Wysoce czystą populację megakariocytów można uzyskać z komórek CD34+ pochodzących z krwi pępowinowej. Opisano tutaj metodę izolacji komórek CD34+ i różnicowania megakariocytów.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Wysoce czystą populację megakariocytów można uzyskać z komórek CD34+ pochodzących z krwi pępowinowej. Opisano tutaj metodę izolacji komórek CD34+ i różnicowania megakariocytów.
Produkcja płytek krwi zachodzi głównie w szpiku kostnym w procesie znanym jako trombopoeza. Podczas trombopoezy krwiotwórcze komórki progenitorowe różnicują się, tworząc prekursory płytek krwi zwane megakariocytami, które ostatecznie różnicują się, uwalniając płytki krwi z długich procesów cytoplazmatycznych zwanych propłytkami. Megakariocyty są rzadkimi komórkami ograniczonymi do szpiku kostnego i dlatego trudno je pobrać w wystarczającej liczbie do użytku laboratoryjnego. Wydajną produkcję ludzkich megakariocytów można osiągnąć in vitro poprzez hodowlę komórek CD34+ w odpowiednich warunkach. Szczegółowo opisany tutaj protokół opisuje izolację komórek CD34 + przez magnetyczne sortowanie komórek z próbek krwi pępowinowej. Opisano etapy niezbędne do wytworzenia wysoce czystych, dojrzałych megakariocytów w warunkach wolnych od surowicy. Podano również szczegóły analizy fenotypowej różnicowania megakariocytów oraz oznaczania tworzenia i wytwarzania propłytek krwi. Efektory, które wpływają na różnicowanie megakariocytów i/lub tworzenie propłytek, takie jak przeciwciała przeciwpłytkowe lub mimetyki trombopoetyny, można dodać do hodowanych komórek w celu zbadania funkcji biologicznych.
Izolacja odpowiedniej liczby pierwotnych ludzkich megakariocytów (MK) do regularnego użytku laboratoryjnego nie jest możliwa ze względu na ich niską częstotliwość w szpiku kostnym, gdzie stanowią ~0,01% komórek jądrzastych1. Dogodną alternatywą jest ekspansja i różnicowanie ex vivo hematopoetycznych komórek macierzystych i progenitorowych w obecności określonych czynników wzrostu. Szereg cytokin, w tym czynnik komórek macierzystych (SCF; ligand c-kit) oraz interleukina (IL)-3 i IL-11, zostały wykorzystane w systemach hodowlanych do produkcji MK. Trombopoetyna (TPO) jest najskuteczniejszym czynnikiem wzrostu i różnicowania dla kultur megakariocytarnych i jest skuteczna samodzielnie lub z innymi cytokinami, takimi jak SCF i IL-32. TPO może oddziaływać na populacje komórek macierzystych, powodując zarówno proliferację, jak i dojrzewanie MKs2.
MK wytwarzają płytki krwi z wypukłości cytoplazmatycznych zwanych proplateletkami, a in vivo, około 1 x10 11 płytek krwi jest tworzonych dziennie, aby utrzymać liczbę płytek krwi na poziomie 150 - 400 x 109/L. Produkcja płytek krwi in vitro jest do 1000 razy niższa niż szacunki in vivo3, co spowodowało powstanie licznych warunków hodowli przy użyciu CD34+ hematopoetyczne komórki progenitorowe w celu poprawy produkcji MK i płytek krwi in vitro. Pierwotnym źródłem komórek CD34+ wykorzystywanych do różnicowania MK była ludzka krew obwodowa4. Inne źródła komórek to szpik kostny5,6, embrionalne komórki macierzyste/indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste (ESC/iPSC)7, oraz krew pępowinowa (UCB)8,9,10. Ludzki szpik kostny CD34+ 11 i ujemne komórki szpiku kostnego linii myszy5 wytwarzają MK i płytki krwi in vitro; niemniej jednak brak dostępności ludzkiego szpiku kostnego ogranicza jego wykorzystanie jako źródła komórek CD34+. Natomiast ESC i iPSC stanowią nieograniczone źródło komórek do produkcji płytek krwi in vitro. Produkcja płytek krwi z tych komórek wymaga komórek żywicielskich, takich jak mysie komórki OP9 i dłuższych okresów hodowli. Płytki krwi uzyskane w warunkach wolnych od karmowadnika wydają się być mniej funkcjonalne12. Płytki krwi pochodzące z iPSC mogą być przydatne w warunkach klinicznych, ponieważ można je rozszerzyć na dużą skalę. Proces ten wymaga transdukcji czynników transkrypcyjnych za pośrednictwem lentiwirusa i długotrwałej hodowli komórek13.
UCB jest dostępnym źródłem komórek CD34+, które mogą być łatwo wykorzystane w warunkach badawczych. Sam TPO może sprzyjać różnicowaniu komórek CD34 + pochodzących z krwi pępowinowej, co prowadzi do powstania wysoce czystych, dojrzałych MK bez potrzeby suplementacji surowicy lub kohodowli z komórkami zasilającymi. Inne cytokiny, takie jak SCF, mogą zmniejszać różnicowanie z komórkami UCB CD34 +, podczas gdy ligand Flt-3 i IL-11 promują produkcję niedojrzałych megakariocytów14. Protokół ten opisuje produkcję wysoce czystych kultur MK z komórek CD34+ krwi pępowinowej w warunkach wolnych od surowicy.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Ten protokół został zatwierdzony przez Komitet Etyki Badań Naukowych na Ludziach w Południowo-Wschodnim Sydney i ratyfikowany przez Komitet Etyki Badań Naukowych Uniwersytetu Nowej Południowej Walii. Krew pępowinowa pobrana od zdrowych dawców została dostarczona przez Bank Krwi Pępowinowej w Sydney (Sydney, Nowa Południowa Walia, Australia). Do tej procedury użyto objętości około 100 ml.
UWAGA: Pracuj w komorze bezpieczeństwa biologicznego klasy II, stosując technikę aseptyczną. Odkaż zewnętrzną część worka na krew pępowinową za pomocą 70% etanolu. Do tej procedury użyj sterylnych narzędzi (nożyczek, pęsety).
1. Przygotowanie komórek krwi pępowinowej i izolacja komórek CD34+
2. Kontrola czystości izolowanych komórek CD34+
3. Różnicowanie megakariocytów
4. Liczenie propłytek, oznaczanie liczby płytek krwi i aktywacja płytek krwi
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Niniejszy protokół umożliwia przygotowanie wysokiej czystości kultur MK z komórek CD34+ pochodzących z krwi pępowinowej. Procent komórek CD34+ w krwi pępowinowej wynosi około 1,3%15 (Rycina 1A), a całkowita liczba komórek mononuklearnych (krok 1.8) mieści się w zakresie od 90 do 30 x 106 na jednostkę UCB. Czystość komórek CD34+/CD45+ po izolacji wynosi od 90 do 9% (Rycina 1B
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Opisany tutaj protokół jest odpowiedni do konsekwentnego wytwarzania MK i płytek krwi w posiewie z krwi pępowinowej. Komórki te mogą być wykorzystywane do badania różnych procesów, takich jak wpływ leków lub aktywności biologicznej na proliferację MK, różnicowanie, tworzenie propłytek krwi i produkcję płytek krwi.
W literaturze przedstawiono różnorodne kombinacje pożywek hodowlanych i cytokin. Dodanie cytokin, takich jak czynnik komórek macierzystych, ligand Flt-3, IL-3 i IL-6 wspomaga prolife...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Autorzy dziękują za wsparcie Australijskiej Rady ds. Zdrowia i Badań Medycznych (grant projektu 1012409 powiązany z BHC).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Cell Culture Reagents | |||
| Recombinant Human TPO | Miltenyi Biotec | 130-094-013 | |
| StemSpan SFEM II | Stem Cell Technologies | 9605 | Pożywka bez surowicy dla komórek CD34 + |
| Nazwa< / strong> | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
| Odczynniki izolacyjne CD34 | |||
| CD34 Zestaw mikrokulek ultraczysty | Miltenyi Biotec | 130-100-453 | Ten zestaw zawiera ludzki odczynnik blokujący IgG FcR i mikrogranulki CD34. Koraliki te zawierają klon przeciwciała anty-CD34 QBEND/10. Użyj innego klonu anty-CD34 do kontroli czystości (np. klon 8G12). |
| Lymphoprep | Alere Technologies | 1114545 | Pożywka do separacji limfocytów (gęstość 1,077 g / ml) |
| Sterylny bufor separacyjny (SB) | Miltenyi Biotec | 130-091-221 | Ten bufor zawiera sól fizjologiczną buforowaną fosforanami (PBS), pH 7,2 zawierającą 0,5% albuminy surowicy bydlęcej i 2 mM EDTA. Można go przygotować przy użyciu sterylnych składników klasy hodowli komórkowych. Odgazuj przed użyciem, ponieważ pęcherzyki powietrza mogą zablokować kolumnę. |
| Nazwa | Firma | >Numer katalogowy | Komentarze |
| Cytometria przepływowa i odczynniki do barwienia komórek | |||
| PE Mysz anty-ludzka CD34 | BD Biosciences | 340669 | klon 8G12. Można to wykorzystać do kontroli czystości CD34. Końcowe stężenie przeciwciał rozcieńczenie 1:10. |
| Mysz PerCP anty-ludzka CD45 | BD Biosciences | 347464 | Rozcieńczenie 1:10 |
| Kontrola izotypu PerCP | BD Biosciences | 349044 | Rozcieńczenie 1:10 |
| FITC Mysz anty-ludzka CD41a | BD Biosciences | 340929 | Końcowe stężenie przeciwciał 1:5 rozcieńczenie. |
| APC Mysz anty-ludzka CD42b | BD Biosciences | 551061 | To przeciwciało może być również używane do wykrywania dojrzałych MK (odsetek komórek dodatnich w zwykle niższy niż w przypadku anty CD42a). Końcowe stężenie przeciwciał rozcieńczenie 1:10. |
| Alexa Fluor 647 Mysz anty-ludzka CD42a | AbD Serotec | MCA1227A647T | Obecnie dystrybuowany przez Bio-Rad. Końcowe stężenie przeciwciał rozcieńczenie 1:10. |
| Alexa Fluor 647 Mysz Negative Control | AbD Serotec | MCA928A647 | Obecnie dystrybuowany przez Bio-Rad. Przeciwciało kontrolujące izotyp |
| Czynnik anty von Willebranda królik poliklonalny | Abcam | AB6994 | 1:200 rozcieńczenie |
| V450 mysi anty-humna CD41a | BD Biosciences | 58425 | 1: 20 rozcieńczenie |
| V450 kontrola izotypu | BD Biosciences | 580373 | rozcieńczenie 1:20 |
| przeciwciało PAC1-FITC | BD Biosciences | 340507 | 1:10 rozcieńczenie |
| Mysz anty CD62p monoklonalny | Abcam | AB6632 | rozcieńczenie 1:200 |
| Alexa Fluor 488 koza anty królik IgG | Invitrogen | A11008 | 1:100 rozcieńczenie |
| Alexa Fluor 594 koza anty mysie IgG | Invitrogen | A11020 | 1:100 rozcieńczenie |
| Ig Isotype Control cocktail-C | BD Biosciences | 558659 | Przeciwciało kontrolne izotypu |
| Jodek propidyny | Sigma Aldrich | P4864 | |
| CountBright Absolute Counting Beads | Sondy molekularne, Invitrogen | C36950 | Koraliki do liczenia |
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
| Materiały | |||
| LS kolumny | Miltenyi Biotec | 130-042-401 | Mniejsze i większe kolumny są również dostępne w handlu |
| MidiMACS Separator magnetyczny | Miltenyi Biotec | 130-042-302 | |
| MACS MultiStand | Miltenyi Biotec | 130-042-303 | |
| Falcon 5mL okrągłe rurki polipropylenowe FACS, z zatrzaskiem, sterylne | technologie In Vitro | 352063 | |
| Szkiełka szklane | Menzel-Glaser | J3800AMNZ | |
| Nośniki montażowe z DAPI | Vector Laboratories | H-1200 | Nośnik montażowy Antifade z DAPI |
| strong>Nazwa | Company | Numer katalogowy | Komentarze |
| Equipment | |||
| Mikroskop odwrócony | Leica | DMIRB | |
| Mikroskop fluorescencyjny | Zeiss | Vert.A1 | |
| Analizator komórek | BD Biosciences | FACS Canto II | |
| Wirówka cytospinowa | ThermoScientific | Cytospin 4 | |
| Nazwa | Firma | Katalog Number | Komentarze |
| Software | |||
| Cell analyser | BD Biosciences | FACS Diva Software | |
| Oprogramowanie do analizy pojedynczych komórek | Tree Star | FlowJo | |
| Oprogramowanie do mikroskopu fluorescencyjnego | Zeiss | Zen 2 blue edition |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.