이 프로토콜은 환자의 골수 및 말초혈 단핵세포에서 유래한 인간 조혈 줄기세포 및 전구세포의 분화를 유도하는 절차를 설명합니다. 이 검사법은 적혈구 및 골수계통 확립을 지원하는 반고체 배양지를 사용하며, 전임상 약물 특성화를 위한 재현 가능한 집락 분류를 위한 표준화된 지표를 통합합니다.
이 콘텐츠를 보려면 JoVE 구독이 필요합니다. 로그인하거나 오늘 무료 평가판을 시작하세요.
이 프로토콜은 환자의 골수 및 말초혈 단핵세포에서 유래한 인간 조혈 줄기세포 및 전구세포의 분화를 유도하는 절차를 설명합니다. 이 검사법은 적혈구 및 골수계통 확립을 지원하는 반고체 배양지를 사용하며, 전임상 약물 특성화를 위한 재현 가능한 집락 분류를 위한 표준화된 지표를 통합합니다.
콜로니 형성 단위(CFU) 검사법은 골수형성이상증후군(MDS)과 급성 골수성 백혈병(AML)을 포함한 혈액 질환을 연구하는 기초 기초입니다. 이 분석법은 반고체 배지를 사용하고, 정의된 사이토카인 조합을 보충하여 적혈구 및 골수체 전구세포의 3차원 성장과 계통별 특이적 분화를 지원합니다. 그러나 환자 유래 말초혈액 및 골수 샘플은 생존 능력 저하, 다루기 민감성 증가, 군락 성장 변동성 등으로 인해 기술적 어려움을 겪습니다. 더불어, 기존 군집 식별 및 계수 지침은 군체 크기와 계통 유형 정의에 상당한 변동성이 있어 연구 간 재현성이 제한되고 있습니다. 여기에 설명된 프로토콜은 MDS 및 AML 환자 샘플에서 분리된 조혈 줄기세포 및 전구세포의 성장과 분화에 최적화되어 있습니다. 프로토콜은 부드러운 세포 처리, 환자 표본의 멸균 처리, 최적화된 배양 조건, 그리고 환자 유래 세포에 맞춘 성장 기간을 강조합니다. 이 프로토콜은 환자 유래 샘플을 이용한 CFU 검사의 실용적인 틀을 제공하며, 혈액학 악성 종양 연구에서 일관된 콜로니 카운팅 및 분석을 위한 표준 지표를 확립합니다.
조혈은 골수 지위에 존재하는 조혈줄기세포(HSC)가 모든 성숙한 혈액 세포 계통을 생성하는 엄격하게 조절되는 과정입니다. 계층적 분화 과정을 통해 HSC는 다능 전구세포를 생성하며, 이들은 점차 적혈구, 골수계, 림프구 계통에 전념하다가 말단 성숙하여 기능하는 순환 혈액세포로 성장합니다. 이 과정은 골수 미세환경 내에서 조정된 신호전달과 내재적 전사 및 후생유전학적 조절 메커니즘에 의해 지배됩니다. 특히 HSC에서 유전적 또는 체세포 돌연변이가 축적되면서 이러한 조절 경로가 교란되면, 정상적인 분화가 저해되고 비정상 전구세포의 클론 확장을 초래할 수 있습니다. 이러한 변화는 궁극적으로 비효율적인 조혈과 세포감소증을 특징으로 하는 혈액학적 질환, 예를 들어 골수이형성 증후군(MDS)과 급성 골수성 백혈병(AML)을 초래할 수 있습니다.
콜로니 형성 단위(CFU) 분석법은 조혈 줄기세포 및 전구세포(HSPC)의 분화 가능성을 평가하기 위한 잘 확립된 시험관 내 기법입니다. 원래 조혈 전구세포 6,7,8의 증식 및 분화 능력을 측정하기 위한 단기 검사로 개발된 CFU 검사법은 이후 임상 및 실험혈액학 모두에서 널리 사용되는 도구가 되었습니다. 전임상 실험실 환경에서 이 분석법은 유전적 교란이나 후보 치료제가 조혈 분화에 미치는 영향을 평가하는 데 자주 사용됩니다. MDS 및 AML 연구 맥락에서 CFU 검사는 분자 및 유전적 변화가 환자 유래 골수 또는 말초혈액 세포의 분화 능력에 어떻게 영향을 미치는지 이해하기 위한 기능적 판독을 제공합니다.
CFU 분석은 혈통 특이적 확장과 분화를 지원하는 정의된 성장 인자를 보충한 메틸셀룰로오스 기반 반고체 배지에서 HSPC 배양하는 과정을 포함합니다. 이러한 조건에서 전구세포는 증식하여 분리된 집단을 형성하며, 이는 계통 동일성에 따라 형태학적으로 분류될 수 있습니다. 이 프로토콜에는 적혈구 및 골수계 분화에 최적화된 상업적으로 이용 가능한 메틸셀룰로오스 기반 반고체 배지를 사용합니다. 배지에는 인터루킨-3(IL-3), 인터루킨-6(IL-6), 줄기세포 인자(SCF), 에리트로포이에틴(EPO), 과립구 콜로니 자극인자(G-CSF), 그리고 그립적구-대식세포 콜로니 자극인자(GM-CSF) 등 사이토카인이 복합적으로 포함되어 있습니다. 이 인자들은 함께 콜로니 형성 단위 적혈구(CFU-E), 폭발 형성 단위 적혈구(BFU-E), 골수형 그립적구-대식세포 전구(CFU-GM), 그리고 과립구, 적혈구, 단핵구, 메가핵세포 전구(CFU-GEMM)와 같은 다능성 전구의 성장을 지원합니다10,11.
광범위한 용도에도 불구하고, 위에서 언급한 반고체 배지는 거대핵세포와 혈소판의 분화를 충분히 지지하지 못해 분화 능력이 제한적입니다. 이러한 용도에는 혈소판 성장인자를 포함한 보다 전문화된 제형이 더 적합하며; 하지만 이들은 해당 프로토콜의 범위 밖입니다. 전반적으로, 배지 제형의 신중한 선택과 형태학적 평가 및 유세포분석과 같은 후속 분석을 결합함으로써, 연구자들은 계통 약속과 분화 잠재력 분석을 통해 약물 민감도를 효과적으로 평가할 수 있습니다.
본 연구에서는 CFU 검사를 사용하여 재발/난치성 고위험 MDS 치료를 위한 복합 요법의 치료 잠재력을 조사합니다. 피리메타민은 톡소플라즈마증과 기생충성 말라리아 치료에 사용되는 임상적으로 승인된 항폴레이트제이며, 최근에는 항암제로 연구되고 있습니다 13,14,15. 최근 연구들은 피리메타민 치료가 신규 피리미딘 합성을 조절하는 주요 경로를 억제함으로써 작용할 수 있음을 입증했습니다16. 이 프로토콜에서는 CFU 검사를 사용하여 피리메타민의 단일 제제 치료법 및 현재 MDS 및 AML 치료의 1차 치료인 베네토클락스와의 병용 요법으로서의 임상 효능을 조사합니다17,18.
광범위한 유용성에도 불구하고, CFU 측정법은 여러 기술적 한계를 제시합니다. 군체 식별과 분류는 형태학적 기준에 크게 의존하며, 이는 관찰자 간과 연구 센터 간 변동성을 초래할 수 있습니다6, 19, 20, 21. 또한, MDS 또는 AML 환자에서 얻은 환자 샘플은 세포 생존력 저하, 취약성 증가, 이질성을 보여, 콜로니 형성과 후속 분석을 복잡하게 만들 수있습니다. 따라서 유세포분석을 포함한 추가 특성 분석을 위한 집락 준비는 세포 무결성을 유지하기 위해 신중한 취급이 필요할 수 있습니다. 군체 식별, 계수, 후속 분석에 대한 표준화된 절차의 부재는 연구 간 변동성을 더욱 증가시킵니다. 이러한 기술적 고려사항은 환자 유래 조혈 샘플에 최적화된 표준화된 절차의 필요성을 강조합니다.
이 프로토콜은 혈액학적 악성 환자의 원발성 골수 또는 말초혈 표본에서 유래한 단핵세포를 이용한 CFU 검사를 수행하는 최적화된 워크플로우를 제시합니다. 이 접근법은 민감한 환자 유래 세포를 다루는 실질적인 전략, 신뢰할 수 있는 배양 조건 확립, 그리고 군집 식별 및 정량을 위한 일관된 기준 구현에 중점을 둡니다. 상세한 방법론적 지침을 제공하고 재현 가능한 분석 관행을 강조함으로써, 본 프로토콜은 MDS 및 AML의 전임상 연구에서 조혈 분화 및 치료 반응의 신뢰성 평가를 촉진하는 것을 목표로 합니다.
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
이 연구는 알버트 아인슈타인 의과대학/몬테피오레 의료센터의 기관심의위원회(IEB) 승인 프로토콜인 "양성 및 악성 혈액 질환의 분자 생물학"(IRB 프로토콜 #200536)에 따라 바이오뱅크에서 얻은 식별 해제된 인간 생체 샘플을 활용합니다. 모든 절차는 기관 윤리 지침에 따라 진행되었습니다. 모든 시약과 장비는 재료표에 나열되어 있습니다.
1. 환자 유래 골수 또는 말초혈 단핵세포 제조
참고: 일반적인 환자 샘플 취급 지침에 따르면, 혈액 매개 병원체 노출로부터 개인 보호를 위해 전신 실험복과 찢어지지 않는 일회용 장갑을 착용하고, 실험실 세포 배양 후드 아래에서 작업할 것을 권장합니다. 환자 세포에 접촉하는 모든 피펫 팁과 혈청학적 피펫은 생물학적 폐기물에 버리기 전에 최소 30분 이상 표백제 용액에 담가야 합니다.
2. 약물 준비 및 치료 투여.
참고: 피리메타민은 동성 분말로 얻어지며, 100 mM 농도로 디메틸 설폭화물(DMSO)에서 내부에서 재구성됩니다; 알리코트는 −80°C에 저장됩니다. 베네토클락스는 DMSO에 미리 용해된 상태로 10 mM 농도로 구입하여 -20 °C에서 보관합니다. 이 실험에서는 베네토클락스와 피리메타민을 차량 대조군 DMSO 치료 조건과 병행하여 자유 흡수 를 통해 단일 용량으로 투여합니다.
주의: 피리메타민, 베네토클락스, DMSO는 생물학적 위험 물질입니다. 보닛 아래에서만 다루고, 개인 보호 장비를 착용하며, 각별히 조심해서 사용하세요.
3. 약물 처리 세포 현탁 플레이트.
4. 군체 영상 및 계수
참고: 이 프로토콜은 EVOS M7000 영상 시스템에서 검증된 매개변수를 설명합니다. 이러한 설정은 다른 플레이트 이미징 시스템과의 호환성을 위해 최적화되거나 조정되어야 할 수 있습니다.
5. 유세포분석을 통한 세포 채취 및 냉동 분석
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
그림 1은 환자 샘플 분리부터 집락 개수 및 집단 형태 분석까지의 집단 분석 과정을 보여줍니다. 그림 2 는 밝방야 현미경에서 군집 이미징의 주요 설정을 보여줍니다. 그림 3과 그림 4 는 플레이트 이식 13일 후 단일 환자 유래 샘플에서 집락 형성의 대표적인 이미지를 보여줍니다. 그림 3에서는 집단이 자동 형광 영상 시스템을 통해 촬영됩니다. 이미지는 형태에 따라 집단수를 수동으로 세어 점수를 매깁니다. 그림 3A 는 대조군 DMSO 처리 세포와 피리메타민 단일 약물, 베네토클락스 단일 약물, 그리고 병용 ...
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
여기서 설명된 프로토콜은 환자의 1차 골수 및 말초혈 샘플을 이용한 CFU 검사를 수행하는 최적화된 워크플로우를 개략적으로 제시하며, 특히 세포 생존력 유지와 재현 가능한 콜로니 성장 보장에 중점을 둡니다. 환자 유래 샘플을 다룰 때 신뢰할 수 있는 콜로니 형성을 달성하기 위해 프로토콜의 여러 단계가 매우 중요합니다. 냉동 보존 단핵 세포의 빠른 해동 후 즉시 냉각하는 것은 세포 생존 보존에 필수적입니다. 장기간 해동은 연약한 1차 샘플에서 세포 사멸을 크게 증가시킬 수 있기 때문입니다. 세척과 재현각 단계 시 부드럽게 다루는 것도 중요한데, 과도한 기계적 스트레스는 전구동물의 생존을 감소시키고 군집 형성에 부정적인 영향을 줄 수 있기 때문입니다.
메틸셀룰로오스 기반 반고체 배지 준비도 신중한 취급이 필요합니다. 배지 내에서 사이토카인과 보충제를 균질화하기 위해서는 철저한 혼합이 필요하며, 도금 전에 혼합물을 휴지시키면...
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
저자들은 공개할 다른 이해 상충이 없습니다.
이 연구는 국립보건원(NIH)의 지원을 받은 아인슈타인-록펠러-CUNY 에이즈 연구센터의 파일럿 보조금: P30 AI124414의 지원을 받았습니다. 아인슈타인 FACS 핵심 시설과 공유 기기 사용은 P30CA013330, S10OD026833, S10OD032169 등 NIH 연구비의 지원을 받았습니다.
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| Blunt-End 16 G needles | STEMCELL Technologies | 28110 | MethoCult 배지 분배 및 플레이팅용 |
| Cellometer Auto 2000 | Nexelcom Bioscience | 26407 | 세포 카운터 |
| CHT4 Counting Chambers (세포 카운터 슬라이드) | Revvity | CHT4-SD100-002 | 세포 카운터용 슬라이드 |
| Dimethyl sulfoxide | Fisher Bioreagents | BP231-100 | 약물 재구성 및 세포 동결 배지용 |
| Dulbecco's Phosphate Buffered Saline | Sigma-Aldrich | D8537 | 세포 배양용 |
| Ethanol 200 proof | Decon Laboratories, Inc. | 2701 | 세포 배양 표면 멸균용 |
| EVOS M7000 이미징 시스템 | ThermoFisher Scientific | AMF7000 | 콜로니 및 플레이트 이미징용 |
| Fetal bovine serum | BenchMark | 100-106 | 세포 배양 및 동결 배지 보충제 |
| IMDM Modified Culture media | Cytiva | SH30228.01 | 환자 샘플 처리에 적합한 농축 배양 배지 |
| LuerLok Tip 3 mL Syringes | BD | 309657 | MethoCult 배지 분배 및 플레이팅용 |
| MethoCult H4435 Enriched | STEMCELL Technologies | 04435 | 콜로니 분석용 메틸셀룰로오스 반고체 배지 |
| Multiwell 6-well plate | FALCON | 353046 | 콜로니 분석 플레이팅용 |
| Nikon Eclipse TS2FL Inverted Trinocular Phase Contrast Fluorescence Microscope | Coastal Microscopes | 51623 | 콜로니 형태 이미징 및 특성화용 |
| Pen Strep | Gibco | 15140-122 | 세포 배양용 항생제 보충제 |
| pyrimethamine | Sigma-Aldrich | 46706 | FDA 승인 항엽산제 |
| UltraPure Distilled water | Invitrogen | 10977-015 | 콜로니 분석 플레이팅용 |
| venetoclax | Selleck Chemical LLC | 50-136-6419 | FDA 승인 화학 요법 |
| ViaStain AOPI Staining Solution | Revvity | CS2-0106 | 생세포 계수용 생존성 염색 |
