Technologie dostarczania genów i leków (takie jak wektory wirusowe i nanocząsteczki) stały się potężnym narzędziem, które można zastosować do uzyskania lepszego wglądu w specyficzne szlaki molekularne zmienione w chorobach neurodegeneracyjnych oraz do rozwoju innowacyjnych podejść terapeutycznych1,2,3. Optymalizacja tych narzędzi opiera się na ilościowym określeniu: (1) zakresu penetracji OUN przy różnych drogach podania oraz (2) ukierunkowania na określone populacje komórek. Analizy histologiczne są zwykle stosowane do wizualizacji fluorescencyjnych genów reporterowych lub fluorescencyjnie znakowanych nanocząstek w różnych obszarach OUN i w różnych typach komórek, identyfikowanych przez barwienie immunologiczne dla określonych markerów komórkowych4,5. Mimo że podejście to dostarcza cennych informacji na temat biodystrybucji podawanego genu lub narzędzi do dostarczania leków, technika ta może być czasochłonna i pracochłonna, ponieważ wymaga: (1) utrwalenia tkanek, kriokonserwacji lub zatapiania i krojenia parafiny; (2) barwienie w poszukiwaniu specyficznych markerów komórkowych, czasami wymagających pobrania antygenu; (3) akwizycja za pomocą mikroskopii fluorescencyjnej, która zwykle pozwala na analizę ograniczonej liczby różnych markerów w ramach tego samego eksperymentu; (4) przetwarzanie obrazu w celu umożliwienia właściwej kwantyfikacji sygnału będącego przedmiotem zainteresowania.
Cytometria przepływowa stała się powszechnie stosowaną techniką, która wykorzystuje bardzo specyficzne markery fluorescencyjne, aby umożliwić nie tylko szybką ilościową ocenę różnych fenotypów komórkowych w zawiesinach komórkowych, na podstawie ekspresji antygenów powierzchniowych lub wewnątrzkomórkowych, ale także pomiary funkcjonalne (np. szybkość apoptozy, proliferacji, analiza cyklu komórkowego, itp.). Możliwa jest również fizyczna izolacja komórek poprzez sortowanie komórek aktywowane fluorescencyjnie, co pozwala na dalsze zastosowania (np. hodowla komórkowa, sekwencja RNAseq, analizy biochemiczne itp.)6,7,8.
Homogenizacja tkanek jest krytycznym krokiem niezbędnym do uzyskania zawiesiny pojedynczej komórki, co umożliwia wiarygodne i powtarzalne oceny cytometryczne przepływu. Opisano różne metody homogenizacji tkanki mózgowej u dorosłych, głównie w celu wyizolowania komórek mikrogleju9,10,11; można je ogólnie podzielić na dwie główne kategorie: (1) dysocjacja mechaniczna, która wykorzystuje siłę mielenia lub ścinania przez homogenizator Dounce (DH) w celu oderwania komórek od ich nisz i utworzenia stosunkowo zhomogenizowanej zawiesiny pojedynczej komórki, oraz (2) trawienie enzymatyczne, które polega na inkubacji fragmentów tkanki mielonej w temperaturze 37 °C w obecności enzymów proteolitycznych, takich jak trypsyna lub papaina, sprzyjając degradacji macierzy zewnątrzkomórkowej w celu wytworzenia dość homogenizowanej zawiesiny komórkowej12.
Bez względu na to, która metoda zostanie zastosowana, po homogenizacji tkanek zaleca się etap oczyszczania w celu usunięcia mieliny poprzez wirowanie na gradiacji gęstości lub przez selekcję magnetyczną9,12, przed przejściem do dalszych zastosowań.
Tutaj opisujemy metodę przetwarzania tkanek opartą na trawieniu papainowym (PD), po którym następuje oczyszczanie na gradiencie gęstości, zoptymalizowaną pod kątem uzyskania żywotnych heterogenicznych zawiesin komórkowych z mózgu myszy lub rdzenia kręgowego w sposób wrażliwy na czas i odpowiedni do cytometrii przepływowej. Ponadto opisujemy 9-kolorowy panel cytometrii przepływowej i strategię bramkowania, którą przyjęliśmy w laboratorium, aby umożliwić jednoczesną dyskryminację różnych populacji OUN, żywych/martwych komórek lub dodatniego wyniku dla reporterów fluorescencyjnych, takich jak zielone białko fluorescencyjne lub barwnik rodaminy. Stosując tę analizę cytometrii przepływowej, możemy porównać różne metody przetwarzania tkanek, tj. PD i DH, pod względem zachowania żywotności komórek i wydajności różnych typów komórek.
Szczegóły, które tutaj dostarczamy, mogą pomóc w podjęciu decyzji o protokole homogenizacji i kombinacji przeciwciał do użycia w panelu cytometrii przepływowej, w oparciu o konkretny typ komórki (komórki) będący przedmiotem zainteresowania i dalsze analizy (np. aplikacje wrażliwe na temperaturę, śledzenie określonych markerów fluorescencyjnych, hodowla in vitro, analizy funkcjonalne).