Здесь мы описываем надежный метод измерения митохондриальной массы и мембранного потенциала в ex vivo культивированных гематопоитических стволовых клетках и Т-клетках.
Методическая статья
* These authors contributed equally
Здесь мы описываем надежный метод измерения митохондриальной массы и мембранного потенциала в ex vivo культивированных гематопоитических стволовых клетках и Т-клетках.
Тонкий баланс покоя, самообновления и дифференциации является ключом к сохранению гематопоитической стволовых клеток (HSC) бассейн и поддерживать пожизненное производство всех зрелых клеток крови. В последние годы клеточный метаболизм стал важнейшим регулятором функции и судьбы HSC. Ранее мы продемонстрировали, что модуляция митохондриального метаболизма влияет на судьбу HSC. В частности, путем химического разъединения цепи транспортировки электронов мы смогли сохранить функцию HSC в культурных условиях, которые обычно вызывают быструю дифференциацию. Однако ограничение числа HSC часто исключает использование стандартных анализов для измерения метаболизма HSC и, следовательно, прогнозирования их функции. Здесь мы сообщаем о простом анализе цитометрии потока, который позволяет надежно измерять потенциал митохондриальной мембраны и митохондриальной массы в дефицитных клетках, таких как ГХК. Мы обсуждаем изоляцию ГХК от костного мозга мыши и измерение митохондриальной массы и мембранного потенциала после экс-виво культуры. В качестве примера мы показываем модуляцию этих параметров в ГХК с помощью лечения метаболическим модулятором. Кроме того, мы расширяем применение этой методологии на периферической крови человека полученных Т-клеток и опухоли человека проникают лимфоцитов (TILs), показывая значительные различия в их митохондриальных профилей, возможно, отражая различные Т-клетки Функциональность. Мы считаем, что этот анализ может быть использован в скринингах для выявления модуляторов митохондриального метаболизма в различных типах клеток в различных контекстах.
Гематопоитические стволовые клетки (ГСК) представляют собой небольшую популяцию клеток, проживающих в костном мозге, обеспечивающих выработку крови и гомеостаза на протяжении всей жизни организма. HSCs посредника этот процесс, порождая прародителей, которые, в свою очередь, производят неизлечимо дифференцированных зрелых линий клеток крови через несколько раундов деления клеток и хорошо организованных шагов дифференциации1. Важно отметить, что HSCs производят свою энергию с помощью анаэробного гликолиза. В отличие от этого, более совершенные и активные гематопоитетические прародители переключают свой метаболизм в сторону митохондриального метаболизма2,3,4. Это четкое метаболическое состояние, как полагают, для защиты HSCs от клеточного повреждения, нанесенного реактивных видов кислорода (ROS), производимых активными митохондриями, тем самым сохраняя их долгосрочные функции in vivo5,6,7,8. Прямое измерение метаболического состояния HSC является сложной задачей и часто низкой пропускной всей связи из-за их ограниченного числа. Здесь мы описываем поток цитометрии на основе анализ для надежного измерения митохондриальной мембраны потенциал (зм) с использованием тетраметилходамамина метил-эфира (TMRM) флуоресценции, и митохондриальной массы с использованием зеленого флуоресцентного митохондриального пятна (MitoGreentracker) в HSCs. Ранее мы продемонстрировали, что низкий йм является добросовестным функциональным маркером высокоочищенных HSCs9 и метаболических модуляторов, способных снижать зм повышения функции HSCs9,10. Здесь мы предлагаем использовать наш метод на HSCs митохондриального профилирования в качестве стратегии для выявления новых молекул, способных улучшить долгосрочный потенциал восстановления крови HSCs.
В качестве примера мы демонстрируем, что этот асссеможно достоверно измеряет снижение HSC-m при воздействии витамина B3 аналогового никотинамида рибозида (NR). Соответственно, в нашем недавно опубликованном исследовании мы демонстрируем, что NR сильно улучшает восстановление крови посттрансплантации в мышиных и гуманизированных систем мыши путем непосредственного улучшения гематопоэтиных стволовых и прародителей функций10. Емкость таких метаболических модуляторов имеет большое клиническое значение, учитывая, что 25% смертности связано с задержкой в крови и иммунного восстановления у пациентов после трансплантации11,12.
Кроме того, мы предоставляем доказательства того, что эта методология может быть применена для характеристики метаболического профиля и функции т-клеток человека. В последние годы, развитие приемной клеточной терапии (ACT) с использованием аутологичных опухолей инфильтрации лимфоцитов (TILs) стала наиболее эффективным подходом для некоторых видов запущенного рака с крайне неблагоприятным прогнозом (например, метастатической меланомы, где йgt;50% пациентов реагируют на лечение и до 24% пациентов имеют полную регрессию)13. Тем не менее, TILs укрывательство достаточной противоопухолевой активности трудно генерировать14. Обширное пролиферация и стимуляция, что TILs проходят во время расширения ex vivo причиной истощения Т-клеток и сенесценции, которые резко ухудшают противоопухолевую реакцию Т-клеток15. Важно отметить, что противоопухолевые способности TILs тесно связаны с ихметаболизмом 16,17 и подходы, направленные на модулирование метаболизма через ингибирование PI3K/ Akt путь дали обнадеживающие результаты18,19. По этой причине мы сравниваем м-м Т-клеток, полученных из периферических моноядерных клеток крови (ПБМК) и ТЭЛ, полученных от пациента, и показываемому, что менее дифференцированные Т-клетки, полученные из PBMC, имеют более низкую и митохондриальную массу по сравнению с неизлечимо дифференцированными Тилами.
Мы предвидим, что этот асссможно использовать для определения новых метаболических модуляторов, которые улучшают функцию HSC и Т-клеток с помощью модуляции км.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Все эксперименты, описанные в рукописи, следуют руководящим принципам нашего учреждения и проводились в соответствии со швейцарским законодательством для экспериментов на животных (Авторизация: VD3194) и для исследований с участием образцов человека (Протокол: 235/14; CER-VD 2017-00490)
1. Гематопоиетическая извлечение стволовых клеток
2. Ex Vivo Культура гематопоитических стволовых клеток
3. Измерение митохондриальной массы и мембранного потенциала
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
На рисунке 1 мы показываем стратегию gating для изоляции гематопоитических стволовых клеток из костного мозга мыши и макет пластины для их ex vivo культуры. На рисунке 1А показано определение фракции лимфоцитов на участке SSC-A/FSC-A. Даблты были удалены в одноразовые ворота, а затем идентификация живых клеток из-за отсутствия сигнала DAPI. Была определена популяция ЛКС, определяемая по линии - Sca1иcKit, была идентифициров...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Строгое регулирование функции HSC важно для поддержания стабильного гематопоеза в течение жизни организма. Как и различные другие типы клеток в организме, ключевым компонентом, который способствует регуляции функции HSC является клеточный метаболизм. Предыдущие исследования из нашей лаборатории9 и другие2,3 причастны важность митохондрий в поддержании четкого метаболического состояния в HSCs. Из-за крайне низкого числа HSCs изолированы от ...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Некоторые элементы этой работы были представлены в качестве заявки P1828EP00 в Европейское патентное ведомство.
Мы благодарим основной фонд ЦИтометрии UNIL Flow за их поддержку, особенно д-ра Ромена Беделя. Эта работа была поддержана грантом Фонда Кристиана Герхарда Джебсена N.V и O.N.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| 5 мл пробирки FACS | Falcon | 352235 | Пробоподготовка |
| 96-U нижняя пластина | Corning | 3799 | Сепаратор клеточных культур |
| AutoMACS pro сепаратор | Miltenyi Biotec | Автоматическое разделение клеток | |
| BD FACS AriaIII | Бектон и Дикинсон | Сортировка клеток | |
| BD IMag набор для обогащения клеток гемопоэтического предшественника | мыши BD | 558451 | Истощение родословной |
| BD LSRII | Бектон и Dickinson | Машина сбора | |
| FACS BD-DIVA | Becton and Dickinson | Программное обеспечение для сбора | |
| CD150 PE | Biolegend | 115904 | Смесь для окрашивания антител |
| CD150 PE-Cy5 | Biolegend | 115912 | Смесь для окрашивания антител |
| CD48 PB | Biolegend | 103418 | Смесь для окрашивания антителами |
| Центрифуга- 5810R | Eppendorf | Центрифугирование | |
| Ckit PeCy7 | Biolegend | 105814 | Смесь для окрашивания антител |
| Flow jo | FlowJo LLC | FACS Программное обеспечение | |
| для анализа GraphPad-Prism | GraphPad | Построение данных в графиках | |
| Mitotracker Green | Invitrogen | M7514 | Зелено-флуоресцентное митокондриальное окрашивание для измерения митохондриальной массы; рабочая концентрация = 100 нМ; стоковая концентрация = 1 мМ |
| никотинамида рибозида (NR) | Специально синтезированный в собственном | производстве метаболический модулятор; рабочая концентрация = 500 &микро; M; исходная концентрация = 50 мМ | |
| PBS | CHUV 1000324 | Буферный препарат; рабочая концентрация = 1x; стоковая концентрация = 1x | |
| Pen-Strep (P/S) | Life technologies | 15140122 | Ex vivo; рабочая концентрация = 1x; стоковая концентрация = 1x |
| RBC Lysis buffer | Biolegend | 420301 | Лизинг эритроцитов; рабочая концентрация = 1x; стоковая концентрация = 10x |
| Рекомбинантный мышиный лиганд Flt-3 (FLT3) | RnD | 427-FL-005/CF | Ex vivo culture; рабочая концентрация = 2 нг/мл; исходная концентрация = 10 &m; г/мл |
| Рекомбинантный фактор стволовых клеток мыши (SCF) | RnD | 455-MC-010/CF | Ex vivo culture; рабочая концентрация = 100 нг/мл; исходная концентрация = 50 &m; g/mL |
| Sca1 APC | Thermo Fisher Scientific | 17-5981-82 | Смесь для окрашивания антител |
| StemlineII Среда для расширения гемопоэтических стволовых клеток | SIGMA | S0192 | Ex vivo культура |
| Streptavidin Pac orange Life | Technologies | S32365 | Смесь для окрашивания антител |
| Streptavidin Tx red | Life Technologies | S872 | Смесь |
| для окрашивания антителTMRM | Invitrogen | T668 | Окрашивание потенциала митохондриальной мембраны; рабочая концентрация = 200 нМ; исходная концентрация = 10 мМ |
| Ультрачистый ЭДТА | Инвитроген | 15575-038 | Буферный препарат; рабочая концентрация = 0,5 М; стоковая концентрация = 1 мМ |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE
Запросить разрешение