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Biology

अलगाव और चूहा mesenchymal स्टेम सेल के संवर्धन (MSCs) और एकल कॉलोनी के पृथक्करण MSCs व्युत्पन्न

Published: March 22, 2010 doi: 10.3791/1852

Summary

चूहा MSCs femurs और tibias से अलग किया गया और फिर चुंबकीय सेल छँटाई से समृद्ध है. क्रमबद्ध करें कोशिकाओं प्रवाह cytometry द्वारा सतह मार्करों की अभिव्यक्ति के लिए पुष्टि की गई. इन कोशिकाओं को भी clonal घनत्व सुसंस्कृत थे एकल कालोनियों के रूप में और फिर इन कालोनियों क्लोनिंग सिलेंडरों से अलग हो गए थे.

Abstract

MSCs वयस्क स्टेम सेल की आबादी है कि चिकित्सीय अनुप्रयोगों के लिए एक आशाजनक स्रोत रहे हैं. इन कोशिकाओं को अस्थि मज्जा से अलग किया जा सकता है और आसानी से hematopoietic स्टेम कोशिकाओं (HSCs) उनकी प्लास्टिक पालन करने के लिए कारण से अलग कर सकते हैं. इस प्रोटोकॉल का वर्णन कैसे चूहे femurs और tibias से MSCs को अलग करने के लिए. अलग कक्षों के आगे दो MSCs CD54 सतह चुंबकीय सेल छँटाई के द्वारा और मार्कर CD90 के खिलाफ समृद्ध थे. सतह CD54 और CD90 मार्करों की अभिव्यक्ति तो प्रवाह cytometry विश्लेषण द्वारा की पुष्टि की थी. HSC मार्कर CD45 भी चेक अगर सॉर्ट किया गया MSCs HSCs की समाप्त हो गया शामिल किया गया था. MSCs स्वाभाविक रूप से काफी विषम हैं. वहाँ कोशिकाओं है कि अलग अलग आकार, प्रसार, और भेदभाव क्षमताओं है की subpopulations हैं. इन subpopulations सभी ज्ञात MSCs मार्करों व्यक्त है और अलग subpopulations के लिए अभी तक कोई अद्वितीय मार्कर की पहचान की गई है है. इसलिए, एक वैकल्पिक दृष्टिकोण अलग subpopulations अलग क्लोनिंग सिलेंडरों का उपयोग कर रहा है बाहर एकल कॉलोनी व्युत्पन्न कोशिकाओं को अलग. एकल कालोनियों से निकाली गई कोशिकाओं तो और सुसंस्कृत किया जा सकता है अलग से मूल्यांकन.

Protocol

1. चूहा MSCs के अलगाव

Mesenchymal स्टेम सेल 6-8 सप्ताह पुराने Sprague-Dawley महिला चूहे के रूप में पहले 1 वर्णित, 2 से अलग थे. आइसोलेटेड MSCs प्लास्टिक की सतह का पालन कर सकते हैं और आसानी से इन विट्रो संस्कृति में विस्तार के दौरान.

  1. जानवर एक संज्ञाहरण के चेंबर में रखा गया था और लगभग पांच मिनट के लिए anaesthetized. संज्ञाहरण के दौरान, निमिष श्वास, और मोटर गतिविधि की दर का निरीक्षण करते हैं. कक्ष से पशु निकालें तुरंत बाद यह मोटर गतिविधि बंद हो जाता है और निमिष दर निराला बन गया.
  2. पशु लेटाओ नीचे एक ऑपरेशन स्टेशन पर और गर्भाशय ग्रीवा के अव्यवस्था द्वारा पशु को मारने. बंद वापस अंग से femurs और tibias कट, त्वचा और मांसपेशियों को हटा दें.
  3. कुछ सेकंड के लिए 70 isopropanol% में dissected femurs और tibias रखो और डी पीबीएस 1X के लिए स्थानांतरण.
  4. एक जैव सुरक्षा कैबिनेट में हैं, femurs और tibias एक 10cm पकवान DMEM युक्त स्थानांतरित कर दिया गया. प्रत्येक हड्डी तो चिमटी के साथ आयोजित किया गया था और दोनों सिरों खुला एक कैंची के साथ काट रहे थे. 3ml सिरिंज के लिए एक 22G सुई संलग्न और यह DMEM के साथ भरने के लिए, तो एक 50ml ट्यूब में एक हड्डी के खुले अंत के लिए सुई डालने से मज्जा फ्लश. 2 प्रत्येक हड्डी के लिए ~ 3 बार दोहराएँ. जब सभी marrows प्राप्त किया गया, कोशिकाओं resuspend और पारित करने के लिए एक 70μm सेल झरनी के माध्यम से सेल निलंबन हड्डी मलबे और रक्त समुच्चय हटाने.
  5. 200g पर कक्षों, 4 ° सी 5 मिनट के लिए नीचे स्पिन और आकांक्षा से सतह पर तैरनेवाला हटायें. 25ml एमएससी मध्यम में Resuspend कोशिकाओं (10% FBS और 1% पेन Strep युक्त DMEM). 10ml सेल निलंबन प्रत्येक 10cm संस्कृति डिश में दो व्यंजनों की कुल के लिए वरीयता प्राप्त किया गया था. 1 ~ 2 सप्ताह के लिए एक 37 डिग्री सेल्सियस और 5% सीओ 2 इनक्यूबेटर में संस्कृति बर्तन रखें . मध्यम हर 2 ~ 3 दिनों में बदल गया था.

2. चूहा MSCs के संवर्धन

सतह प्रोटीन का एक संख्या MSCs CD54, CD90, CD73, CD105 और 3-5 CD271 सहित, समृद्ध करने के लिए इस्तेमाल किया गया है. हमारे अध्ययन में, हम CD54 और CD90 मार्कर के रूप में इस्तेमाल करने के लिए चुंबकीय सेल छँटाई के द्वारा MSCs समृद्ध.

  1. जब कोशिकाओं को लगभग 80 confluency% तक पहुँच, मध्यम aspirate और प्रत्येक पकवान 4 ~ 5ml trypsin EDTA जोड़ने. व्यंजन इनक्यूबेटर करने के लिए वापस रखो और लगभग 5 मिनट के लिए सेते सेल टुकड़ी की अनुमति. एक बार कोशिकाओं अलग थे, संस्कृति के माध्यम के बराबर राशि जोड़ने के लिए trypsin निष्क्रिय. 200g पर एक 15ml ट्यूब और स्पिन कोशिकाओं नीचे में सेल निलंबन, 5 मिनट के लिए 4 डिग्री सेल्सियस लीजिए.
  2. अगले कदम का वर्णन कैसे दो सतह CD54 और CD90 मार्करों द्वारा MSCs को समृद्ध सेल बी.डी. IMagnet का उपयोग जुदाई के लिए मैनुअल के अनुसार. सेल गोली सेल 20 मिलियन कोशिकाओं / एमएल धुंधला (डी पीबीएस 1X में 3% गर्मी निष्क्रिय FBS) बफर में resuspended था. Biotinylated CD54 (0.25μg प्रति मिलियन कोशिकाओं) एंटीबॉडी और biotinylated CD90 एंटीबॉडी (0.15μg प्रति मिलियन कोशिकाओं) जोड़ा था और धीरे सेल निलंबन के साथ मिश्रित. 15 मिनट के लिए बर्फ पर ऊष्मायन के बाद, लेबल कोशिकाओं 1X बी.डी. imag बफर की एक अतिरिक्त मात्रा के साथ धोया गया. लेबल कोशिकाओं नीचे 200g, 4 डिग्री सेल्सियस पर काता गया 5 मिनट के लिए.
  3. भंवर बी.डी. imag streptavidin कणों अच्छी तरह से, 40μl कणों के हर 10 मिलियन कोशिकाओं के लिए जोड़ें. लेबल कोशिकाओं के साथ कण अच्छी तरह मिक्स और 6 ~ 12 ° 30 मिनट के लिए सी कोशिकाओं को सेते हैं. यह streptavidin कणों करने के लिए बाध्य करने के लिए अनुमति देता है biotinylated विरोधी CD54 और विरोधी CD90, जो सतह CD54 और CD90 प्रोटीन के लिए बाध्य है, क्रमशः.
  4. ऊष्मायन समय के दौरान, एक परीक्षण के दौर ट्यूब नीचे लेबल सकारात्मक अंश इकट्ठा. ऊष्मायन के बाद, लेबलिंग 1X बी.डी. imag बफर के साथ 20 मिलियन कोशिकाओं / मिलीलीटर मात्रा लाने के लिए और सकारात्मक अंश संग्रह ट्यूब के लिए लेबल कोशिकाओं हस्तांतरण. बी.डी. IMagnet पर अंश पॉजिटिव ट्यूब प्लेस और इसे रहने से 6 मिनट के लिए है, तो एक गिलास पाश्चर विंदुक के साथ बी.डी. IMagnet पर अंश पॉजिटिव ट्यूब के साथ सतह पर तैरनेवाला हटायें अभी भी.
  5. बी.डी. IMagnet से अंश - सकारात्मक ट्यूब निकालें और बर्फ पर यह जगह. 1ml बर्फ ठंड 1X बी.डी. imag बफर और सौम्य मिश्रण द्वारा resuspend कोशिकाओं जोड़ें. ट्यूब बी.डी. IMagnet पर वापस प्लेस और इसे 2 ~ 4 मिनट के लिए रहने. एक नई कांच पाश्चर विंदुक के साथ सतह पर तैरनेवाला निकालें. वाशिंग 2.5 एक और अधिक समय में वर्णित के रूप में दोहराएँ.
  6. बी.डी. IMagnet और resuspend कोशिकाओं संस्कृति के माध्यम में, एक बीज कोशिकाओं और प्रवाह cytometry के लिए एक 10cm पकवान बनाए रखने के लिए 75cm 2 कुप्पी से ट्यूब निकालें .

3. सतह मार्कर अभिव्यक्ति के प्रवाह cytometry द्वारा सत्यापन

प्रवाह cytometry विश्लेषण कोशिकाओं है हम व्यक्त CD54 और CD90 प्राप्त की पुष्टि करने के लिए प्रदर्शन किया था. HSC मार्कर CD45 पुष्टि करने के लिए इस्तेमाल किया गया था कि MSCs HSCs के समाप्त हो गया.

  1. जब कोशिकाओं ~ 80% मिला हुआ हो, trypsin - EDTA के साथ कोशिकाओं trypsinize और एक 15ml ट्यूब में कोशिकाओं को इकट्ठा. 200g, 4 पर अपकेंद्रित्र डिग्री सेल्सियस 5 मिनट के लिए कोशिकाओं को इकट्ठा करने के लिए.
  2. सतह पर तैरनेवाला Aspirate और थाडी पीबीएस एक बार 1X के साथ घंटे कोशिकाओं. सेल धुंधला बफर में 5 की एक अंतिम एकाग्रता ~ 10 मिलियन कोशिकाओं / एमएल और बर्फ पर कोशिकाओं रख Resuspend कोशिकाओं (डी पीबीएस 1X 2% FBS और 0.05% सोडियम azide युक्त). (; 2 निर्धारण नियंत्रण IgG2a;. 3 निर्धारण नियंत्रण IgG1, 4 CD45, 5 CD54,. 6 CD90 केवल 1 कोशिकाओं) विभाज्य 100μl छह लेबल ट्यूबों में सेल निलंबन.
  3. निर्धारण नियंत्रण और प्राथमिक एंटीबॉडी (:; 0.5μg प्रति मिलियन कोशिकाओं; CD54: 0.25μg प्रति मिलियन कोशिकाओं; CD90: CD45 20μl प्रति मिलियन कोशिकाओं IgG2a और IgG1 0.15μg प्रति मिलियन कोशिकाओं) उपयुक्त सांद्रता में जोड़ें के लिए और 4 ° C में सेते 30 मिनट.
  4. डी पीबीएस 1X के साथ कोशिकाओं 100μl सेल धुंधला बफर में दो बार और फिर resuspend कोशिकाओं से धो लें. एसए पीई (streptavidin-phycoerythrin, 0.15μg प्रति मिलियन कोशिकाओं का उपयोग करें) जोड़ें और 4 बजे सेते ° सी अंधेरे में 30 मिनट के लिए.
  5. डी - पीबीएस 1X के साथ लेबल कोशिकाओं दो बार धोएं. Resuspend 400μl सेल धुंधला बफर में कोशिकाओं और प्रवाह cytometry विश्लेषण के लिए एक बाज़ ट्यूब को हस्तांतरण.

4. MSCs व्युत्पन्न एकल कॉलोनी के पृथक्करण

MSCs एक विषम अलग सेल आकार, वृद्धि दर के रूप में के रूप में अच्छी तरह से भेदभाव 6 क्षमता के साथ अलग subpopulations के बना आबादी है . हालांकि, सभी subpopulations जाना जाता एमएससी मार्करों व्यक्त और इसलिए यह मार्करों का उपयोग करने के लिए इन subpopulations अलग करना संभव नहीं है. इसलिए, हम क्लोनिंग सिलेंडरों लागू करने के लिए अलग अलग subpopulations, जो एकल कक्षों द्वारा गठित कालोनियों.

  1. प्लेट के बारे में 50 ~ 10cm पकवान 100 प्रति कक्षों में कोशिकाओं. 1 ~ 2 सप्ताह के लिए एक 37 डिग्री सेल्सियस और 5% सीओ 2 इनक्यूबेटर में सेते हैं . इस अवधि के दौरान, एक औंधा माइक्रोस्कोप के साथ अच्छी तरह से अलग कालोनियों की जांच. एक बार कालोनियों बड़ा पर्याप्त आकार (बेहतर प्रत्येक कॉलोनी में 100 से अधिक कोशिकाओं) तक पहुँच चुके हैं, डिश के तल पर एक sharpie के साथ कालोनियों को चिह्नित. जब कॉलोनी लेने के लिए चिह्नित किया, यकीन है कि वहाँ उठाया एक के पास नहीं आसपास की कालोनियों कर रहे हैं बनाते हैं.
  2. Aspirate मध्यम और पकवान डी पीबीएस 1X के साथ एक बार धोने. एक बाँझ संदंश के साथ एक बाँझ क्लोनिंग सिलेंडर उठाओ और धीरे से उसे चिह्नित कॉलोनी के आसपास जगह है. दोहराएँ जब तक सभी चिह्नित कालोनियों एक क्लोनिंग पर रखा सिलेंडर है. उठाया कालोनियों दूर से एक दूसरे को ऐसी है कि हर क्लोनिंग सिलेंडर केवल एक कॉलोनी शामिल किया जाना चाहिए.
  3. प्रत्येक क्लोनिंग सिलेंडर trypsin EDTA 100μl जोड़ें और पकवान वापस इनक्यूबेटर करने के लिए ~ 5 मिनट के लिए डाल दिया. 5 मिनट के बाद, खुर्दबीन के नीचे कोशिकाओं की जांच करने के लिए देखना है कि क्या वे इकट्ठा ऊपर हैं. जब कोशिकाओं को उठाया है, संस्कृति के माध्यम के बराबर राशि जोड़ने के लिए trypsin निष्क्रिय. एक 200μl micropipettor के साथ सेल निलंबन मिक्स और एक 60mm 3ml prewarmed संस्कृति मध्यम युक्त पकवान सेल निलंबन हस्तांतरण. बर्तन ठीक से लेबल और उन्हें इनक्यूबेटर में वापस डाल दिया. अगले कुछ दिनों में morphological परिवर्तन ट्रैकिंग.

5. प्रतिनिधि परिणाम

चूहा MSCs अलगाव के लिए भाग में वर्णित प्रोटोकॉल के अनुसार, प्लास्टिक पक्षपाती MSCs दिखाई चढ़ाना के बाद अगले दिन किया जाना चाहिए. के रूप में कक्षों पैदा करना जारी रखने, मिला हुआ कोशिकाओं 1A चित्र में दिखाया गया है कोशिकाओं की तरह दिखना चाहिए. जब कोशिकाओं तक पहुँचने ~~ 80 confluency% (चित्रा 1 बी), subculturing बाहर किया जा सकता है. उपसंस्कृति के दौरान, trypsin - EDTA के लिए कोशिकाओं को अलग किया जाता था और उठाया कोशिकाओं के छोटे और गोल कर रहे हैं के रूप में चित्रा 1C में दिखाया.

चित्रा 1
चित्रा 1. चरण चूहा MSCs के विपरीत छवियाँ. (ए) मिला हुआ MSCs. कोशिकाओं के बहुमत धुरी की तरह या स्टार की तरह हैं. (बी) लगभग 80 MSCs% confluency. (सी) trypsinization के बाद उठाया कोशिकाओं छोटे और गोल कर रहे हैं.

एक बार MSCs चुंबकीय सेल छँटाई के द्वारा समृद्ध कर रहे हैं, प्रवाह cytometry विश्लेषण करने के लिए सतह मार्कर अभिव्यक्ति सत्यापित करने के लिए किया जाता है. यदि संवर्धन अच्छा है, कोशिकाओं HSC CD45 मार्कर (चित्रा 2) के खिलाफ एमएससी CD54 और CD90 मार्करों के खिलाफ सकारात्मक धुंधला लेकिन नकारात्मक दिखाना चाहिए. निर्धारण नियंत्रण IgG2a और IgG1 नकारात्मक नियंत्रण के रूप में उपयोग किया जाता है.

चित्रा 2
चित्रा 2. फ्लो MSCs की सतह मार्करों के लिए cytometry विश्लेषण MSCs. IgG2a (निर्धारण एक नियंत्रण), IgG1 (2 नियंत्रण निर्धारण), CD45, CD54 और CD90 के खिलाफ एंटीबॉडी के साथ लेबल रहे थे. MSCs CD54 और CD90 व्यक्त की लेकिन नहीं CD45.

जब कोशिकाओं को उचित clonal घनत्व वरीयता प्राप्त कर रहे हैं, कालोनियों एकल कक्षों से वृद्धि चाहिए. चित्रा 3A किसी एकल कक्ष द्वारा गठित कॉलोनी का प्रतिनिधित्व करता है. क्लोनिंग सिलेंडर तो अलग कालोनियों और कालोनियों से निकाली गई कोशिकाओं को अलग - अलग सुसंस्कृत किया जा सकता है इस्तेमाल किया जा सकता है. चित्रा 3B और 3C दो व्यक्ति कालोनियों से ली गई कोशिकाओं का प्रतिनिधित्व करता है. 1 कॉलोनी से निकाली गई कोशिकाओं की तरह धुरी (3B चित्रा) हैं जबकि 2 कॉलोनी से निकाली गई कोशिकाओं गोल कर रहे हैं (चित्रा -3 सी).


चित्रा 3. MSCs और एकल कॉलोनी व्युत्पन्न कोशिकाओं द्वारा कालोनी गठन MSCs. Clonal घनत्व के फार्म का व्यक्तिगत कालोनियों में सुसंस्कृत. इन कालोनियों क्लोनिंग सिलेंडरों और विभिन्न कालोनियों से कोशिकाओं द्वारा अलग किया जा सकता है अलग सुसंस्कृत किया जा सकता है है. (ए) एक प्रतिनिधि कॉलोनी MSCs द्वारा गठित जब clonal घनत्व पर चढ़ाया. (बी) एक कॉलोनी से निकाली गई कोशिकाओं धुरी की तरह. (सी) गोल कोशिकाओं अन्य कॉलोनी से निकाली गई.

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Discussion

इस प्रोटोकॉल का वर्णन और कैसे अलग है और MSCs समृद्ध है. एकल कॉलोनी व्युत्पन्न कोशिकाओं को अलग करने की विधि भी शामिल है. वहाँ कई कदम है कि एक सफल अलगाव संवर्धन, कॉलोनी और जुदाई के लिए महत्वपूर्ण हैं कर रहे हैं. जबकि चूहे से सेल अलगाव कर रही है, यह एक सेल झरनी या समान आकार के एक बाँझ नायलॉन जाल करने के लिए रक्त के थक्के और हड्डी मलबे से छुटकारा पाने के माध्यम से फ़िल्टर करने के लिए सिफारिश की है. रातोंरात कोशिकाओं चढ़ाना के बाद, कई मृत कोशिकाओं मध्यम में चल जाएगा और मृत कोशिकाओं को ताजा मध्यम जो संलग्न कोशिकाओं के विकास में मदद चाहिए के साथ जगह से हटा रहे हैं.

इस प्रोटोकॉल में चुंबकीय सेल छँटाई बताता है कि कैसे एक सकारात्मक चयन करने के लिए, और इसी तरह की प्रक्रियाओं के लिए एक नकारात्मक चयन करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है. एंटीबॉडी के राशि के लिए जोड़ा जा भिन्न और अनुकूलन के लिए बेहतर छँटाई प्राप्त करने के लिए आवश्यक है हो सकता है. यह भी प्रवाह cytometry विश्लेषण के लिए कोशिकाओं लेबलिंग के लिए सच है. यदि लेबल नमूने के लिए प्रवाह cytometry विश्लेषण नहीं चल तुरंत, नमूने 2% formaldehyde के साथ तय किया जा सकता है और बाद में चलाने. हालांकि, लंबी अवधि के भंडारण के बाद से इस ऑटो प्रतिदीप्ति और बलिदान नमूना गुणवत्ता में वृद्धि करता है की सिफारिश नहीं है.

कॉलोनी जुदाई के लिए महत्वपूर्ण हिस्सा सही सेल घनत्व में बोने है (जो प्रयोगात्मक अनुकूलित किया जाना चाहिए) और पता लगाने के एकल क्लोन है कि अन्य क्लोनों से नहीं घिरे हैं. यदि वहाँ अन्य क्लोन पास हैं, क्लोनिंग सिलेंडर पास क्लोन धरना और प्राप्त कोशिकाओं अब कोई एक क्लोन से किया जाएगा हो सकता है. जब क्लोन पर क्लोनिंग सिलेंडर रखने, भी सावधान रहना करने के लिए डिश की सतह पर यह नहीं स्लाइड के रूप में इस क्लोनिंग सिलेंडर के तल पर सिलिकॉन तेल के कारण कोशिकाओं को कवर करने के लिए और कोशिकाओं तक पहुँचने के लिए उन्हें अलग से trypsin को रोकने.

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Acknowledgments

काम के हिस्से में राष्ट्रीय स्वास्थ्य संस्थान (R01GM079688, R21RR024439, और R21GM075838), राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन (0,941,055 CBET), और MSU फाउंडेशन द्वारा समर्थित किया गया था.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
1X D-PBS Invitrogen 14040-133
DMEM Invitrogen 11885-084
Cell strainer BD Biosciences 352350
FBS Invitrogen 26140-079
Pen-Strep Invitrogen 15140
Trypsin-EDTA Invitrogen 25200-056
BD Imagnet BD Biosciences 552311
Biotin mouse IgG2a BD Biosciences 555572
Biotin mouse IgG1 BD Biosciences 555747
Biotin anti-rat CD54 Cedarlane Labs CL054B
Biotin anti-rat CD90 Cedarlane Labs CL005B
Biotin anti-rat CD45 Cedarlane Labs CL001B
BD Imag buffer BD Biosciences 552362
Round-bottom tube BD Biosciences 352063
Streptavidin particles BD Biosciences 557812
SA-PE R&D Systems F0040
Cloning cylinder Sigma-Aldrich C2059

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References

  1. de Hemptinne, I., Vermeiren, C., Maloteaux, J. M., Hermans, E. Induction of glial glutamate transporters in adult mesenchymal stem cells. J Neurochem. 91, 155-166 (2004).
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  3. Chamberlain, G., Fox, J., Ashton, B., Middleton, J. Concise review: mesenchymal stem cells: their phenotype, differentiation capacity, immunological features, and potential for homing. Stem Cells. 25, 2739-2749 (2007).
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Zhang, L., Chan, C. Isolation andMore

Zhang, L., Chan, C. Isolation and Enrichment of Rat Mesenchymal Stem Cells (MSCs) and Separation of Single-colony Derived MSCs. J. Vis. Exp. (37), e1852, doi:10.3791/1852 (2010).

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