Opracowany jest przepływ pracy wykorzystujący cytometrię przepływową lub wirowanie różnicowe do wykrywania, ilościowego oznaczania i izolowania ciał apoptotycznych z próbki apoptotycznej do wysokiej czystości.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Opracowany jest przepływ pracy wykorzystujący cytometrię przepływową lub wirowanie różnicowe do wykrywania, ilościowego oznaczania i izolowania ciał apoptotycznych z próbki apoptotycznej do wysokiej czystości.
Ciała apoptotyczne (ApoBDs), mikropęcherzyki i egzosomy są kluczowymi członkami rodziny pęcherzyków zewnątrzkomórkowych, przy czym ApoBDs są jednym z największych. Zaproponowano, że ApoBD mogą wspomagać usuwanie komórek, a także komunikację międzykomórkową poprzez transport biomolekuł. Konwencjonalne podejścia stosowane do identyfikacji i izolacji ApoBD są często ograniczone ze względu na brak dokładnej kwantyfikacji i niską czystość próbki. W tym miejscu opisujemy przepływ pracy w celu potwierdzenia indukcji apoptozy, walidacji powstawania ApoBD i wyizolowania ApoBD do wysokiej czystości. Przedstawimy również i porównamy metody sortowania komórek aktywowane fluorescencją (FACS) i wirowania różnicowego w celu wyizolowania ApoBDs. Ponadto czystość wyizolowanych ApoBD zostanie potwierdzona przy użyciu wcześniej ustalonej metody barwienia i analizy opartej na cytometrii przepływowej. Podsumowując, przy użyciu opisanego podejścia, indukowano i zwalidowano apoptozę monocytów THP-1 i rozkład komórek apoptotycznych, a ApoBD wyizolowano z monocytów THP-1 do czystości 97-99%.
Apoptoza, dobrze zbadana forma programowanej śmierci komórki, jest niezbędna do utrzymania fizjologicznej homeostazy i usunięcia potencjalnie szkodliwych komórek w ludzkim ciele1. Po indukcji apoptozy komórki apoptotyczne (ApoCells) mogą przejść szereg zmian morfologicznych i rozpadnąć się na małe pęcherzyki związane z błoną, zwane ApoBDs. Ogólnie rzecz biorąc, proces ten jest znany jako demontaż komórek apoptotycznych i można go podzielić na 3 odrębne etapy w zależności od morfologii2,3. Krok 1 (pęcherzyki błony komórkowej) charakteryzuje się tworzeniem na powierzchni komórki struktur przypominających balony, znanych jako pęcherzyki4,5. Krok 2 (tworzenie wypukłości apoptotycznej) obejmuje tworzenie długich wypukłości błonowych, takich jak apoptopodia, apoptopodia z koralikami i kolce mikrotubul6,7,8. Wreszcie, Krok 3 (tworzenie ApoBD) obejmuje fragmentację apoptotycznych wypukłości i/lub ApoCells w celu wygenerowania ApoBDs6,9. Wcześniejsze odkrycia sugerowały rolę ApoBD we wspomaganiu apoptotycznego usuwania komórek i pośredniczeniu w komunikacji międzykomórkowej. Na przykład, sugeruje się, że fragmentacja ApoCell na ApoBD może generować małe kawałki "wielkości kęsa", które można łatwo usunąć przez otoczenie fagocytów2,10,11. Ponadto ApoBD mogą zawierać szereg biomolekuł, takich jak DNA, RNA i białka, które mogą być transportowane do otaczających komórek, aby ułatwić komunikację między komórkami12,13,14. Aby funkcjonalnie zbadać te procesy, konieczne jest potwierdzenie trzech kluczowych parametrów, w tym (i) walidacji indukcji apoptozy i tworzenia ApoBD, (ii) izolacji ApoBD oraz (iii) potwierdzenia czystości ApoBD.
Poprzednio, wiele metod, w tym cytometria przepływowa i mikroskopia elektronowa, były używane do badania apoptozy i ApoBDs15,16,17,18. Jednak wykrywanie i kwantyfikacja ApoBD są często trudne lub pomijane. Na przykład najczęściej stosowany test apoptozy oparty na cytometrii przepływowej wykorzystuje aneksynę V (A5, białko, które wiąże eksternalizację sygnału "zjadaj mnie" fosfatydyloserynę (PtdSer)) i jodek propidium barwienia kwasem nukleinowym (PI)19. Jednak przy użyciu tej uniwersalnej kombinacji barwienia analiza zakłada, że w próbce występują tylko trzy typy podzbiorów komórek (komórki żywotne, ApoCells i komórki martwicze). Ponadto, choć przez wielu badaczy uważa się je za "złoty standard" w odniesieniu do apoptozy, testy cytometrii przepływowej i późniejsza analiza danych często wykluczają ApoBD poprzez początkowy etap bramkowania, wybierając zdarzeniapośredniego wzrostu FSC/SSC. Dlatego niedawno opracowaliśmy nowatorski test cytometrii przepływowej przy użyciu A5 i TO-PRO-3, innego barwienia nukleinowego, które może być selektywnie wychwytywane przez kanały aktywowanej kaspazą 3/7 pannexin 1 (PANX1) 7,20. Ponieważ aktywacja PANX1 indukowana kaspazą 3 poprzedza ekspozycję na PtdSer we wczesnym stadium apoptozy, TO-PRO-3 w różny sposób barwi komórki apoptotyczne i martwicze. Ponadto podejście to w połączeniu z naszą nowatorską strategią bramkowania obejmuje wszystkie zdarzenia uzyskane podczas analizy danych, w wyniku czego identyfikowanych jest sześć podzbiorów komórek/cząstek, w tym: (i) żywotne komórki (FSC/SSCpośrednie/wysokie, A5niskie, TO-PRO-3niskie), (ii) A5- wczesne ApoCells (FSC/SSCpośrednie/wysokie, A5niskie, TO-PRO-3pośrednie), (iii) A5+ ApoCells (FSC/SSCpośrednie/wysokie, A5wysoki, TO-PRO-3pośredni), (iv) komórki martwicze lub późne ApoCells (FSC/SSCpośrednie/wysokie, A5wysokie, TO-PRO-3wysokie), (v) ApoBD (FSC/SSC niskie, A5pośrednie, TO-PRO-3niskie/pośrednie) i (vi) zanieczyszczenia (FSC/SSCniskie, A5niskie, TO-PRO-3niskie)20. Nasze podejście podkreśla znaczenie analizy wszystkich podzbiorów komórek/cząstek oraz, co ważniejsze, oddzielenia ApoBD od komórek i szczątków20. W ten sposób podejście to demonstruje skuteczną technikę walidacji jednoczesnej indukcji apoptozy i powstawania ApoBD.
Tradycyjnie, ApoBDs były izolowane za pomocą różnych metod wirowania różnicowego, dzięki którym ApoBDs mogą być oddzielane od komórek lub innych pęcherzyków zewnątrzkomórkowych w zależności od gęstości. Jednak takie metody wirowania są często ograniczone przez niską czystość ApoBD, brak etapu kwantyfikacji w celu potwierdzenia czystości próbki i/lub niemożność oddzielenia ApoBDs-specific dla typu komórki17,21,22. Dlatego niedawno opracowaliśmy dwa podejścia, oparte na FACS i nowe podejście oparte na wirowaniu różnicowym, które można połączyć z naszą wcześniej ustaloną metodą cytometrii przepływowej w celu walidacji indukcji apoptozy i czystości próbki23. Izolacja ApoBD za pomocą naszego podejścia opartego na FACS może wzbogacić ApoBD do czystości do 99% i może być sprzężona z różnymi przeciwciałami specyficznymi dla typu komórki w celu wyizolowania ApoBD z mieszanych populacji komórek, próbek tkanek i płynów ustrojowych23. Co więcej, nasze zmienione podejście do wirowania różnicowego demonstruje skuteczną metodę izolowania ApoBD do czystości >90%23.
W tym artykule szczegółowo opisujemy naszą eksperymentalną procedurę walidacji indukcji apoptozy oraz wykrywania i ilościowego określania powstawania ApoBD. Omówiono również procesy izolacji ApoBD przy użyciu metod opartych na FACS i wirowaniu różnicowym. Reprezentatywne dane pokazują, że opisana metodologia stanowi skuteczne, najnowocześniejsze narzędzie dla przyszłych badań nad ApoBD.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
1. Indukcja apoptozy
2. Izolacja ApoBD za pomocą FACS
3. Izolacja ApoBD za pomocą wirowania różnicowego
4. Strategia bramkowania cytometrii przepływowej
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Stosując procedurę opisaną w niniejszym materiale, indukowano apoptozę monocytów THP-1, a następnie wykrywano i izolowano ApoBD za pomocą metody FACS lub różnicowego wirowania (Rycina 1). W pierwszej kolejności apoptozę indukowano poprzez naświetlanie promieniami UV, a próbki pobierano po 2-3 h inkubacji, gdy komórki wykazywały morfologię apoptotyczną, w tym pęcherzykowanie, tworzenie wypustek błony apoptotycznej oraz generowanie ApoBD6
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Od czasu jej wczesnego opisu w latach pięćdziesiątych XX wieku, dziedzina apoptozy znacznie się rozwinęła, stając się znaczącym obszarem badawczym. Pomimo szerokiego zainteresowania i szeroko zakrojonych wysiłków, niektóre aspekty apoptozy, w szczególności powstawanie ApoBDs, nie zostały dobrze zbadane ze względu na brak odpowiednich metodologii. Obejmują one w szczególności ograniczenie w jednoczesnym śledzeniu progresji apoptozy i powstawania ApoBD przy użyciu tradycyjnej cytometrii przepływowej A5/PI oraz zanieczyszcz...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
To działanie było wspierane przez granty z National Health and Medical Research Council (GNT1125033 i GNT1140187) oraz Australian Research Council (DP170103790) dla I.K.H.P.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Komórki, np. hodowane ludzkie monocyty THP-1 (numer klonu: TIB-202) | ATCC-RPMI | ||
| 1640 medium | Life Technologies | 22400-089 | |
| Mieszanina penicyliny i streptomycyny | Life Technologies | 15140122 | |
| FSC | Gibco | 10099-141 | |
| 1x PBS- | - | ||
| Annexin V FITC | BD | ||
| jodek | Life Technologies | T3605 | TO-PRO-3 może powodować podrażnienie skóry, oczu i dróg oddechowych. Unikaj bezpośredniego kontaktu. |
| 10x Bufor wiążący Annexin V | BD Bioscience | 556454 | |
| EDTA | Sigma-Aldrich | 1001710526 | |
| Probówka wirówkowa (15 mL) | Cellstar | ||
| (1,5 mL) | Sarstedt | 72.690.001 | |
| Inkubator do hodowli tkankowych (37 ° C, 5% CO2) | - | ||
| Wirówka | Beckman Coulter | 392932 | |
| FACS ARIA III Cytometr przepływowy, skonfigurowany z dwoma laserami do wykrywania FITC i APC | BD Bioscience-FACS | ||
| Canto II Cytometr przepływowy, skonfigurowany z dwoma laserami do wykrywania FITC i APC | Oprogramowanie BD Bioscience-FACS | ||
| Diva 6.1.1 | BD Bioscience | - | |
| Oprogramowanie FlowJo 8.8.6 | |||
| UV Stratalinker 1800 | Stratagene | - |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.