Opisujemy protokoły przygotowania zawiesiny pojedynczej komórki nabłonka grasicy myszy oraz barwienia cząsteczek wewnątrzkomórkowych do analizy cytometrycznej przepływowej.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
* These authors contributed equally
Opisujemy protokoły przygotowania zawiesiny pojedynczej komórki nabłonka grasicy myszy oraz barwienia cząsteczek wewnątrzkomórkowych do analizy cytometrycznej przepływowej.
Komórki nabłonkowe grasicy (TEC) odgrywają istotną rolę w promowaniu rozwoju i selekcji repertuarowej limfocytów T. Korowe TEC (cTEC) w korze grasiczej indukują wczesny rozwój limfocytów T i pozytywną selekcję tymocytów korowych. W przeciwieństwie do tego, rdzeniaste TEC (mTEC) w rdzeniu grasicy przyciągają dodatnio wybrane tymocyty z kory i ustanawiają samotolerancję w limfocytach T. Różnorodne cząsteczki, w tym DLL4 i beta5t wyrażane w cTEC, a także Aire i CCL21 wyrażane w mTEC, przyczyniają się do funkcji grasicy, wspierając rozwój i selekcję limfocytów T. Analiza cytometryczna przepływowa funkcjonalnie istotnych cząsteczek w cTEC i mTEC jest przydatna do lepszego zrozumienia biologii TEC, mimo że obecne metody przygotowania jednokomórkowych zawiesin TEC mogą odzyskać tylko niewielką część TEC (około 1% dla cTEC i około 10% dla mTEC) z grasicy młodych dorosłych myszy. Ponieważ wiele z tych funkcjonalnie istotnych cząsteczek w TEC jest zlokalizowanych w komórkach, opisujemy nasze protokoły przygotowania jednokomórkowej zawiesiny mysich TEC i barwienia cząsteczek wewnątrzkomórkowych do analizy cytometrii przepływowej.
Grasica jest nabłonkowym organem mezenchymalnym, który wspomaga rozwój i selekcję repertuarową limfocytów T. W mikrośrodowiskach korowych i rdzeniastych w grasicy komórki nabłonka grasicy (TEC) odgrywają kluczową rolę w kierowaniu rozwojem i selekcją limfocytów T. Powszechnie przyjmuje się, że TEC korowe (cTEC) w korze grasicy, przede wszystkim przyczyniają się do indukcji wczesnego rozwoju limfocytów T i pozytywnej selekcji nowo wytworzonych tymocytów eksprymujących receptor antygenu komórek T (TCR). W przeciwieństwie do tego, rdzeniaste TEC (mTEC) w rdzeniu grasicy są niezbędne do przyciągania pozytywnie wybranych tymocytów z kory i ustanowienia centralnej samotolerancji poprzez eliminację samoreaktywnych limfocytów T i generowanie regulatorowych limfocytów T1,2. Te funkcje TEC we wspieraniu rozwoju i selekcji limfocytów T są pośredniczone przez różne cząsteczki wyrażane w cTEC i mTEC.
Należą do nich ligand 4 podobny do Delta (DLL4), ważny dla specyfikacji linii limfocytów T komórek macierzystych)3,4, beta5t (znany również jako Psmb11, ważny dla pozytywnej selekcji limfocytów T CD8)5,6, oraz Prss16 (znany również jako specyficzna dla grasicy proteaza serynowa lub TSSP, ważny dla pozytywnej selekcji limfocytów T CD4)7,8 wyrażony w cTEC, oraz regulator autoimmunologiczny (Aire, ważny dla rozwiązłej ekspresji własnych genów)9,10, Fez family zinc finger 2 (Fezf2, ważny dla rozwiązłej ekspresji genów niezależnych od Aire'a i generowania komórek kępek grasicy)11,12,13,14oraz ligand chemokinowy motywu C-C 21 (CCL21, ważny dla migracji rdzenia i akumulacji pozytywnie wybranych tymocytów)14,15,16 wyrażony w mTEC. Cytometria przepływowa umożliwia ilościowe wykrywanie tych funkcjonalnie istotnych cząsteczek w TEC, ułatwiając ocenę zarówno rozwoju, jak i funkcji cTEC i mTEC. Ponieważ wiele cząsteczek w TEC ulega ekspresji głównie w komórkach, takich jak cytoplazma (np. składnik proteasomu beta5t) i jądro (np. regulator transkrypcji Aire), korzystna jest ilościowa analiza cząsteczek wewnątrzkomórkowych w cTEC i mTEC przy użyciu cytometrii przepływowej.
TEC są rzadkie u grasicy. Samica myszy w wieku 5 tygodni ma około 1 × 106 cTEC i około 2,5 × 106 mTEC, podczas gdy kora grasicy zawiera około 3 × 108 tymocytów CD4 + CD8 +, a rdzeń grasicy zawiera około 5 × 107 tymocytów CD4+CD8 i CD4-CD8+ i CD4-CD8+ class="xref">17. Dlatego zdecydowana większość (>99%) komórek w grasicy to komórki krwiotwórcze, w tym tymocyty, a nie TEC, u młodych dorosłych myszy. Co więcej, TEC są ściśle związane z sąsiednimi komórkami (np. Tymocytami) i architektonicznymi składnikami zewnątrzkomórkowymi (np. kolagenem) w grasicy, więc uwolnienie TEC do zawiesiny komórkowej wymaga trawienia proteazy grasicy. Konwencjonalne metody trawienia enzymatycznego dają tylko niewielką część TEC; około 1% (1 ×10 4) i 10% (2 × 105) odpowiednio dla cTEC i mTEC z 5-tygodniowej myszy grasicy17,18,19. Niska skuteczność uwalniania TEC z grasicy jest prawdopodobnie spowodowana podatnością TEC na enzymy proteolityczne i naprężenia mechaniczne oraz ścisłym powiązaniem TEC z sąsiednimi komórkami, szczególnie między cTEC a tymocytami CD4+CD8+20. W związku z tym wyniki analizy pojedynczych komórek mysich TEC, w tym analizy cytometrii przepływowej i analizy sekwencjonowania RNA pojedynczej komórki, oparte na obecnych metodach przygotowania komórek za pośrednictwem trawienia enzymatycznego, są reprezentatywne tylko dla niewielkiej części TEC i dlatego są dalekie od kompleksowości. Niemniej jednak, pomimo takich ograniczeń w enzymatycznym pozyskiwaniu TEC, analiza cytometryczna przepływowa mysich TEC w zawiesinie pojedynczej komórki jest nadal przydatna do analizy ilościowej funkcjonalnie istotnych cząsteczek w cTEC i mTEC. W zawiesinie komórkowej TEC zdefiniowano jako komórki dodatnie dla cząsteczki powierzchni nabłonka EpCAM (CD326) i ujemne dla cząsteczki powierzchni hematopoetycznej CD45. W obrębie EpCAM+CD45-TEC poziomy ekspresji na powierzchni komórki cząsteczek Ly51 (znanych również jako BP-1 i CD249) oraz zdolność wiązania aglutyniny Ulex Europaeus I (UEA1) (głównie wiązanie z glikoproteinami i glikolipidami zawierającymi fukozę połączoną z α) zostały wykorzystane do fenotypowego oznaczania cTEC (Ly51wysokiUEA1niski) i mTEC (Ly51niskiUEA1wysoki). Tutaj opisujemy nasze protokoły eksperymentalne dotyczące konwencjonalnego przygotowania jednokomórkowej zawiesiny mysich TEC i barwienia cząsteczek wewnątrzkomórkowych do analizy cytometrii przepływowej, koncentrując się na analizie ilościowej wewnątrzkomórkowych cząsteczek beta5t, CCL21 i Aire w świeżo przygotowanych mysich TEC.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wszystkie eksperymenty na myszach zostały przeprowadzone za zgodą Komitetu ds. Opieki nad Zwierzętami i Użytkowania Narodowego Instytutu Raka (ASP21-431, ASP21-432 i EIB-076-3).
1. Przygotowanie zawiesiny komórek grasicy
UWAGA: Ontogeneza myszy wpływa na efektywność enzymatycznego uwalniania TEC z grasicy. Trzy metody w zależności od wieku myszy są opisane poniżej.
2. Barwienie komórek grasicy przeciwciałami
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Analiza wymaga zastosowania cytometru przepływowego umożliwiającego detekcję co najmniej sześciu kanałów fluorescencji (dla CD45, EpCAM, Ly51, UEA1, Ghost Dye oraz beta5t, CCL21 i/lub Aire), a także parametrów rozproszenia światła w przód (forward scatter) i pod kątem (side scatter). Reprezentatywne profile cytometryczne komórek grasicy trawionych kolagenazą/dispazą pochodzących od myszy w wieku 0 dni oraz myszy w wieku 2 tygodni przedstawiono odpowiednio na Rysunku 1 oraz
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Kolagenaza, z lub bez Dispase, jest szeroko stosowana do trawienia grasicy myszy w celu przygotowania TEC 4,5,9,18,21. Liberaza, która zawiera mieszankę proteaz, w tym kolagenazę, jest również używana do trawienia grasicy w celu wytworzenia TEC17,22. Stosowanie kolagenazy i liberazy daje zasadniczo rów...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie pozostają w konflikcie interesów.
Dziękujemy dr Izumi Ohigashi za przeczytanie manuskryptu. Praca ta była wspierana przez Intramural Research Program ZIA BC 011806 National Institutes of Health, National Cancer Institute i Center for Cancer Research.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Kolagenaza/Dypaza | Roche | 11097113001 | |
| Liberase TM | Roche | 5401127001 | |
| Foxp3 / Zestaw barwiących czynnik transkrypcyjny | eBioscience | 00-5523-00 | |
| Ghost Dye Fioletowy 510 | Tonbo | 13-0870-T500 | |
| BV421 przeciwciało monoklonalne anty-mysie CD45, klon 30-F11 | BD Horizon | 563890 | |
| Alexa Fluor 647 przeciwciało monoklonalne anty-myszy Ly51, klon 6C3 | BioLegend | 108312 | |
| PE/Cy7 przeciwciało monoklonalne EpCAM/CD326, klon G8.8 | BioLegend | 118216 | |
| DyLight 594 Ulex europaeus aglutynina I (UEA1) | Wektor Laboratoria | DL-1067-1 | |
| Alexa Fluor 488 przeciwciało monoklonalne przeciw myszom Aire, klon 5H12 | eBioscience | 53-5934-82 | |
| Przeciwciało monoklonalne królika anty-mysie Psmb11 / beta5t, klon CPTC-PSMB11 (mysz) -1 | NIH NCI | CPTC-PSMB11 (mysz) -1 | https://proteomics.cancer.gov/antibody-portal |
| Anty-mysie przeciwciało poliklonalne CCL21 / exodus 2 | Bio-Rad | AAM27 | |
| Alexa Fluor 555 anty-królicze IgG kozie przeciwciało rekombinowane kozy łańcucha ciężkiego | Invitrogen | A27039 | |
| Anti-Mouse CD32 / CD16 – Oczyszczone (przeciwciało blokowe Fc) | Leinco Technologies | C247 | |
| Siatka nylonowa 60 mikronów | Dostawa komponentów | W31436 | |
| Sprzęt | |||
| Thermomixer | Eppendorf | Blok | |
| Celometr Auto 2000 Licznik żywotności komórek | Nexcelom | Żywotne liczenie | |
| LSRFortessa Analizator komórek | BD Nauki biologiczne | Cytometr przepływowy | Pięć laserów (355, 408, 488, 595 i 637 nm) |
| Oprogramowanie FACSDiva wersja 9.0.1 | BD Biosciences | Analiza | |
| FlowJo 10.9.0 | BD Biosciences | Analiza | |
| Szybkość rozcieńczenia przeciwciał (stężenie robocze) | rozcieńczający | ||
| Anti-Mouse CD32/CD16 – Oczyszczone (przeciwciało blokowe Fc) | 1:40 | FACS Buffer | |
| BV421 anty-mysie przeciwciało monoklonalne CD45 | 1:25 | FACS Bufor | |
| PE/Cy7 anty-mysie przeciwciało monoklonalne EpCAM/CD326 | 1:100 | FACS Buffer | |
| Alexa Fluor 647 anty-mysie przeciwciało monoklonalne Ly51 | 1:100 | FACS Bufor | |
| DyLight 594 Ulex Europaeus Aglutynina I (UEA1) | 1:400 | Bufor FACS Anty-mysie | |
| przeciwciało poliklonalne CCL21 / exodus 2 królik | 1: 200 | 1x Bufor | |
| Przeciwciało monoklonalne przeciw myszom Psmb11 / beta5t, klon CPTC-PSMB11 (mysz) -1 | 1: 1000 | 1x Bufor | |
| Alexa Fluor 555 anty-królicze przeciwciało rekombinowane kozy o ciężkim łańcuchu IgG | 1:400 | 1x Bufor buforowy | |
| Przeznaczenie | |||
| RPMI1640 zawierające 10 mM HEPES | Do RPMI1640 do przygotowania | ||
| zawierających 2% FBS | Do przygotowania | ||
| bufor FACS (1x HBSS zawierający 1% BSA i 0,1% azydek sodu) | Do przygotowania komórek i barwienia | ||
| 1 mg/ml Kolagenaza/Dispaza i 1U/ml roztworu DNazy w RPMI1640 zawierającego 2% FBS | Do trawienia | ||
| 2% PFA w PBS | Do utrwalania | ||
| Bufor do utrwalania/permeabilizacji (1 część koncentratu do utrwalania/przepuszczalności z 3 częściami rozcieńczalnika do utrwalania/przepuszczalności) | Do utrwalania komórek | ||
| 1x Bufor permeabilizacyjny (1 część koncentratu 10X z 9 częściami wody destylowanej) | Do barwienia przeciwciał międzykomórkowych |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.