이 프로토콜은 류마티스 관절염 환자의 유활 조직에서 고순도 일차 섬유아세포 유사 시노비오사이트(FLS)를 분리하고 식별하여 신뢰할 수 있는 질병 모델링 및 약물 선별 방법을 설명합니다.
이 프로토콜은 류마티스 관절염 환자의 유활 조직에서 고순도 일차 섬유아세포 유사 시노비오사이트(FLS)를 분리하고 식별하여 신뢰할 수 있는 질병 모델링 및 약물 선별 방법을 설명합니다.
류마티스 관절염(RA)은 주요 병리학적 특징으로 놀이막 과형성과 진행성 관절 파괴를 특징으로 하는 만성 자가면역 염증 질환입니다. 섬유아세포 유사 접피세포(FLS)는 RA 발병 기전에서 핵심적인 세포 구성 요소로 인식되며, 공격적이고 종양과 유사한 행동으로 연골과 뼈 파괴를 매개합니다. 류마티스 관절염 섬유아세포 유사 시노비오사이트(RA-FLS)의 분리 및 정제는 질병 기전 조사와 잠재적 치료제 평가에 중요한 도구입니다. 여기서는 RA 환자의 무릎 치환술 중 절제된 활막 조직 샘플에서 원발성 인간 RA-FLS를 분리, 배양, 기능적으로 검증하는 포괄적인 프로토콜을 제시합니다. 이 방법은 신선한 활막 조직을 활용하고, 트립신과 콜라겐제 II형을 이용한 순차적인 효소 소화 과정을 사용하여 조직 기질에서 RA-FLS를 극대화합니다. 마지막으로, 세포 식별은 비멘틴 면역형광과 유동세포검사를 통해 이루어지며, TNF-α 유도 증식에 대한 기능적 평가를 보완합니다. 이 프로토콜은 특정 표현형 특성과 염증 반응성을 가진 고순도 RA-FLS 배양을 획득할 수 있게 하여, 연구자들이 약물 스크리닝, 기전 연구, 조직 공학 응용에 적합한 단기 배양 환자 유래 RA-FLS를 신뢰성 있게 얻을 수 있는 방법을 제공합니다.
류마티스 관절염(RA)은 말초 관절의 대칭적 다발성 관절염을 특징으로 하는 만성 자가면역 염증 질환으로, 전 세계적으로 약 0.5%-1%의 유병률을 가지고 있으며, 다양한 전신 및 관절 외 합병증을 유발할 가능성이 있습니다. 1,2,3,4,5. RA의 핵심 병리적 특징은 자가면역 반응에 의해 매개되는 만성 두막염으로, 이는 관절 연골과 연골하 골을 침식하는 침습성 판누스 조직의 형성으로 이어집니다. 이 중 활막염은 RA의 가장 초기이자 중심적인 병리학적 특징을 대표합니다. 섬유아세포 유사 시노비오사이트(FLS)는 유세포의 주된 거주 세포로서, 유활 염증과 골 파괴를 모두 조율하는 데 핵심적인 역할을 합니다 8,9. 류마티스 관절염의 방활 염증 반응 동안, 류마티스 관절염 섬유아세포 유사 시노구(RA-FLS)는 정상적인 '조절적' 표현형을 잃고 대신 '염증 촉진' 프로필을 보입니다10. 이 변화는 염증성 사이토카인의 대량 생산을 초래하며, 이는 관련 에너지 대사 경로를 활성화하여 세포 증식을 증가시키고 11,12,13의 활막 염증 연쇄 반응을 더욱 증폭시킵니다. 동시에 RA-FLS는 대식세포, T 세포, B 세포 등 다른 면역 세포와 상호작용하여 지속적인 만성 염증 상태를 유지합니다14,15. 더 나아가 RA-FLS는 향상된 이동 능력, 침습성, 통제되지 않은 증식, 세포자멸사 저항성 등 암과 유사한 특성을 보이며, 연골과 뼈 침식 과정에 적극적으로 관여합니다16.
최근 몇 년간 FLS는 RA와 같은 관절염 질환 연구를 위한 시험관 내 모델로 널리 활용되고 있으며, 이는 부분적으로 현재 1차 약물치료의 한계에 의해 촉진된 추세입니다17, 18, 19. 이들은 2D 배양, 3D 모델, 장기 온 칩 시스템에서 질병 기전 조사, 치료 표적 검증, 약물 스크리닝수행에 사용됩니다. 더 나아가, RAFLS는 DMARDs 반응을 예측하기 위한 환자 유래 유래 오가노이드를 포함한 첨단 응용의 기초 역할을 합니다; RA 진행에서 유전자 기능을 연구하기 위한 CRISPR/Cas9 유전자 편집; 기능적 활막 조직 이식편24, 25, 26을 위한 세포 공급원으로도 활용됩니다.
류마티스 관절염 환자의 접막 조직에서 단기 배양된 RA-FLS를 얻는 것은 많은 실험의 초기 단계입니다. FLS 세포주와 비교할 때, 단기 배양된 환자 유래 RA-FLS는 환자 간 이질성과 질병 특이적 특성을 유지하여 질병 관련 전사 인자와 경로 조절 차이를 보다 진정성 있게 표현할 수 있습니다. 따라서 세포 수율, 성장 속도, 기능 성능은 연령, 질병 기간, 약물 이력, 질병 활동 등 환자 특이적 요인에 의해 영향을 받을 수 있어 배치 간 변동성이 어느 정도 발생할 수 있습니다. 따라서 연구자들은 사용 전에 조직원의 임상적 배경을 평가하고, 초기 통과(P3-P7) 내에서 실험을 수행하여 세포의 표현형 안정성을 유지해야 합니다.
이 연구는 무릎 滑막 조직에서 RA-FLS를 추출하고 식별하는 간소화된 프로토콜을 상세히 설명합니다. 이 방법은 순차적인 효소 소화(트립신 후 타입 II 콜라겐제)와 부드러운 기계적 해리를 결합하여 사용합니다. 이러한 최적화된 다단계 효소 전략은 일반적으로 단일 효소 또는 비순차적 혼합효소 치료보다 더 우수한 성능을 보이며, 이는 세포 생존력과 표현형 27,28,29,30을 저해할 수 있습니다. 이에 비해 제시된 프로토콜은 고생존성, 고순도 RA-FLS의 보다 효율적이고 부드러운 분리를 가능하게 하여 세포 손상과 표현형 손실을 최소화하여 후속 기능 검사에 적합함을 보장합니다.
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이 연구는 중국-일본 우호병원에서 관절 치환 수술을 받는 류마티스 관절염 환자의 滑막 조직을 수집하였습니다. 모든 환자는 수술 전에 서면 동의서를 제공하였습니다. 수집된 정보와 생물학적 샘플은 환자의 프라이버시와 데이터 보안을 엄격히 보장하기 위해 취급되었습니다. 남아 있던 활막 조직 표본은 생물안전 규정에 따라 폐기되었습니다. 이 연구에서 류마티스 관절염 환자의 무릎관절 상활 조직 사용은 중일 우호병원 윤리위원회(승인 번호: 2025-KY-223)의 승인을 받았습니다. 시약과 사용된 장비는 재료표에 나열되어 있습니다.
1. 滑막 조직의 획득 및 준비
참고: 수술 중 얻은 滑막 조직은 0.9% 식염수 용액 또는 PBS가 채워진 멸균 용기에 보관하여 수술실에서 생물안전 캐비닛으로 옮길 때 오염을 방지하세요. 세균 또는 곰팡이 오염을 예방하고 이후 실험의 성공을 보장하기 위해 에탄올 침수 후 페니실린-스트렙토마이신 용액으로 세척하는 것이 중요합니다.
2. 활막 조직의 소화
참고: 트립신을 사용해 세포 접합부와 세포외 기질을 교란시켜 이후 분리를 진행하세요. II형 콜라게나제를 적용하여 세포외 기질 구조를 선택적으로 분해하여 세포가 기질에서 분리되도록 합니다. 유활 조직 박리에 필요한 모든 수술용 가위, 겸자, 세포 체는 사용 전에 오토클레이빙으로 멸균하세요. 소화 후 조직 조각은 느슨해지고 가장자리가 닳아 보이며, 배지는 약간 탁해질 수 있습니다. 소화되지 않은 조직은 여전히 조밀하고 불투명하게 유지됩니다.
3. 섬유아세포 유사 시노비오사이트의 분리 및 배양
참고: 모든 세포 배양 절차를 생물안전 캐비닛에서 멸균 조건에서 수행하며, 오염을 방지하기 위해 멸균 장갑을 착용하세요.
4. 비멘틴 면역형광 염색을 이용한 RA-FLS 식별
참고: 세포 세척에 사용되는 PBS 용액은 37°C에 설정된 물욕에서 미리 예열하세요. 이 절에서 지정한 모든 시약 부피는 48웰 플레이트 포맷에 맞게 표준화되어 있습니다. 다른 포맷의 플레이트를 사용할 때는 성장 면적에 비례하여 부피를 조정해야 합니다.
5. 유세포 측정을 이용한 RA-FLS 정량 및 순도 평가
참고: RA-FLS를 식별할 때 Vimentin과 CD90을 양성 마커로 사용하고, 면역 세포 오염을 배제하기 위해 음성 대조군으로는 CD68, CD14, CD11b를 적용하세요. 비멘틴은 주로 RA-FLS 세포질에 국한된 세포내 특이적 중간 필라멘트 단백질로 작용합니다. CD90은 RA-FLS에서 고도로 발현된 중요한 표면 표지자로서 면역 세포와 구별할 수 있게 합니다. CD68, CD14, CD11b는 대식세포, 단핵구, 골수세포에서 특이적으로 발현되지만, 면역 세포 오염을 배제하기 위한 음성 마커로 사용됩니다. 결합 특이성에 따라 세포 표면 마커에 플루오로크롬을 할당하고, 형광 채널 내 중복이 없도록 하세요. 예를 들어, 이 실험에서 CD90과 CD68은 동일한 형광색소를 공유합니다; 따라서 이들을 같은 원심분리기 튜브에 넣지 마세요. 비멘틴 항체로 배양하기 전에 고정제와 투과제를 첨가하여 세포막을 파괴합니다. 유세포계에 충분한 형광 채널이 있다면, CD90과 CD68과 같은 마커를 여러 채널에 할당하여 다색 동시 분석을 통해 검출 효율성과 정보 함량을 더욱 향상시킬 수 있습니다.
6. MTS 분석법을 이용한 TNF-α 유도 RA-FLS 증식 측정
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이 프로토콜을 사용하여 단기 배양 환자 유래 RA-FLS를 성공적으로 분리했습니다. 절차적 워크플로우의 개략도가 제공된다(그림 1). 광현미경 검사에서 RA-FLS는 주된 형태학적 표현형인 방추 모양의 불규칙한 다각형 세포를 보였다. 세포들은 광범위한 세포질 확장과 길쭉한 돌기로 나타났다. 세포 간 접촉 또는 겹치는 영역에서는 세포 경계가 다소 불분명하게 보였습니다. 대부분의 세포는 편광된 확장된 비교적 투명한 세포질을 보였습니다. 핵은 주로 타원형이거나 길쭉했으며, 대부분 세포 내 중앙 또는 편심 방향에 위치했다(그림 2A).
Vimentin에 대한 면역형광 염색 결과, 분리된 RA-FLS의 >98%가 강한 양성 발현을 보였으며, 특징적인 섬유형 세포골격 분포를 보였습니다(그...
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이 프로토콜은 RA 환자로부터 RA-FLS를 분리하고 단기 배양하는 재현 가능한 방법을 확립하며, 높은 세포 생존성, 특징적인 표현형, 특이적 표지 발현, 염증 자극에 대한 기능적 반응성을 통해 성공을 입증합니다.
중요한 단계와 기술적 고려사항
이 방법의 신뢰성은 여러 중요한 단계에 달려 있습니다. 첫째, 신선한 활막 조직은 획득 후 4-6시간 이내에 효소 소화를 받아야 합니다. 조직은 일시적으로 -80 °C에 저장할 수 있지만, 최적의 활막 세포 생존성을 보장하기 위해 저장 기간을 길게 유지해서는 안 됩니다31. 둘째, 초기 조직 처리 과정에서 지방 및 골 조직을 세밀하게 제거하는 것이 지방세포와 골세포의 오염을 막는 데 매우 중요하며, 이러한 오염은 이후 세포 배양의 특성을 변화시킬 수 있습니다. 셋째, 트립신과 콜라겐제 II형을 이용한 ...
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저자들은 이 작업에 이해 충돌이 없다고 보고하며, Figure 1 생성에 Figdraw를 사용하는 것이 플랫폼의 라이선스 조건을 준수하고 있음을 확인했습니다.
이 연구는 중국 국가자연과학기금(82074223호, 8207141673호)과 중앙정부 핵심 프로젝트인 가치 있는 중의학 자원의 지속 가능한 이용 확립(2060302호)의 지원을 받았습니다.
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| Alexa Fluor 488-접합 항토끼 IgG | 중산 징차오 생명공학 | ZF-0511 | |
| 0.25% 트립신-EDTA (1배) | 깁코 | 25200-072 | |
| 4% 파라포름알데히드 | 솔라비오 | P1110 | |
| 알렉사 플루어674 반인간 CD68 | 바이오레전드 | 562111 | |
| 동물 없는 차단 솔루션 | 세포 신호 전달 기술 | 15019 | |
| APC 대인간 CD90 | 바이오레전드 | 559869 | |
| BD FACSDiva Software 8.0.2 | BD 생명과학 | 657925 | |
| BD LSRFortessa | BD 생명과학 | 647177 | |
| BV605 항인간 CD11b | 비데겐트 | 563015 | |
| CellTiter 96 AQueous One Solution 세포 증식 분석법(MTS) | 프로메가 | G358A | |
| 콜라게나제 II | 솔라비오 | C8150 | |
| DAPI 함유 형광 마운팅 배지 | 중산 징차오 생명공학 | ZLI-9556 | |
| DAPI 함유 형광 마운팅 배지 | 중산 징차오 생명공학 | ZLI-9556 | |
| 둘벡코 변형 이글 미디엄(DMEM), 고혈당 | 하이클론 | SH30022.01 | |
| 태아 소 혈청-슈퍼파인 (FBS) | 상하이 중차오 신단 생명공학 유한회사. | ZQ0500 | |
| FITC 반인간 CD14 | 바이오레전드 | 325604 | |
| PBS, 1× (pH 7.4) 인산염 완충 식염수 | 서비스바이오 | G4202 | |
| 페니실린-스트렙토마이신 혼합액 (이중 항생제) 100회 이상 투여; | 상하이 중차오 신단 생명공학 유한회사. | CSP006 | |
| QuickBlock 범용 단백질 차단 및 항체 희석 완충제 | 비요타임 | P0270-500ml | |
| 재조합 인간 TNF-&α; | 페프로텍 | 300-01A | |
| 전사 인자 염색 버프 | e바이오사이언스 | 00-5523-00 | |
| 트리톤 X-100 | 솔라비오 | T8200 | |
| 트립신 용액 (EDTA 무첨가) | 베이징 라브직 테크놀로지 유한회사. | BL526A |
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