We beschrijven protocollen voor de voorbereiding van een enkele cel suspensie van epitheliale cellen uit de thymus van muizen en de kleuring van intracellulaire moleculen voor flowcytometrische analyse.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
* These authors contributed equally
We beschrijven protocollen voor de voorbereiding van een enkele cel suspensie van epitheliale cellen uit de thymus van muizen en de kleuring van intracellulaire moleculen voor flowcytometrische analyse.
Thymische epitheliale cellen (TEC's) spelen een essentiële rol bij het bevorderen van de ontwikkeling en repertoireselectie van T-cellen. Corticale TEC's (cTEC's) in de thymische cortex induceren vroege T-cel ontwikkeling en positieve selectie van corticale thymocyten. In tegenstelling daarmee trekken medullaire TEC's (mTEC's) in de thymische medulla positief geselecteerde thymocyten uit de cortex aan en vestigen zelftolerantie in T-cellen. Een verscheidenheid aan moleculen, waaronder DLL4 en beta5t geëxpreseerd in cTEC's, evenals Aire en CCL21 geëxpreseerd in mTEC's, dragen bij aan de thymusfunctie die de ontwikkeling en selectie van T-cellen ondersteunt. Flowcytometrische analyse van functioneel relevante moleculen in cTEC's en mTEC's is nuttig om ons begrip van de biologie van TEC's te verbeteren, hoewel huidige methoden voor de bereiding van single-cell suspensies van TEC's slechts een klein deel van de TEC's (ongeveer 1% voor cTEC's en ongeveer 10% voor mTEC's) uit de thymus van jonge volwassen muizen kunnen terughalen. Omdat veel van deze functioneel relevante moleculen in TEC's in de cellen gelokaliseerd zijn, beschrijven we onze protocollen voor de bereiding van single-cell suspensies van muis TEC's en de kleuring van intracellulaire moleculen voor flowcytometrische analyse.
De thymus is een epitheel-mesenchymaal orgaan dat de ontwikkeling en repertoireselectie van T-lymfocyten bevordert. In de corticale en medullaire micro-omgevingen in de thymus spelen thymische epitheelcellen (TEC's) een cruciale rol bij het richten van T-celontwikkeling en selectie. Het is algemeen aanvaard dat corticale TEC's (cTEC's) in de thymische cortex voornamelijk bijdragen aan de inductie van vroege T-celontwikkeling en positieve selectie van nieuw gegenereerde T-celreceptor (TCR)-expresserende thymocyten. In tegenstelling hiermee zijn medullaire TEC's (mTEC's) in de thymische medulla essentieel voor de aantrekking van positief geselecteerde thymocyten uit de cortex en de totstandbrenging van centrale zelftolerantie door het elimineren van zelfreactieve T-cellen en door het genereren van regulatorische T-cellen1,2. Deze functies van TEC's bij het ondersteunen van T-celontwikkeling en selectie worden gemedieerd door een verscheidenheid aan moleculen die tot expressie worden gebracht in cTEC's en mTEC's.
Deze omvatten Delta-like ligand 4 (DLL4), belangrijk voor T-cel-lineagespecificatie van lymfoïde voorlopercellen)3,4, beta5t (ook bekend als Psmb11, belangrijk voor positieve selectie van CD8 T-cellen)5,6, en Prss16 (ook bekend als thymus-specifiek serine protease, of TSSP, belangrijk voor positieve selectie van CD4 T-cellen)7,8 tot expressie gebracht in cTEC's, en Auto-immuunregulator (Aire, belangrijk voor promiscue expressie van zelfgenen)9,10, Fez-familie zinkvingerachtige 2 (Fezf2, belangrijk voor promiscue expressie van Aire-onafhankelijke zelfgenen en de generatie van thymische tuft-cellen)11,12,13,14, en C-C-motief chemokine-ligand 21 (CCL21, belangrijk voor medullaire migratie en accumulatie van positief geselecteerde thymocyten)14,15,16 tot expressie gebracht in mTEC's. Flow cytometry biedt een middel voor het kwantitatief detecteren van deze functioneel significante moleculen in TEC's, waardoor de beoordeling van zowel de ontwikkeling als de functie van cTEC's en mTEC's wordt vergemakkelijkt. Aangezien veel van de moleculen in TEC's voornamelijk binnen de cellen tot expressie worden gebracht, zoals in het cytoplasma (bijv. proteasoomcomponent beta5t) en de kern (bijv. transcriptionele regulator Aire), is het voordelig om intracellulaire moleculen in cTEC's en mTEC's kwantitatief te analyseren met behulp van flow cytometry.
TEC's zijn zeldzaam in de thymus. Een vrouwelijke muis van 5 weken oud heeft ongeveer 1 × 106 cTEC's en ongeveer 2,5 × 106 mTEC's, terwijl de thymische cortex ongeveer 3 × 108 CD4+CD8+ thymocyten en de thymische medulla ongeveer 5 × 107 CD4+CD8- en CD4-CD8+ thymocyten bevat17. Daarom is de overgrote meerderheid (>99%) van de cellen in de thymus hematopoëtische cellen, inclusief thymocyten, in plaats van TEC's, bij jonge volwassen muizen. Bovendien zijn TEC's nauw verbonden met naburige cellen (bijv. thymocyten) en architecturale extracellulaire componenten (bijv. collageen) binnen de thymus, zodat de bevrijding van TEC's in celsuspensie vereist dat de thymus met proteasen wordt verteerd. Conventionele methoden voor enzymatische vertering leveren slechts een klein deel van TEC's op; ongeveer 1% (1 × 104) en 10% (2 × 105) voor cTEC's en mTEC's, respectievelijk, van 5-weken-oude muis thymus17,18,19. De lage efficiëntie van TEC-bevrijding uit de thymus is waarschijnlijk te wijten aan de gevoeligheid van TEC's voor proteolytische enzymen en mechanische stress en de strakke associatie van TEC's met naburige cellen, met name tussen cTEC's en CD4+CD8+ thymocyten20. In dit opzicht zijn de resultaten van single-cell-analyse van muis TEC's, inclusief flow cytometrische analyse en single-cell RNA-sequencing-analyse, gebaseerd op huidige enzymatisch vertering-gemedieerde celbereidingsmethoden representatief voor slechts een klein deel van TEC's en dus verre van alomvattend. Niettemin, ondanks dergelijke beperkingen in de enzymatische opname van TEC's, is flow cytometrische analyse van muis TEC's in single-cell-suspensie nog steeds nuttig voor de kwantitatieve analyse van functioneel relevante moleculen in cTEC's en mTEC's. In celsuspensie zijn TEC's gedefinieerd als cellen die positief zijn voor epitheeloppervlaktemolecuul EpCAM (CD326) en negatief voor hematopoëtische oppervlaktemolecuul CD45. Binnen EpCAM+CD45- TEC's zijn celoppervlakte-expressieniveaus van Ly51-moleculen (ook bekend als BP-1 en CD249) en Ulex Europaeus agglutinine I (UEA1) bindingscapaciteit (primair binden aan glycoproteïnen en glycolipiden die α-gekoppelde fucose bevatten) gebruikt om cTEC's (Ly51highUEA1low) en mTEC's (Ly51lowUEA1high) fenotypisch te markeren. Hier beschrijven we
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Alle muizenexperimenten werden uitgevoerd met goedkeuring van het Animal Care and Use Committee van het National Cancer Institute (ASP21-431, ASP21-432, en EIB-076-3).
1. Bereiding van thymuscelsuspensie
OPMERKING: De ontwikkeling van muizen heeft invloed op de efficiëntie van enzymatische bevrijding van TEC's uit de thymus. Er worden drie methoden beschreven, afhankelijk van de leeftijd van de muis, als volgt.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De analyse vereist een flowcytometer die de detectie van ten minste zes fluorescentiekanalen mogelijk maakt (voor CD45, EpCAM, Ly51, UEA1, Ghost Dye, en beta5t, CCL21, en/of Aire), evenals parameters voor forward- en side-scatter. Representatieve flowcytometrische profielen van Collageenase/Dispase-verteerde thymuscellen van 0-daagse muizen en 2 weken oude muizen worden respectievelijk getoond in Figuur 1 en Figuur 2. In beide figuren toont de dotplot in Paneel ...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Collagenase, met of zonder Dispase, wordt veel gebruikt om de muizenthymus te verteren om TEC's voor te bereiden4,5,9,18,21. Liberase, dat een mix van proteasen bevat, waaronder collagenase, wordt ook gebruikt om de thymus te verteren om TEC's te bereiden17,22. Het gebruik van Collagenase en Liberase g...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De auteurs hebben geen belangenconflicten.
We danken Dr. Izumi Ohigashi voor het lezen van het manuscript. Dit werk werd ondersteund door het Intramurale Onderzoeksprogramma ZIA BC 011806 van de National Institutes of Health, het National Cancer Institute en het Center for Cancer Research.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| Collagenase/Dispase | Roche | 11097113001 | |
| Liberase TM | Roche | 5401127001 | |
| Foxp3 / Transcription Factor Staining Buffer Set | eBioscience | 00-5523-00 | |
| Ghost Dye Violet 510 | Tonbo | 13-0870-T500 | |
| BV421 anti-mouse CD45 monoklonaal antilichaam, Clone 30-F11 | BD Horizon | 563890 | |
| Alexa Fluor 647 anti-mouse Ly51 monoklonaal antilichaam, Clone 6C3 | BioLegend | 108312 | |
| PE/Cy7 anti-muis EpCAM/CD326 monoklonaal antilichaam, Clone G8.8 | BioLegend | 118216 | |
| DyLight 594 Ulex Europaeus Agglutinin I (UEA1) | Vector Laboratories | DL-1067-1 | |
| Alexa Fluor 488 anti-muis Aire monoklonaal antilichaam, Clone 5H12 | eBioscience | 53-5934-82 | |
| Anti-muis Psmb11/beta5t konijn monoklonaal antilichaam, Clone CPTC-PSMB11(muis)-1 | NIH NCI | CPTC-PSMB11(muis)-1 | https://proteomics.cancer.gov/antibody-portal |
| Anti-muis CCL21/exodus 2 konijn polyklonaal antilichaam | Bio-Rad | AAM27 | |
| Alexa Fluor 555 anti-konijn IgG zwaar ketting geproduceerd in geiten antilichaam | Invitrogen | A27039 | |
| Anti-Muis CD32/CD16 – Gezuiverd (Fc Blok Antilichaam) | Leinco Technologies | C247 | |
| Nylon Mesh 60 Micron | Component Supply | W31436 | |
| Equipment | |||
| Thermomixer | Eppendorf | Heat block | |
| Cellometer Auto 2000 Celviabiliteit teller | Nexcelom | Viable celtelling | |
| LSRFortessa Cel Analyzer | BD Biosciences | Flow cytometer | Vijf lasers (355, 408, 488, 595, en 637 nm) |
| FACSDiva software versie 9.0.1 | BD Biosciences | Flow cytometrische analyse | |
| FlowJo 10.9.0 | BD Biosciences | Flow cytometrische data-analyse | |
| Antilichaam | Verdunningssnelheid (werkende concentratie) | Verdunningsbuffer | |
| Anti-Muis CD32/CD16 – Gezuiverd (Fc Blok Antilichaam) | 1:40 | FACS Buffer | |
| BV421 anti-muis CD45 monoklonaal antilichaam | 1:25 | FACS Buffer | |
| PE/Cy7 anti-muis EpCAM/CD326 monoklonaal antilichaam | 1:100 | FACS Buffer | |
| Alexa Fluor 647 anti-muis Ly51 monoklonaal antilichaam | 1:100 | FACS Buffer | |
| DyLight 594 Ulex Europaeus Agglutinin I (UEA1) | 1:400 | FACS Buffer | |
| Anti-muis CCL21/exodus 2 konijn polyklonaal antilichaam | 1:200 | 1x Permeabilisatie Buffer | |
| Anti-muis Psmb11/beta5t konijn monoklonaal antilichaam, Clone CPTC-PSMB11(muis)-1 | 1:1000 | 1x Permeabilisatie Buffer | |
| Alexa Fluor 555 anti-konijn IgG zwaar ketting geproduceerd in geiten recombinant antilichaam | 1:400 | 1x Permeabilisatie Buffer | |
| Buffer | Doel | ||
| RPMI1640 bevattend 10 mM HEPES | Voor celvoorbereiding | ||
| RPMI1640 bevattend 2% FBS | Voor celvoorbereiding | ||
| FACS buffer (1x HBSS bevattend 1% BSA en 0.1% natriumaziet) | Voor celvoorbereiding en antilichaamkleuring | ||
| 1 mg/ml Collagenase/Dispase en 1U/ml DNase oplossing in RPMI1640 bevattend 2% FBS | Voor enzymdigestie | ||
| 2% PFA in PBS | Voor celfixatie | ||
| Fixatie/Permeabilisatie Buffer (1 deel van Fixatie/Permeabilisatie Concentraat met 3 delen van Fixatie/Permeabilisatie Diluent) | Voor celfixatie | ||
| 1x Permeabilisatie Buffer (1 deel 10X concentraat met 9 delen gedistilleerd water) | Voor intercellulaire antilichaamkleuring |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.