새로운 규모 생검 방법은 살아있는 제브라피시에서 급성 림프구성 백혈병 세포를 채취할 수 있게 합니다. 결과는 야생형(WT) 어류 비늘에서 풍부한 림프구가 존재하며, ALL(급성 림프구성 백혈병) 어류 비늘에서 림프구가 극적으로 증가함을 보여줍니다. 이 기법은 표피의 정상 및 악성 림프구를 최소 침습적으로 연구할 수 있게 합니다.
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새로운 규모 생검 방법은 살아있는 제브라피시에서 급성 림프구성 백혈병 세포를 채취할 수 있게 합니다. 결과는 야생형(WT) 어류 비늘에서 풍부한 림프구가 존재하며, ALL(급성 림프구성 백혈병) 어류 비늘에서 림프구가 극적으로 증가함을 보여줍니다. 이 기법은 표피의 정상 및 악성 림프구를 최소 침습적으로 연구할 수 있게 합니다.
제브라피시(Danio rerio)는 림프산과 림프암 연구에 강력한 모델로, 제브라피시와 인간은 B세포와 T 세포를 포함한 유사한 적응 면역 체계를 공유합니다. 림프아세포 특이적 인간 MYC(hMYC)를 발현하는 어류를 포함해 여러 D. rerio T세포 급성 림프구성 백혈병(T-ALL) 모델이 기술되어 있습니다. 우리는 rag2:hMYC 어류도 B세포 급성 림프구성 백혈병(B-ALL)을 발병시키며, 이를 모든 유형 연구에 유용하게 만들었다고 보고했습니다. 제브라피시 ALL 모델의 한계는 ALL의 연속 샘플링을 위한 비치명적 방법이 없다는 점입니다. 이를 해결하기 위해 우리는 살아있는 제브라피시에서 모든 세포를 채취하는 새로운 '스케일 생검' 방법을 개척했습니다. 하지만 정상적인 제브라피시 비늘에 어떤 림프구가 존재하는지에 대한 지식은 매우 부족합니다. 따라서 정상적인 표피 림프구 정체를 정의하기 위해 rag2:hMYC가 결여된 림프구 표지 형질전환 계통에 대해 스케일 생검을 수행하였습니다. 우리는 일반 현미경과 공초점 현미경을 사용해 비늘을 분석했고, 풍부한 표피 림프구를 발견했습니다. 또한 T-및 B-ALL이 포함된 물고기 비늘을 분석하여, 여러 비늘에서 ALL 세포의 융합 시트에서 림프구가 현저히 증가하는 것을 보였습니다. 다음으로 형광활성화 세포 분류(FACS)를 사용하여 비악성 및 전부 림프구를 비생체 내 비비검사에서 정제하였습니다. 동일한 물고기의 비늘이나 다른 조직에서 모든 세포의 유세포 유전자 발현이 다른 모든 세포와 유사하다는 것을 보여주었습니다. 또한 스케일별로 정제할 수 있는 정상 T, B, T-ALL, B-ALL 세포의 수를 정량화했습니다. 전반적으로 스케일 생검은 비살상적이고 최소 침습적인 방법으로 제브라피시 표피 림프구를 연구할 수 있는 기술을 제공하여, 악성 샘플 분석을 포함한 체외 연구를 가능하게 합니다.
포유류 피부의 장벽 기능과 면역에서의 역할은 1,2,3. 포유류 림프구는 피부 면역에 기여하며, 세포독성 T 세포는 표피에, B, T, 자연 살해(NK) 세포는 진피 1,3,4,5에 존재합니다. 제브라피시는 이러한 림프구를 가지고 있으며, 표면 면역글로불린, T 세포 수용체, 주요 조직적합성 복합체(MHC) 수용체, 사이토카인 및 그 수용체, 그리고 기타 면역 분자를 가지고 있어 포유류 면역학적 특징 6,7,8,9를 공유합니다. 최근 제브라피시 피부와 비늘에 대한 연구에서는 상피 T 및 B 세포 등 다양한 피부 림프구 집단과 T 세포 수송 및 항원 감시를 촉진하는 림프구 네트워크가 확인되었습니다 12. 철골어류와 포유류 림프구 간의 유사성은 D. rerio를 림프구성 및 림프구 기능, 그리고 급성 림프모세포 백혈병(ALL)을 포함한 림프구성 질환을 연구하는 강력한 생체 내 모델로 만듭니다.
이전 연구에서는 T-계통과 B-계통 모두 (T-ALL, B-ALL) 모두 형질전환 rag2:hMYC 제브라피시에서 발생하여, 이 계통이 ALL 유형13, 15, 21, 22 모두를 연구하는 데 유용함을 보여주었습니다. D. rerio ALL 모델의 주요 한계는 특히 종단 발현 연구나 약물 시험 연구에서 개별 동물로부터 연속 ALL 샘플을 수집하는 방법이 없다는 점입니다. 역안과 혈액 채취와 같은 이전 방법들은 D. rerio의 크기가 작아 연속 혈액 채취가 어렵기 때문에 기술적으로 도전적이었습니다23. 따라서 대부분의 연구자들은 모든 세포를 얻기 위해 제브라피시를 안락사시킵니다. 이는 실험실과 대부분의 현장에서 흔히 시행되어 왔지만, 살아있는 동물에 대한 종단 실험을 수행하는 것은 불가능하다. 이를 극복하기 위해 최근 비치명적 비늘 생검 전략10을 사용해 제브라피시 비늘에서 상피성 T 및 B 림프구를 기술하였습니다. 또 다른 최근 연구에서는 인접한 비늘12 사이에 제브라피시 표면 또는 근처에서 T 세포 저장소가 있음을 보여주었습니다. D. rerio는 수백 개의 비늘을 보유하고 있으며, 제거 후 며칠 만에 빠르게 재생됩니다. 이러한 발견과 특징들은 제브라피시 비늘이 안락사가 필요 없는 림프구의 공급원임을 시사하며, 살아있는 어류에서 종단 연구가 가능함을 보여준다.
여기서는 림프구 특이적 형광체 표지자를 가진 어류에서 얼마 표피 림프구를 수집하는 스케일 생검 방법을 설명합니다. T-계통 세포를 연구하기 위해 잘 확립된 lck:GFP 어류와 유사한 lck:mCherry 계통을 사용했습니다; 두 세포 모두 T 및 T-ALL 세포10, 13, 15, 20을 표지합니다. B-계통 세포를 연구하기 위해 우리는 형광 표지된 B 및 B-ALL 세포 10,13,17을 가진 cd79a:GFP와 cd79b:GFP 형질전환 어류를 사용했습니다. 이 각 선들은 형광 현미경과 유세포 세포 분류 정제를 통한 시각화를 가능하게합니다. 우리는 생검 후 비늘을 조사하고, 비늘 내 림프구의 고해상도 이미지를 생성하고, qRT-PCR을 이용한 표피 림프구 유전자 발현을 확인하며, 같은 물고기의 다른 림프구 조직의 림프구와 비교하고, 유세포분석/형광 활성화 세포 분류를 통해 비늘당 림프구를 정량화했습니다. 요약하자면, 이 프로토콜은 실험 서열에서 여러 시점에 걸쳐 개별 동물을 종방향으로 샘플링하는 등 살아있는 제브라피시에서 림프구를 얻는 간단하고 실용적인 방법을 설명합니다. 이 방법은 제브라피시 림프구 생물학, 백혈병 진행, 약물 반응 또는 개별 제브라피시의 반복 샘플링이 필요한 기타 종단 실험 설계를 연구하는 데 목적이 있습니다. 우리는 형광 표지된 림프구 집단을 가진 성체 형질전환 제브라피시를 사용하여 프로토콜을 개발하고, 형광 현미경, 유세포분석/형광 활성화 세포 분류, RNA 발현 분석 및 생존 가능한 림프구가 필요한 기타 체외 연구 등 후속 응용에 대해 검증했습니다.
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모든 동물 시술은 오클라호마 대학교 보건과학센터의 기관 동물 관리 및 사용 위원회(프로토콜 24-028-EAH 및 25-068-EACHIR)의 승인을 받았습니다. 이 프로토콜은 살아있는 제브라피시 비늘에서 정상 및/또는 악성 림프구를 분리하고 분석하는 접근법을 제시하며, 이러한 절차의 목적, 실행 및 원리에 대한 자세한 내용을 제공합니다.
주의: MS-222는 유해한 화학 마취제이므로 실험실 장갑, 눈 보호구, 실험실 코트 등 적절한 개인 보호 장비(PPE)를 착용하여 다루어야 합니다. MS-222 용액은 기관 화학 폐기물 지침을 준수하여 폐기하세요. 바늘과 겸자를 다룰 때는 날카로운 부상을 방지하기 위해 주의하세요. 모든 생물학적 샘플을 잠재적으로 생물학적 위험으로 간주하고, 기관의 생물안전 절차에 따라 폐기물을 처리해야 합니다.
1. 분류 매체 준비
2. 제브라피시 마취, 형광 현미경 스크리닝 및 영상
3. 저울 수집 및 준비
4. 세포 해리 및 필터링
5. 유세포 분석
6. 형광 활성화 세포 분류
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위의 단계를 따라 성체 제브라피시에서 현미경으로 형광 림프구나 ALL을 검사했습니다. 야생형(WT) lck:GFP 어류는 주로 흉선 부위에서 형광을 보였고, cd79b:GFP 어류는 머리/아가미 부위에서 형광을 보였으며, 이는 이전 관찰10 과 일치한다(그림 1A, 왼쪽). 반면, 이중 형질전환 rag2:hMYC; lck:GFP/lck:m체리 어류 중 T-ALL 또는 rag2:hMYC + cd79b:GFP 어류는 B-ALL을 가진 경우 몸 전체에 밝고 확산된 형광을 보였으며(그림 1A, 오른쪽), 이는 생검에 많은 고형광 척도를 제공한다.
제거 후에도 비늘은 온전하게 남아 표면...
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이 프로토콜은 비악성 림프구와 급성 림프구성 백혈병(ALL) 세포를 포함한 제브라피시 표피 림프구를 채취하는 비치명적 척도 생검 방법을 설명합니다. 제브라피시는 림프구성 및 림프구 악성 종양의 잘 확립된 모델이지만, 림프구 획득 대부분 방법은 안락사와 조직 해부를 필요로 하여, 단일 동물에 대한 종종 연구를 불가피하게 합니다8, 10, 13, 15. 비늘은 풍부한 림프구가 있는 실험적으로 접근 가능한 상피 구획을 제공하며, 성체 제브라피시는 수백 개의 비늘이 제거 후 빠르게 재생되기 때문에 반복적으로 샘플링할 수 있습니다10,24. 따라서...
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저자들은 금전적 이해 충돌이 없습니다.
이 프로젝트에 기여해 주신 아미라 하산 박사님, 의학 경영학 박사님과 브래시 우드님께 감사드립니다. 연구는 OUHSC 스티븐슨 암 센터 파일럿 보조금 프로그램, 오클라호마 성인 줄기세포 연구 센터(OCASCR), 프레스비테리언 헬스 재단 팀 과학 및 씨앗 보조금 프로그램, W.J. 존스 가족 재단의 지원을 받았습니다. OUHSC 스티븐슨 암센터 분자생물학 및 세포분석 연구 코어의 FACS(FACS)는 NCI 암센터 지원 보조금 P30 CA225520의 지원을 받았습니다. 이 연구는 미국 암 학회(ACS-POST-BACC-23-1156971-01-DPBACC)의 일부 자금 지원을 받았습니다. 이만 오웬스는 ACS 학사 후 'STRONG' 프로그램 장학생입니다.
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 시약 및 소모품: | |||
| 트리카인 메탄설포네이트 (MS-222) | Sigma-Aldrich | E10521 | 마취제 |
| RPMI 1640 배지 | ThermoFisher | 11875093 | 림프구 생존율을 위한 배지 |
| Fetal Bovine Serum | Sigma-Aldrich | F2442 | 세포 생존율을 위해 |
| 페니실린-스트렙토마이신 | ThermoFisher | 15140122 | 박테리아 오염 제한 |
| 70% 에탄올 | ThermoScientific | T038181000 | 포츠를 살균 |
| CellPro 1x PBS | VWR | 104027-280 | 무균 물로 0.9x로 희석 |
| 프로피디움 아이오다이드 | Invitrogen | P1304MMP | 흐름/FACS를 위한 생/사 세포 구별 |
| Cut Goods Misc-Pn; 사이즈: 12 x 12 IN. 35um 필터 페이퍼 Lab Pak 03-35/16 | Sefar | 세포 분류를 위해 참조: 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). | |
| 필터 페이퍼의 대체품: EASYstrainer Cell Sieves, Greiner Bio-One | Greiner | 89508-342 | 세포 분류 |
| Eppendorf® Flex-Tubes® Microtubes, 1.5 ml | Eppendorf® | 20901-551 | 세포 분류를 위한 마이크로센트리퓨지 튜브 |
| UltiCare VetRx U-100 인슐린 주사기 3/10cc 31G x 5/16" 하프 유닛 마킹 | UltiCare | 9436 | 규모 생검을 위해 |
| 100 x 25 mm 깊은 페트리 접시 | USA Scientific | 8609-0625 | 규모 생검을 위해 |
| Bel-Art® 일회용 피스톤 | Bel-Art® | BAF199230001 | 규모 분리를 위해 |
| E-Z Pik 6-Piece 핀셋 세트 | Aven | 18480EZ | 규모 생검을 위해 |
| Corning® 현미경 슬라이드, 한 면 서리 덧칠, 한 끝 | Sigma-Aldrich | CLS294875X25 | 이미징을 위해 |
| 커버 글래스 | Sigma-Aldrich | C8181 | 이미징을 위해 |
| SlowFade™ 글래스 소프트-셋 안티페이드 마운탄트, DAPI 포함 | ThermoFisher | S36920 | 슬라이드에 스케일 장착 |
| RNeasy Mini Kit | Qiagen | 74104 | RNA 추출 |
| 장비: | |||
| Nikon AZ100 현미경 및 DS-Qi1MC 카메라 | Nikon | 형광 현미경 및 카메라 | |
| CFX96 Touch-PCR 시스템 | Bio-Rad | 3600037 | |
| CytoFLEX | Beckman-Coulter | 유세포 분석 | |
| Leica SP8 | Leica | 공초점 현미경 | |
| 소프트웨어: | |||
| Kaluza 분석 소프트웨어 버전 2.1 | Beckman-Coulter | 유세포 분석 참조: https://www.beckman.com/flow-cytometry/software/kaluza/downloads | |
| LAS-X 소프트웨어 버전 3.7.4.23463 | Leica | 공초점 현미경 참조: https://www.leica-microsystems.com/products/microscope-software/p/leica-las-x-ls/downloads/ |
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