Dit protocol beschrijft de isolatie van levende immuun- en niet-immuunpopulaties uit de muizenlong in een stabiele toestand en na griepinfectie. Het biedt ook poortstrategieën voor het identificeren van subsets van epitheelcellen en myeloïde cellen.
Methodenartikel
Dit protocol beschrijft de isolatie van levende immuun- en niet-immuunpopulaties uit de muizenlong in een stabiele toestand en na griepinfectie. Het biedt ook poortstrategieën voor het identificeren van subsets van epitheelcellen en myeloïde cellen.
De long wordt continu blootgesteld aan ziekteverwekkers en andere schadelijke prikkels uit de omgeving, waardoor hij kwetsbaar wordt voor schade, disfunctie en de ontwikkeling van ziekten. Studies waarbij gebruik wordt gemaakt van muismodellen van luchtweginfectie, allergie, fibrose en kanker zijn van cruciaal belang geweest om mechanismen van ziekteprogressie aan het licht te brengen en therapeutische doelen te identificeren. De meeste onderzoeken gericht op de muizenlong geven echter prioriteit aan de isolatie van immuuncellen of epitheelcellen, in plaats van beide populaties gelijktijdig. Hier beschrijven we een methode voor het bereiden van een uitgebreide eencellige suspensie van zowel immuun- als niet-immuunpopulaties die geschikt zijn voor flowcytometrie en fluorescentie-geactiveerde celsortering. Deze populaties omvatten epitheelcellen, endotheelcellen, fibroblasten en een verscheidenheid aan subsets van myeloïde cellen. Dit protocol omvat bronchoalveolaire lavage en daaropvolgende inflatie van de longen met dispase. Longen worden vervolgens verteerd in een liberasemengsel. Deze verwerkingsmethode maakt een verscheidenheid aan verschillende celtypen vrij en resulteert in een eencellige suspensie die geen handmatige dissociatie tegen een filter vereist, waardoor de overleving van cellen wordt bevorderd en grote aantallen levende cellen worden opgeleverd voor stroomafwaartse analyses. In dit protocol definiëren we ook poortschema's voor subsets van epitheelcellen en myeloïde cellen in zowel naïeve als met griep geïnfecteerde longen. Gelijktijdige isolatie van levende immuun- en niet-immuuncellen is de sleutel tot het ondervragen van intercellulaire overspraak en het verkrijgen van een beter begrip van longbiologie bij gezondheid en ziekte.
De long bestaat uit de luchtwegen, longblaasjes en interstitium. Immuun- en niet-immuuncellen bevinden zich in deze compartimenten om bij te dragen aan zowel de homeostatische longfunctie (gasuitwisseling) als de verdediging van de gastheer tegen omgevingsfactoren, zoals virale infectie. De grote en kleine luchtwegen, of de bronchiën en bronchiolen, zijn bekleed met epitheelcellen. De overheersende epitheelcellen in deze regio's zijn knots- en trilhaarcellen die verantwoordelijk zijn voor het afscheiden van beschermende moleculen en het vergemakkelijken van de mucociliaire klaring1. De longblaasjes zijn de meest distale structuren in de long, bekleed door twee epitheelceltypen, alveolaire type I-cellen (ATI's) en alveolaire type II-cellen (ATII's). ATI's zijn verantwoordelijk voor de gasuitwisseling en ATII's scheiden oppervlakteactieve stoffen af en recyclen deze om de juiste oppervlaktespanning te garanderen 2,3. ATII's zijn zelfvernieuwend en kunnen ook differentiëren in ATI's, een rol die vooral relevant is na longschade4. Bovendien bieden ATII's een ondersteunende niche voor het belangrijkste immuunceltype dat de alveolaire niche bevolkt, alveolaire macrofagen (AM's)5,6. Naast het epitheel vormen fibroblasten, endotheelcellen en interstitiële macrofagen (IM's) (die zowel zenuw- als vaatgeassocieerd kunnen zijn) het interstitium 7,8,9,10. Als reactie op infectie en letsel sterven talloze longcellen af en infiltreren immuuncellen, waaronder monocyten en neutrofielen, in het weefsel11,12. Long-infiltrerende monocyten differentiëren tot macrofagen en kunnen op lange termijn bijdragen aan het macrofaagcompartiment13.
De huidige methoden voor het bereiden van eencellige suspensies uit de muizenlong zijn over het algemeen gebaseerd op collagenase en vereisen fysieke dissociatie van weefsel14. Dit kan resulteren in een laag aantal levensvatbare niet-immuuncelpopulaties. Sommige protocollen om epitheelcellen te isoleren zijn gebaseerd op dispase en leveren grotere hoeveelheden levende epitheelcellen op; Deze protocollen onderzoeken echter over het algemeen niet de opbrengst en levensvatbaarheid van immuuncellen 15,16,17. Flowcytometrie is een veelgebruikte methode die wordt gebruikt om celpopulaties in een verteerd weefsel te onderscheiden. Bij aanvang is de flowcytometrie voor AM's, IM's, monocyten en neutrofielen duidelijk afgebakend. Tijdens ontsteking wordt het poortingsproces echter variabel en uitdagend om te interpreteren vanwege het continuüm in de expressie van oppervlaktemarkers van infiltrerende monocyten die differentiëren tot macrofagen. Daarom schetst het hierin gepresenteerde protocol ook poortstrategieën om myeloïde celpopulaties te identificeren die van belang zijn na infectie.
Robuuste dissociatie van longepitheel- en myeloïde cellen is essentieel om hun homeostatische en ontstekingsfuncties te onderscheiden. Een methode om deze celcompartimenten parallel te isoleren, maakt de stroomafwaartse analyses mogelijk van belangrijke celtypen die zowel de gezondheid behouden als ziekten veroorzaken. Een schematisch overzicht van de workflow van dit protocol is te vinden in Figuur 1.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Dit protocol voldoet aan de richtlijnen van de Institutional Animal Care and Use Committee van de Harvard Medical School (subsidienummers: R35GM150816 en P30DK043351). Vrouwelijke C57BL/6J-muizen in de leeftijd van 8-12 weken werden gebruikt voor de experimenten. Dit protocol is ook geschikt voor mannelijke muizen. De details van de reagentia en apparatuur die in dit onderzoek zijn gebruikt, zijn te vinden in de materiaaltabel.
1. Voorbereiding van materialen
2. De longen oogsten
3. Het verteren van de longen
4. Voorbereiding van de eencellige suspensie
5. Flowcytometrie en stroomafwaartse analyses
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Een succesvolle digestie zal resulteren in ongeveer 20-25 miljoen cellen met een levensvatbaarheid van 90%-95%. Als ongeveer 25.000 telkralen worden toegevoegd aan een 8% fractie van de long, zouden kralen 1%-3% van de verzamelde gebeurtenissen moeten compromitteren. Na het afschermen van singlets zou ongeveer 90%-95% van de cellen Zombie Aqua-negatief moeten zijn (wat de levensvatbaarheid aangeeft) (Figuur 2A, Figuur 3A).
<...Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Dit protocol schetst een longdigestie van muizen die ongeveer 20-25 miljoen cellen per muis isoleert met een levensvatbaarheid van 90%-95%. Het maakt het bovendien mogelijk om BALF te verzamelen voor verdere analyse. De resulterende celsuspensie is compatibel met meerdere laboratoriumtechnieken, waaronder flowcytometrie en fluorescentie-geactiveerde celsortering om cellen te isoleren voor sequencing of celkweek. In het kort, na perfusie wordt BALF verzameld en worden de longen opgeblazen...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De auteurs hebben niets te onthullen.
Dit werk werd gedeeltelijk ondersteund door subsidies van de National Institutes of Health (R35GM150816 en P30DK043351), de Charles H. Hood Foundation en het Harvard Stem Cell Institute. We danken Alexander Mann en alle andere leden van het Franklin-laboratorium voor hun hulp en advies bij het ontwerpen en verfijnen van de schema's en analyses van de flowcytometrie. We danken ook de Immunology Flow Cytometry Core aan de Harvard Medical School. Flowcytometrie-analyse werd uitgevoerd met behulp van FlowJo. Figuurschema's zijn gemaakt met behulp van BioRender.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| 1 mL syringe with Slip Tip | VWR | BD309659 | |
| 1.7 mL microcentrifuge tube | DOT Scientific | RN1700-GMT | |
| 10 mL pipettes (disposable) | Fisher Scientific | 12-567-603 | |
| 10 mL Syringe with BD Luer-Lok Tip | VWR | 75846-756 | |
| 123 count eBeads Counting Beads | Thermo Scientific | 01-1234-42 | |
| 12-channel pipette (30-300ul) | USA Scientific | 7112-3300 | |
| 16% paraformaldehyde | VWR | 100503-917 | |
| 23 G needle with regular bevel | VWR | 305194 | |
| 27 G needle with regular bevel | VWR | BD305109 | |
| 5 mL pipettes (disposable) | Thermo Fisher Scientific | 170373 | |
| 50 mL centrifuge tubes | Olympus | 28-108 | |
| 96-well round bottom plate | Corning | 3797 | |
| ACK lysing buffer | Gibco | A100492-01 | |
| Alexa Fluor 488 anti-mouse CD11c | BioLegend | 117311 | |
| Anti-F4/80 Rat Monoclonal Antibody (PE (Phycoerythrin)/Cy7) | BioLegend | 123114 | |
| APC anti-mouse CD64 (FcγRI) | BioLegend | 139306 | |
| APC/Cyanine7 anti-mouse CD45 | BioLegend | 103115 | |
| BD Insyte Autoguard Shielded IV Catheters | VWR | 381423 | |
| Brilliant Violet 421 anti-mouse I-A/I-E (MHC-II) | BioLegend | 107632 | |
| Brilliant Violet 421 anti-mouse/human CD11b | BioLegend | 101235 | |
| Brilliant Violet 605 anti-mouse Ly-6C | BioLegend | 128036 | |
| Brilliant Violet 711 anti-mouse CD45 | BioLegend | 103147 | |
| C57BL/6J mice | Jackson Laboratories | ||
| Cd140a (PDGFRA) Monoclonal Antibody (APA5), PE-Cyanine7, eBioscience | Life Technologies | 25-1401-82 | |
| CD170 (Siglec F) Monoclonal Antibody (1RNM44N), PE | Life Technologies | 12170280 | |
| Cell strainers | Corning | 352350 | |
| Centrifuge | Eppenodorf | Centrifuge 5910R | |
| Deoxyribonuclease I from bovine pancreas (DNase) | Millipore Sigma | DN25-100MG | Reconstituted at 20 mg/mL in DPBS as stock solution stored at -20 °C |
| Dispase | VWR | 76176-668 | Thawed once and stored as 1mL aliquots at -20 °C |
| Dissection forceps (Dumont #7) | Fine Science Tools | 11297-00 | |
| Dissection scissors | Fine Science Tools | 14060-09 | |
| DPBS | Thermo Fisher Scientific | 14190250 | |
| eBioscience fixation kit | Life Technologies | 00-5523-00 | |
| EDTA | Life Technologies | AM9260G | |
| Ethanol | VWR | TX89125170HU | |
| FBS | GeminiBio | 100-106 | Thawed once and heat-inactivated before long-term storage as aliquots at -20 °C |
| FITC anti-mouse CD31 Antibody | BioLegend | 102406 | |
| Gibco RPMI 1640 Medium | Fisher Scientific | 11-875-093 | |
| Glass slides | Fisher Scientific | 12-552-3 | |
| graduated reservoir | USA Scientific | 1930-2235 | |
| Ice bucket | Corning | 432128 | |
| Ketamine hydrocholoride injection (100 mg/mL) | Dechra | Ketamine and xyalazine euthanization mixture can be kept at 30 mg/mL ketamine hydrochloride and 4.5mg/mL xylazine in sterile DPBS for up to one month. | |
| Liberase | Millipore Sigma | 5401119001 | Reconstituted at 5 mg/mL in DPBS as stock solution stored at -20 °C |
| Lids for 96-well plates | Fisher Scientific | 07-201-731 | |
| Orbital Incubator Shaker | Barnstead Lab-Line | SHKE4000 | |
| p1000 pipette | Eppenodorf | 3123000063 | |
| p1000 tips | USA Scientific | 1122-1830 | |
| p200 pipette | Eppenodorf | 3123000055 | |
| p200 tips | USA Scientific | 1110-1700 | |
| PE anti-mouse CD326 (Ep-CAM) | BioLegend | 118206 | |
| PerCP/Cyanine5.5 anti-mouse CD104 Antibody | BioLegend | 123614 | |
| PerCP/Cyanine5.5 anti-mouse Ly-6G | BioLegend | 127616 | |
| Pipet-Aid | Drummond | 4-000-101 | |
| Purified anti-mouse CD16/32 | BioLegend | 101302 | Referred to as "Fc block" in text |
| Spray bottle | VWR | 23609-182 | |
| Suture (Size 2-0) | VWR | 100190-026 | |
| Underpads | VWR | 56617-014 | |
| Xysed (xylazine 100mg/mL) | Pivetal | See ketamine hydrocholoride notes above. | |
| Zombie Aqua Fixable Viability Kit | BioLegend | 423102 |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken
Toestemming aanvragen