Oświadczenie etyczne: Dokładamy wszelkich starań, aby zminimalizować dyskomfort lub stres zwierząt podczas napromieniania i iniekcji do żył ogonowych. Myszy są wykorzystywane jako źródło komórek w tych eksperymentach; W związku z tym nie ma żadnych procedur ani manipulacji poza eutanazją. Myszy zostaną poddane eutanazji przez wdychanie CO2 , a następnie zwichnięcie szyjki macicy w celu potwierdzenia śmierci. Procedura ta jest zgodna z zaleceniami Panelu ds. Eutanazji Amerykańskiego Towarzystwa Lekarzy Weterynaryjnych.
1. Przygotuj konstrukt retrowirusowy
- Subklonacja łańcuchów alfa i beta receptora komórek T (TCR), oddzielonych łącznikiem 2A, do retrowirusowego wektora11 opartego na MSCV (przykład pMIAII lub pMIGII)11.
UWAGA: Łącznik 2A pozwala na stechiometryczną i zgodną ekspresję łańcuchów TCR alfa i beta z pojedynczej otwartej ramki odczytu. Wektor zawiera kasetę z białkiem fluorescencyjnym IRES (ametryną lub GFP), która służy do śledzenia transdukowanych komórek i wydajności transdukcji. Szczegółowy protokół można znaleźć w Holst et al.11
- Wyizoluj DNA plazmidu za pomocą komercyjnie uzyskanego zestawu do przygotowania osocza lub podobnego produktu. Stosować stężenie robocze 1 - 2 μg μl-1.
2. Generacja linii komórkowych producentów retrowirusów
- Wykorzystaj dwuetapowy proces do produkcji retrowirusowych linii komórkowych producenta.
UWAGA: Aby uzyskać szczegółowy protokół, zobacz Holst i wsp.Rozdział 11.
- Wygeneruj retrowirusa przez przejściową transfekcję komórek 293T z trzema plazmidami (pVSVG, pEQ-Pam3(-E) i wektorem zainteresowania11) i weź retrowirusowy supernatant z komórek 293T w celu transdukcji ekotropowej retrowirusowej linii komórkowej GP + E86.
- Wyizoluj górne 40% komórek wytwarzających GP+E86 z ekspresją fluorescencyjną za pomocą FACS i rozmnażaj transdcuced-GP+E86 komórki produkcyjne jako źródło wirusa.
UWAGA: Wytwarzanie producentów o wysokim mianie ma kluczowe znaczenie dla wydajnej transdukcji komórek szpiku kostnego. Aby zapoznać się z pełnym protokołem, zapoznaj się z Holst et al.11
3. Transfer genów komórek macierzystych za pośrednictwem retrowirusa (Dzień -5)
- Rozmrozić i wyhodować 0,5 -1,0 x 106 każdej linii komórkowej producenta GP+E86 w kompletnym DMEM 10% (vol/vol) FBS, aby umożliwić wystarczający wzrost dla dwóch zlewających się płytek 150-mm do dnia 0 tego protokołu.
UWAGA: Rozmrożenie 0,5 - 1,0 x 106 każdej linii komórkowej producenta GP+E86 na 10-centymetrowej płytce pozwoli na 30 - 50% konfluencję w dniu 5. Pozwala to również na 5 dni hodowli w celu rozszerzenia linii komórkowych producentów GP+E86 do dwóch zlewających się płytek o średnicy 150 mm do dnia 0.
- Hodowla retrowirusowej linii komórkowej producenta w kompletnych pożywkach do hodowli tkankowych zawierających 5% surowicy cielęcej fety i cyprofloksacynę (10 μg/ml) w celu uniknięcia zanieczyszczenia mykoplazmą.
UWAGA: Należy przerwać stosowanie cyprofloksacyny podczas wytwarzania supernatantu wirusa do transdukcji szpiku kostnego. Należy unikać nadmiernego wzrostu linii komórkowej producenta, ponieważ wpłynie to negatywnie na wydajność transdukcji szpiku kostnego.
4. Wstrzyknij myszom-dawcom 5-Fluorouracyl (5-FU) (Dzień -3)
- Zważ myszy dawców (w wieku od 5 do 12 tygodni), aby określić wymaganą ilość 5-FU. Używanie myszy w wieku poniżej 5 tygodni powoduje niską wydajność szpiku kostnego. Aby zapewnić ekspresję pojedynczego TCR, jako dawców szpiku kostnego należy użyć szczepu myszy z niedoborem limfocytów T, takiego jak myszy z niedoborem SCID, RAG lub TCR alfa.
- Pracując w kapturze do hodowli tkankowej, rozcieńczyć 5-FU sterylnym PBS, aby uzyskać wystarczającą ilość 10 mg ml-1 roztworu roboczego 5-FU, aby dostarczyć 0,15 mg 5-FU na gram masy ciała.
- Za pomocą strzykawki o pojemności 1 ml z igłą 37 G wstrzyknąć dootrzewnowo 0,15 mg 5-FU na gram masy ciała na mysz dawcę.
UWAGA: Użyj 1 myszy dawcy na jednego biorcę, aby rozpocząć i dostosować liczbę myszy dawców zgodnie z wydajnością komórek. Alternatywną metodą leczenia 5-FU w celu wzbogacenia i wyizolowania komórek progenitorowych szpiku kostnego jest ujemna selekcja komórek dodatnich w linii, jak opisano w Viret i wsp.
5. Procedura ekstrakcji szpiku kostnego (Dzień 0)
- Zaopatrz się w nożyczki preparacyjne i kleszcze do izolacji kości. Przygotować pożywkę (HBSS uzupełnioną o 5% FCS (obj./ob.)) w celu zebrania kości w stożkowej probówce o pojemności 50 ml. Przechowywać 50 ml stożkowego podłoża zawierającego na lodzie. Eutanazja myszy przez wdychanie CO2 , a następnie zwichnięcie szyjki macicy w celu potwierdzenia śmierci. Uszczypnij łapę, aby upewnić się, że nie zostaną wykryte żadne odruchy.
- Wysterylizuj miejsce operacyjne i narzędzia chirurgiczne etanolem lub metanolem. Ostrożnie usuń kość udową, piszczelową, kość ramienną i obręcz miedniczną, najpierw przecinając obręcz miedniczną i pod nią. Przyciąć z powrotem wzdłuż kości udowej do kości piszczelowej. Usuń wszystkie otaczające tkanki za pomocą nożyczek i kleszczy, aby uzyskać czyste kości. Utrzymuj nawodnienie kości w HBSS + 5% (vol/vol) FBS.
- Oddziel kości, przecinając stawy, upewniając się, że odciąłeś oba końce każdej kości. Wprowadzić igłę o rozmiarze 25 dołączoną do 10-milimetrowej strzykawki zawierającej HBSS + 5% (obj./obj.) FBS. Zastosuj nacisk i przepłucz cały szpik kostny przez sitko o średnicy 70 μm spoczywające w stożku o pojemności 50 ml.
- Okresowo przepychać szpik kostny przez filtr 70 μm za pomocą tłoka ze strzykawki o pojemności 1 ml lub 3 ml. Przepłukać sitko HBSS + 5% (vol/vol) FBS. Zapewni to zawiesinę pojedynczej komórki, która jest wolna od fragmentów kości i tkanek. Utrzymuj sterylność komórek, wykonując zabieg w sterylnym kapturze.
- Odwirować komórki szpiku kostnego w temperaturze 300 x g przez 10 minut w temperaturze 4 °C.
6. Posiew szpiku kostnego (Dzień 0)
- Zdekantować lub odessać pożywkę i ponownie zawiesić osad komórek w 1 ml buforu do czerwonej krwi na bazie chlorku amonu (lub równoważnika buforu do lizy RBC) w 50 ml probówce stożkowej. Po 1 minutach inkubacji w temperaturze pokojowej wygasić bufor do lizy krwinek czerwonych, dodając 10 ml kompletnego DMEM 20% (vol/vol) FBS.
- Odwirować komórki przy 300 x g przez 10 minut w temperaturze 4 °C.
- Zdekantować lub odessać supernatant i ponownie zawiesić szpik kostny w 5 ml kompletnego DMEM 20% (vol/vol) FBS. Policz komórki za pomocą komory liczącej Neubauera.
UWAGA: Ogólna wydajność powinna wynosić około 5 - 10 x 106 komórek na mysz; Jednak wydajność może się różnić w zależności od różnych szczepów myszy.
- Płytki komórek szpiku kostnego o gęstości 4 x 10 7 komórek na płytkę 150 mm w 30 ml kompletnego DMEM 20% (vol/vol) FBS uzupełnionego IL-3 (20 g ml-1), IL-6 (50 g ml-1) i SCF (50 g ml-1).
UWAGA: Używaj świeżo rozmrożonych cytokin. Nie należy stosować cytokin, które zostały zamrożone i rozmrożone więcej niż jeden raz lub przechowywane w temperaturze 4 °C przez ponad 2 tygodnie.
- Szpik kostny inkubować przez noc (około 24 godzin) w temperaturze 37 °C z 5% CO2 .
7. Retrowirusowa hodowla komórkowa producenta (Dzień 0)
- Płytka: 3 x 10,6 retrowirusowych komórek producenckich na płytce 150 mm w 18 ml kompletnym DMEM 20% (vol/vol) FBS.
- Inkubować retrowirusowe komórki produkcyjne w temperaturze 37 °C przez noc. Należy przewidzieć jedną 150-milimetrową płytkę na 15 milionów komórek szpiku kostnego (około 2-3 myszy dawcy).
8. Retrowirusowy supernatant (Dzień 1)
- Następnego dnia (około 24 godziny później) należy pobrać retrowirusowy supernatant z płytek producenta (ustawionych w kroku 7), pobierając retrowirusowy supernatant bezpośrednio z płytki o średnicy 150 mm za pomocą strzykawki o pojemności 10 ml i filtrując za pomocą filtra strzykawkowego 0,45 μm.
- Ostrożnie zastąpić usunięty retrowirusowy supernatant 18 ml świeżego kompletnego DMEM 20% (vol/vol) FBS.
- Uzupełnić przefiltrowany supernatant retrowirusowy IL-3 (20 g ml-1), IL-6 (50 g ml-1), MSCF (50 g ml-1) i bromkiem heksadimetryny (polibren) (6 μg ml-1).
UWAGA: Bromek heksadimetryny powinien być świeży co 2 miesiące, aby uniknąć spadku skuteczności transdukcji retrowirusowej.
9. Pobieranie szpiku kostnego (Dzień 1)
- Po wykonaniu kroku 8.3 należy pobrać komórki szpiku kostnego z kroku 6.4 i przenieść podłoże zawierające nieprzylegające komórki do sterylnych probówek o pojemności 50 ml.
- Energicznie umyć płytki 10 ml PBS i zebrać w 50 ml stożkowym roztworze z kroku 9.1. W razie potrzeby powtórz krok prania.
- Odwirować komórki przy 300 x g przez 10 minut w temperaturze 4 °C, zdekantować supernatant, ponownie zawiesić komórki w małej objętości (1 - 3 ml) pełnego DMEM 20% (vol/vol) FBS i policzyć. Spodziewaj się 50 - 75% powrotu do zdrowia od dnia 0. Zawiesić szpik kostny w stężeniach 1 x 106 komórek na 1 ml retrowirusowego supernatantu zawierającego cytokiny i bromek heksadimetryny.
10. Transdukcja szpiku kostnego (Dzień 1)
- Mieszaninę retronatywnego supernatantu i szpiku kostnego należy umieścić na płytce w objętości 3 ml na basenik na sześciodołkowej płytce do hodowli tkankowej. Owiń płytki folią spożywczą, aby zminimalizować wymianę gazu podczas wirowania w kroku 10.2.
- Wirować owinięte płytki sześciodołkowe w temperaturze 1 000 x g przez 60 minut w temperaturze 37 °C.
- Po zakończeniu wirowania zdejmij folię i umieść płytki w inkubatorze o temperaturze 37 °CCO 2 na 24 godziny.
11. Retrowirusowy supernatant i transdukcja (Dzień 2)
- Po 24 godzinach pobrać świeży supernatant wirusa z linii komórkowej producenta wirusa. Przefiltrować retrowirusowy supernatant za pomocą strzykawki o pojemności 10 ml i filtra strzykawkowego 0,45 μm. Uzupełnić przefiltrowany supernatant retrowirusowy o IL-3 (20 g ml-1), IL-6 (50 g ml-1) i SCF (50 g ml-1) oraz bromek heksadimetryny (6 g ml-1).
- Następnie ostrożnie wyjąć pipetą lub odessać górne 2 ml pożywki z każdej studzienki sześciodołkowej płytki zawierającej komórki szpiku kostnego.
UWAGA: Pracuj ostrożnie, aby nie zassać szpiku kostnego, który zwykle jest skoncentrowany w środku studzienki. Alternatywnie, usunięty supernatant można odwirować w celu odzyskania utraconych komórek szpiku kostnego.
- Do każdej studzienki w 6-dołkowej płytce szpiku kostnego dodać 3 ml świeżego supernatantu wirusowego zawierającego cytokiny i bromek heksadimetryny. Owinąć płytki folią i powtórzyć transdukcję wirowania przy 1 000 x g przez 60 minut w temperaturze 37 °C. Rozpakować płytki i inkubować komórki w temperaturze 37 °C i 5% CO2 przez noc (około 24 godziny).
12. Dodanie świeżo uzupełnionego DMEM (Dzień 3)
- Po upływie 24 godzin wyjąć górne 2 ml pożywki z każdej studzienki sześciodołkowej płytki zawierającej komórki szpiku kostnego, jak w kroku 11.2. Zastąp usunięte podłoże świeżym DMEM 20% (vol/vol) FBS uzupełnionym końcowymi stężeniami IL-3 (20 g ml-1), IL-6 (50 g ml-1) i SCF (50 g ml-1).
- Inkubować płytki szpiku kostnego w inkubatorze CO 2 o temperaturze 37 °Cprzez kolejne 24 godziny.
13. Żniwo transdukowanego szpiku kostnego (Dzień 4)
- Po 24 godzinach należy pobrać komórki szpiku kostnego z płytek sześciodołkowych. Energicznie umyj płytki PBS, aby usunąć wszystkie nieprzylegające komórki.
- Odwirować komórki przy 300 x g przez 10 minut w temperaturze 4 °C i zdekantować supernatant.
- Zawiesić szpik kostny w małej objętości (1 ml) PBS + 0,5% (vol/vol) inaktywowanego termicznie FBS. Utrzymuj komórki na lodzie.
- Pobrać 10 μl próbki każdego stanu szpiku kostnego i policzyć komórki za pomocą komory zliczającej Neubauera. Zakładając 1 - 2 dawców na biorcę, wydajność będzie wystarczająca do przeniesienia co najmniej 4 x 106 komórek na mysz biorcy. Ponownie zawiesić szpik kostny w wystarczającej objętości PBS + 0,5% (vol/vol) inaktywowanego termicznie FBS, aby wstrzyknąć 200 - 300 μl na mysz.
- Wstrzyknąć dożylnie co najmniej 2 x 106 komórek o skuteczności transdukcji 25% (można wstrzyknąć do 8 x 106 komórek) na mysz.
UWAGA: Rutynowo wstrzykujemy pięć myszy biorców na dwie 6-dołkowe płytki komórek szpiku kostnego. Jeśli wydajność jest znacznie niższa, należy użyć większej liczby myszy dawców, aż do uzyskania wystarczającej liczby szpiku kostnego. W celu uzyskania optymalnej rekonstytucji, każdemu biorcy należy wstrzyknąć co najmniej 5 x 105 transdukowanych (fluorescencyjnie dodatnich).
- Za pomocą mikropipetora pobrać 10 μl próbki każdego stanu szpiku kostnego i przeanalizować wydajność transdukcji za pomocą cytometrii przepływowej w oparciu o ekspresję markera fluorescencyjnego (ryc. 1A)11,
UWAGA: Ogólnie rzecz biorąc, odsetek komórek fluorescencyjnie dodatnich wynosi od 25% do 70%, w zależności od konstrukcji i miana retrowirusa. Liczba transdukowanych komórek szpiku kostnego niezbędnych do odtworzenia myszy napromieniowanej subletalnie może się różnić w zależności od wydajności transdukcji. Im niższa wydajność transdukcji, tym więcej komórek szpiku kostnego jest potrzebnych i odwrotnie, im wyższa skuteczność transdukcji szpiku kostnego, tym mniejsza liczba komórek potrzebnych do rekonstytucji. Skuteczność transdukcji poniżej 25% jest nieoptymalna i może prowadzić do niewystarczającej rekonstytucji i przeżycia. Aby zapewnić optymalną regenerację szpiku kostnego i wydajność transdukcji, należy używać świeżo przygotowanych pożywek do hodowli tkankowych i cytokin. Podczas ekspresji nowego TCR z wykorzystaniem systemu retrogenicznego, wybór tego TCR in vivo jest nieznany. W zależności od indywidualnego powinowactwa do TCR, selekcja TCR w grasicy i ekspresji obwodowych limfocytów T będzie się różnić17.
14. Napromienianie myszy, iniekcja szpiku kostnego i pielęgnacja
- Napromieniać myszy dzień przed wstrzyknięciem szpiku kostnego (tego samego dnia, co krok 13). Stosować następujące dawki: myszy C57BL/6 (i inne szczepy typu dzikiego), 900 radów; Szmaciane myszy 1-/-, 500 radów; myszy SCID, 300 radów).
- Umieścić myszy biorcze na amoksycylinie (50 mg/kg/dobę) lub innym antybiotykowym leczeniu wodą przed napromienianiem i utrzymywać antybiotyki przez pierwsze dwa tygodnie po wstrzyknięciu szpiku kostnego.
UWAGA: Optymalna dawka napromieniania może wymagać empirycznego określenia.
- Do wstrzyknięcia należy załadować komórki z kroku 13.1 do strzykawki o pojemności 1 ml za pomocą igieł bezpośrednio przed wstrzyknięciem, a następnie zmienić igłę na 27 do wstrzykiwań, usunąć powietrze, aby uniknąć zatoru powietrznego. Podgrzej myszy pod lampą grzewczą i wstrzyknij dożylnie 0,2 ml szpiku kostnego na mysz.
UWAGA: Nie pozwól, aby komórki pozostawały w strzykawce przez dłuższy czas, ponieważ komórki osiądą.
- Monitoruj myszy co tydzień, aby upewnić się, że pozostają zdrowe.
- Po 5-6 tygodniach należy wykrwawić myszy, aby sprawdzić rekonstytucję na podstawie koekspresji GFP+/ametrine+ i TCR (Figura 1B)11.