 원고 편집을 담당한 Shaaezmeen Basheer.
E.L.은 웰컴 트러스트(Wellcome Trust)와 왕립 학회(Royal Society)(107630/Z/15/A)가 공동으로 자금을 지원하는 Sir Henry Dale Fellowship의 자금 지원을 받습니다. L.M.은 Sofinter - HR Welfare Program의 지원을 받습니다. 이 연구는 웰컴 트러스트(Wellcome Trust, 203151/Z/16/Z, 203151/A/16/Z, 215116/Z/18/Z)와 UKRI 의학연구위원회(UKRI Medical Research Council, MC_PC_17230)의 전액 또는 일부를 지원받았다. 오픈 액세스를 위해, 저자는 이 제출물로 인해 발생하는 모든 저자 수락 원고 버전에 CC BY 공개 저작권 라이선스를 적용했습니다.
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 0.5 mL 인슐린 주사기와 29 G x 12.7 mm 바늘 | BD | 324892 | |
| 1 mL 인슐린 주사기와 29 G x 0.5" 바늘 | BD | 324827 | |
| 1.5 mL 튜브 | Fisherbrand | 509-GRD-PFB | |
| 3 mL 주사기 | HENKE SASS WOLF GMBH | 4020.000V0 | |
| 5 mL 라운드 바닥 폴리스티렌 시험관 셀 스트레이너 캡 12 x 75 mm | Falcon | 352235 | FACS 튜브 |
| 5 mL 라운드 바닥 폴리스티렌 시험관 스냅 캡 12 x 75 mm | Falcon | 352058 | FACS 튜브 |
| 27 G 1/2" 바늘 | BD | ||
| 40 &마이크로; 50 mL 튜브용 m 세포 여과기 | Greiner Bio-one | 542040 | |
| 50 mL 튜브 | Sarstedt Ltd | 62.547.254 | |
| 96 웰 라운드 바닥 플레이트 | Falcon | 351177 | |
| 알코올 면봉 | VITREX MEDICAL A/S | ||
| BD LSR Fortessa X-20 세포 분석기 | 유세포 분석기 | ||
| Buphrenorphine | Animalcare | XVD190 | |
| CD14/PECy7 (클론 M5E2) | 바이오레전 | 드 301814 | 1/1000 |
| CD19/Alexa 700 (클론 HIB19) | 바이오레전 | 302226 | 1/300 |
| CD19/FITC(클론 HIB19) | 바이오레전 | 드 302206 | 1/200 |
| CD3/APCCy7 ( 클론 HIT3a) | 바이오레전 | 300318 | 1/100 |
| CD33/APC (클론 P67.6) | BD | 345800 | 1/200 |
| CD45/BV510 (클론 HI30) | 바이오레전 | 304036 | 1/500 |
| CD45/PECy5 (클론 2D1) | 바이오레전 | 368526 | 1/300 |
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| Isoflurane (IsoFlo 100% w/w 흡입 증기, 액체) | 조에티스 | 115095 | |
| 마이크로베트 300 리튬 헤파린 LH, 300 &마이크로; L | Sarstedt Ltd | 20.1309 | 마우스 채혈 튜브 |
| NOD. Cg-PrkdcscidIl2rgtm1Wjl/SzJ (NSG) 마우스 | 찰스 리버 | ||
| Pancoll human, 밀도: 1.077 g/mL | PAN-Biotech | P04-60500 | |
| Penicillin-Streptomycin | Gibco | 15140122 | |
| 인산염 완충 식염수(PBS) | Gibco | 14190169 |
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