Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Developmental Biology
Click here for the English version

Developmental Biology

ניתוח המשובטים של תא גזע Hematopoietic מבשרי באמצעות אינדקס תא בודד מיון משולב עם תאי אנדותל נישה תרבות משותפת

Published: May 8, 2018 doi: 10.3791/56973
Automatic Translation
1,2, 1, 1, 1, 1,2
1Clinical Research Division, Fred Hutchinson Cancer Research Center, 2Department of Pediatrics, Division of Pediatric Hematology/Oncology, University of Washington School of Medicine

Summary

כאן אנו מציגים מתודולוגיה לניתוח המשובטים של תא גזע hematopoietic מבשרי במהלך התפתחות עובריים מאתר. אנו משלבים אינדקס מיון של תאים בודדים מאזור העורקים-בלוטת המין-mesonephros עובריים עם תרבות משותפת תא אנדותל והשתלות לאפיין את המאפיינים פנוטיפי ואת הפוטנציאל engraftment של מבשרי hematopoietic יחיד.

Abstract

היכולת ללמוד תאי גזע hematopoietic (HSC) בראשית במהלך התפתחות עובריים יש היה מוגבל על-ידי בנגישות של מועדון הכדורגל מונפלייה מבשרי ב העובר מוקדם והיעדר מבחני שמזהים את הפוטנציאל multilineage engraftment לטווח ארוך של פונקציונלית בודדים בשם HSC סימנים מקדימים. כאן, אנו מתארים מתודולוגיה המאפשרת את בידוד ואפיון של מבשרי HSC מאומתים באופן פונקציונלי ברמת תא בודד. ראשית, אנו מנצלים אינדקס מיון לקטלוג הפרמטר פנוטיפי מדויק של כל תא בנפרד ממוינים, באמצעות שילוב של סמנים פנוטיפי להעשיר עבור מועדון הכדורגל מונפלייה סימנים מקדימים עם סמנים נוספים עבור ניתוח ניסיוני. שנית, כל תא ממוין אינדקס הוא תרבותי משותף עם נישה וסקולרית משתית מאזור (AGM) אבי העורקים-בלוטת המין-mesonephros, אשר תומכת ההבשלה של הלא-engrafting מועדון הכדורגל מונפלייה המבשרות על HSC פונקציונלי עם פוטנציאל multilineage, לטווח ארוך engraftment מבחני השתלת. מתודולוגיה זו מאפשרת המתאם המאפיינים פנוטיפי של סימנים מקדימים hemogenic המשובטים עם הפוטנציאל שלהם engraftment תפקודית או מאפיינים אחרים כגון פרופיל תעתיק, מתן אמצעים לניתוח מפורט של מועדון הכדורגל מונפלייה קודמן פיתוח ברמה תא בודד.

Introduction

המשובטים מחקרים גילו הטרוגניות במאפיינים engraftment לטווח ארוך של HSCs למבוגרים, לספק תובנה חדשה HSC יחוברו ושינויים בהתנהגות HSC במהלך ההזדקנות1. עם זאת, מחקרים דומים של HSCs עובריים ו מבשרי שלהם כבר יותר מאתגר. במהלך התפתחות עוברית מוקדמת, HSCs נובעים אוכלוסיה של סימנים מקדימים המכונה hemogenic אנדותל בתהליך ארעי התייחס כאל אנדותל המעבר hematopoietic2. הראשונה מועדון הכדורגל מונפלייה, שהוגדרו על-ידי היכולת שלהם לספק engraftment multilineage חזקות, לטווח ארוך בעקבות השתלת לתוך נמענים למבוגרים ממוזגים, לא מזוהים עד לאחר יום עובריים 10.5 (E10.5) בהעובר מאתר, תדירות נמוכה מאוד3 . במהלך התפתחותם, המבשרות על מועדון הכדורגל מונפלייה (pre-HSC) הנובעות hemogenic אנדותל חייב לעבור התבגרות לפני רכישת מאפייני HSC למבוגרים המאפשרים engraftment יעיל השתלת מבחני4,5 , 6. פגיעה ביעילות המחקר ממוצא HSC נדירים, שפע של אבות hematopoietic עם erythroid, פוטנציאל מיאלואידית, ו הלימפה כבר זוהו לפני ייסודה של מועדון הכדורגל מונפלייה טרום-מועדון הכדורגל מונפלייה7,8. לפיכך, שיסייעו לך לייחד טרום-מועדון הכדורגל מונפלייה אבות hematopoietic אחרים דורש שיטות clonally בידוד תאי, לספק להם האותות מספיק עבור ההבשלה שלהם כדי HSC, לזהות את המאפיינים engraftment שלהם מבחני השתלת.

מספר גישות תוארו המאפשרות איתור קדם-מועדון הכדורגל מונפלייה על ידי התבגרות או ex-vivo או vivo כדי HSC. שיטות שמחוץ היו תלויים תרבות של רקמות עובריים, כגון האזור AGM, איפה מועדון הכדורגל מונפלייה הראשון מזוהים פיתוח9. על שיטות אלה, פרוטוקולים אשר משלבות את הדיסוציאציה, מיון של צבירת מחדש של רקמות AGM התירו אפיון אוכלוסיות ממוינים המכיל HSC מבשרי במהלך הפיתוח מ E9.5 ל E11.5 ב פארא-ותיני splanchnopleura (P-Sp) / AGM אזורים4,5,10; עם זאת, גישות אלה אינם לבצע ניתוח תפוקה גבוהה של סימנים מקדימים ברמת תא בודד נדרש לניתוח המשובטים. באופן דומה, אין ויוו ההבשלה על ידי השתלת לתוך עכברים היילוד, איפה microenvironment המשוער יהיה מתאים יותר התמיכה של שלבים מוקדמים של מועדון הכדורגל מונפלייה מבשרי, איפשר גם מחקרים על אוכלוסיות ממוינים מן החלמון AGM / P-Sp (P-Sp הוא האזור קודמן כדי ומזכיר האסיפה) עם מאפיינים של טרום-מועדון הכדורגל מונפלייה, אבל השיטות האלה גם להיכשל כדי לספק פלטפורמה חזקה ליחיד תא ניתוח11,12.

לימודי Rafii. et al. הפגינו שאת משתית תא אנדותל לפעיל על-Akt (EC) מספקים מצע נישה עבור התמיכה של מבוגרים HSC התחדשות עצמית במבחנה13,14,15. אנחנו נקבע לאחרונה כי מופעל Akt EC נגזר מן האזור AGM (AGM-EC) מספק משרה מתאימה במבחנה ההבשלה של מבשרי hemogenic, מבודד מוקדם ככל E9 בפיתוח, כדי engrafting למבוגרים מועדון הכדורגל מונפלייה, כמו גם עוקבות התחדשות עצמית של מועדון הכדורגל מונפלייה שנוצר16. נתון כי מערכת זו מעסיקה תרבות משותפת 2-ממדי פשוטה, זה בקלות להתאמה לניתוח המשובטים של הפוטנציאל HSC של סימנים מקדימים hemogenic מבודדים בנפרד.

לאחרונה דיווחנו גישה assay הפוטנציאל HSC של סימנים מקדימים hemogenic המשובטים על-ידי שילוב מדד מיון של סימנים מקדימים hemogenic בודדים מעוברים מאתר עם תרבות משותפת AGM-EC, אנליזה פונקציונלית הבאים בהשתלת מבחני17. אינדקס מיון הוא תא מצב של לפעיל על-ידי קרינה פלואורסצנטית מיון (FACS) את הרשומות (אינדקסים) כל הפרמטרים פנוטיפי (קרי, פיזור קדמי (FSC-A), לצד פיזור (האס-A), קרינה פלואורסצנטית פרמטרים) של כל תא בנפרד ממוינים כזה אלו תכונות ישויך retrospectively כדי שלאחר מכן אנליזה פונקציונלית בעקבות מיון. תוכנה FACS רשומות הן מידע פנוטיפי עבור כל תא, הבאר/המיקום של צלחת 96-ובכן בו היא מוצבת. טכניקה זו בעבר שימש באלגנטיות כדי לזהות הטרוגניות במועדון הכדורגל מונפלייה למבוגרים, לקבוע פרמטרים פנוטיפי נוספת להעשיר עבור המשנה engrafting לטווח ארוך של מועדון הכדורגל מונפלייה, לתאם את הפרמטרים פנוטיפי של מועדון הכדורגל מונפלייה עם תעתיק מאפיינים-הסינגל תא רמה18,19. כאן, אנו מספקים נתונים היסטוריים מתודולוגיה של גישה זו, אשר מאפשרת זיהוי של פרמטרים ייחודיים פנוטיפי ו שושלת היוחסין תרומות של טרום-מועדון הכדורגל מונפלייה בשלבים המוקדמים של התפתחות.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

כל השיטות המתוארות כאן אושרו על ידי טיפול בעלי חיים מוסדיים ועל שימוש הוועדה (IACUC) של פרד האצ'ינסון לחקר הסרטן.

1. הכנת AGM-EC Monolayers לתרבות משותפת

  1. 24 שעןת לפני ניתוח AGM ומיון, להפוך AGM-EC תרבות המדיה מסנן לחטא.
  2. להוסיף ג'לטין 0.1% במים (100 µL טוב) כל טוב של צלחת 96-ובכן דגירה בטמפרטורת החדר במשך 15 דקות לשאוב הג'לטין, להשאיר את הצלחת בשכונה תרביות רקמה עם מכסה הסיר עד הבארות יבשים.
  3. לבטל את monolayers AGM-EC וצלחת ללוחות 96-ובכן.
    הערה: לשמור על AGM-EC, מוכנים כמו שתואר לעיל16, AGM-EC תרבות בתקשורת. עקביות, שורות תאים AGM-EC עליו להיות קפוא ברגע מספיקים מתקבלים (בדרך כלל מעבר 1-3), נעשה שימוש במספר המעבר מוגדרת (בדרך כלל מעבר 5-12) לניסויים תרבות משותפת. שורות תאים AGM-EC נגזרות C57BL/6J (CD45.2) AGM. ראה את הטבלה של חומרים עבור כל מדיה קומפוזיציות.
    1. האחות המדיה מן התרבות AGM-EC בבקבוקון2 75 ס מ ומוסיפים 5 מ"ל PBS. האחות PBS, ולהוסיף 3 מ"ל טריפסין פתרון (ראה טבלה של חומרים).
    2. דגירה ב 37 מעלות צלזיוס למשך 2-4 דקות עד רוב התאים ממריאים לצלחת. להוסיף 7 מ ל AGM-EC תרבות ומדיה pipet 8 - 10 פעמים עם פיפטה 10 מ"ל להכין תאים בודדים ההשעיה, ולהעביר ל צינור 15 מ"ל.
    3. ספין ב g x 300 במשך 5 דקות, להסיר את תגובת שיקוע, להשעות מחדש בתקשורת תרבות של 10 מ ל AGM-EC, מעריכים את מספר תאים עם hemocytometer. לדלל לתאים ריכוז עונה 1 פרק 105 תאים למ"ל AGM-EC תרבות בתקשורת.
  4. להוסיף 100 µL AGM-EC תא ההשעיה (1 x 104 תאים) כל טוב של צלחת 96-ובכן gelatinized. מקומו 37 ° C, 5% CO2 תרביות רקמה חממה הלילה נעשה כדי לאפשר ל- AGM-EC לצרף טופס של טפט confluent.
    הערה: פזר באופן שווה את AGM-EC סטרומה תאים כך שאין overgrowth מוגבלת או תא clumping לתרבות שיתוף אופטימלית.
  5. להכין את טפט AGM-EC AGM תרבות משותפת.
    1. למחרת בבוקר, הכנת כלי התקשורת ללא סרום AGM.
    2. באמצעות פיפטה של 12-ובכן רב-ערוצי, להסיר את המדיה תרבות AGM-EC AGM-EC ולהוסיף µL 200/טוב של מדיה ללא סרום AGM ללא ציטוקינים לשטוף כל התקשורת סרום המכיל שיורית.
    3. מסיר את המדיה ולהוסיף µL 200/טוב של מדיה ללא סרום AGM עם ציטוקינים. לעבוד מהר בעת הסרת והוספת המדיה כך שכבת אנדותל לא נפגעת; למשללהסיר ולהוסיף אותו מחדש מדיה שורה אחת בכל פעם. מקום הלוחות 96-ובכן חממה תרביות רקמה ב 37 ° C עד התאים מתחלקים מוכן לצורך מיון.

2. הכנה של תא בודד השעיה רקמות עובריים מאתר

  1. לנתח את AGM מ matings מתוזמן.
    1. להגדיר את matings מתוזמן ליצירת רקמות עובריים של הגיל הרצויה.
    2. קציר העוברים מן הנקבות בהריון-9.5 ל 11.5 ימי פוסט coitum (dpc), תלוי בשלב של טרום-מועדון הכדורגל מונפלייה כדי להיות מנותח.
      הערה: רקמות עובריים נקצרים מן העכברים C57BL/6J (CD45.2) כפי שתואר לעיל, בדיוק בשלבים somite על בסיס ספירה16. אנו מתמקדות על ניתוח של אוכלוסיות מאזור AGM עובריים, מבשר שלה, P-Sp, בין E9.5 ל E11.5, המבוסס על somite הזמני.
    3. לנתח ומזכיר האסיפה העוברים20.
      הערה: פרוטוקולים מפורט עבור ניתוח AGM מעוברים מאתר כבר פורסם על-ידי אחרים20. לחלופין, שק חלמון או רקמות אחרות התיימר להיות פעילות טרום-מועדון הכדורגל מונפלייה יכול גם להיות מנותח בשיטה זו.
  2. מביצועם הרקמות עובריים גזור.
    1. לאסוף את הרקמות ביתור 15 מ"ל צינור חרוטי המכיל 10 מ"ל PBS עם 10% FBS על קרח. כוח המשיכה ליישב את רקמות, וארוקן את PBS/FBS, ולאחר מכן להוסיף מיד 1 מ"ל collagenase 0.25% ומקום באמבט מים 37 º C למשך 25 דקות.
    2. להוסיף 1 מ"ל של PBS/10% FBS, pipet כ 20 - 30 פעמים עם טיפ פיפטה 1 מ"ל לקבל השעיה תא בודד. להוסיף אוטם 8 נוספים של PBS/10% FBS וזורקים צנטריפוגה תאים על 300 גרם x עבור 5 דק את תגובת שיקוע.

3. נוגדן מכתים של תאים עובריים מאתר

  1. להכין מאגר חסימה נוגדן מכתים.
    1. להוסיף 1 µg/mL דאפי (מניות 1 מ"ג/מ"ל ב H2O) של µg/mL 10 אנטי עכבר CD16/CD32 (Fc קולטן (ה-FcR) בלוק) 1 מ"ל PBS עם 10% FBS.
    2. לצייר מזרק 3 מ"ל, עוברים דרך מסנן מזרק מיקרומטר 0.22 לחטא. מחדש להשעות בגדר תאים מרקמות dissociated מאתר עובריים (מתוך שלב 2.2.2) בחסימה µL 500 מאגר, דגירה על קרח למשך 5 דקות.
  2. להכין תערובת נוגדן17.
    1. להוסיף 10 µg/mL ה-FcR בלוק 1 מ"ל PBS עם 10% FBS ו 10 µL של כל נוגדן anti-VE-קדהרין מצומדת fluorochrome (CD144, לראות את הטבלה של חומרים), נוגדן anti-EPCR מצומדת fluorochrome (CD201, לראות את הטבלה של חומרים). השתמש מטריים לדילול הסופי של נוגדנים אלא אם צוין אחרת מבוסס על ההמלצות של היצרן או על פי titrations.
      הערה: שילוב נוגדן זה משמש להגדרת השערים למיון, כמפורט להלן (שלב 4.2). מיון המבוסס על הביטוי שיתוף של VE-קדהרין ומאפשר EPCR העשרה משמעותית של חלק AGM-derived תאים המכילים HSC קודמן פעילות, כפי שתואר לעיל17.
    2. הוסף נוספים נוגדנים fluorochrome מצומדת לניתוח נוסף פנוטיפי של מבשרי האינדקס ממוין בודדים.
      הערה: נוגדנים אלה לא בהכרח משמשים להגדרת השערים למיון. ב פרוטוקול מדגם זה, כללנו נוגדן anti-CD41 מצומדת PE ונוגדן anti-CD45 מצומדת FITC כדי לנתח את הביטוי היחסי של סמנים אלה hematopoietic, המתפתחים במהלך הופעתה של טרום-מועדון הכדורגל מונפלייה של אנדותל hemogenic4 ,5,16,17. סמנים אחרים עניין יכול להיכלל כרצונכם. דוגמאות צבעונית עם פקדים נוגדן isotype מצומדת fluorochrome משמשות כדי להגדיר השערים ואתאיזם לניתוח.
    3. לצייר את המיקס נוגדן, מזרק 3 מ"ל, עוברים דרך מסנן מזרק מיקרומטר 0.22 לחטא. להוסיף 500 µL של המיקס נוגדן התליה תא במאגר חסימה, פיפטה כדי לערבב, דגירה על קרח למשך לפחות 15-20 דקות.
  3. לשטוף את התאים מוכתם.
    1. הוסף FBS PBS/10% 8 מ. Centrifuge התאים ב 300 x g במשך 5 דקות, לשאוב ו מחדש להשעות התא גלולה עם 1 מ"ל PBS/10% FBS.
    2. להסיר גושים תא על-ידי pipetting התליה תא באמצעות כובע מסננת תא μm 35 על שפופרת 5 מ. לשטוף את מסננת תא עם אוטם 3 נוספים PBS/10% FBS. Centrifuge התאים ב g x 300 במשך 5 דקות, מחוק לגמרי, להשעות מחדש ב- 500 µL PBS/10% FBS, ומניחים על הקרח עד FACS.

4. אינדקס מיון של סימנים מקדימים Hemogenic יחיד ל 96-ולס עם AGM-EC משתית לתרבות משותפת

  1. הכן את המכונה FACS עבור מצב צלחת ויישר למיון ללוחות 96-ובכן לפי הוראות היצרן. בחר תא בודד במצב ואינדקס מיון מצב בהתוכנה עבור הגדרות מסכת טוהר מקסימלי, ולאפשר רכישת אינדקס פרמטרים עבור כל תא הממוין.
  2. רוכשים דגימה של תאים מן הנוגדן צבעונית דגימות לקביעת שערי למיון.
    1. לטעון את הדגימה תא מוכתם על המכונה FACS ולרכוש תאים על קצב הזרימה הנמוך. מגרש פסוקים FSC-A האס-A ובחירת שער הכולל תאים בגדלים (איור 1B) (אשר מבוסס על התצפית כי פעילות טרום-מועדון הכדורגל מונפלייה מזוהה בתאי גודל שונה פרופילי ה-AGM17). מגרש FSC-A פסוקים FSC-W ו פסוקים א-האס האס-W, ובחר שערים כדי לא לכלול doublets. אז מגרש FSC-A פסוקים דאפי לשער תאים חיים (שלילי עבור דאפי) (איור 1B).
    2. מגרש PECy7 (או את fluorochrome הרלוונטי על הכתם VE-קדהרין) לעומת PerCP (או את fluorochrome הרלוונטי על הכתם EPCR). שער תאים זה חיובי עבור VE-קדהרין (הכוללת אוכלוסייה מעורבת של תאי אנדותל וכן אבות hematopoietic, טרום-מועדון הכדורגל מונפלייה מ ומזכיר האסיפה), זה יש ביטוי EPCR גבוהה (אשר מעשיר עבור קדם-מועדון הכדורגל מונפלייה מ P-Sp/AGM17). . זה השער האחרון זה ישמש כדי ליצור אינדקס מיין תאים בודדים בשלב 4.3 (איור 1B).
    3. מגרש fluorochromes נוספים שימשו מכתים.
      הערה: בהתאם subpopulation כדי להיות מנותח, שערים נוספים ניתן להגדיר מבוסס על זיהוי סמנים אחרים כלולים עבור צביעת תאים. עם זאת, מיון אינדקס מאפשר את ההקלטה של הפרמטרים פלורסנט עבור כל תא ממוינים כזה יכול להיות מנותח retrospectively פרמטרים אלה. לפיכך, אין gating נוספים הכרחי בשלב זה. עבור כל הכיוונונים FACS, דגימות צבעונית עם נוגדנים יחיד אמור לשמש להתאמת הפיצוי, להביא בחשבון והתאמת ב הפליטה fluorochromes חופפים, ועם isotype שליטה נוגדנים, חשבון עבור צביעת הרקע ולקבוע שערים שלילי/חיובי.
  3. אינדקס למיין את התאים AGM.
    1. מניחים צלחת 96-ובכן המוכנים stroma AGM-EC בתקשורת ללא סרום AGM עם ציטוקינים (מתוך שלב 1.5.3) בבלוק צלחת של מכונת מיון FACs. לטעון את הדגימה ולהתחיל דוגמת רכישה. בחר אינדקס התא מיון/יחיד במצב ולהתחיל sortingsingle לתאים בודדים 96-ולס. השתמש קצב הזרימה הנמוך כדי למזער גזירה על תאים עובריים.
    2. ודא כי כל האירועים נרשמות במהלך המיון אינדקס. זה יאפשר ספירה של המספר הכולל של תאים ניתח בשער המיון היחסי בפועל מספר ממוינים יחידים 96-לבארות, כמו שלא כל אירועים שנרשמו ימוינו על בארות.
    3. ברגע התאים מוינו על צלחת שלמה של 96-ובכן, מקם את הצלחת חממה תרביות רקמה ב 37 מעלות צלזיוס להגדיר ב- 5% CO2. חזור על לוחות נוספים הנדרשים לכל ניסוי.
    4. תרבות משותפת בנפרד מיון תאי בבארות-96 המכיל AGM-EC (מתוך שלב 4.3) עד 7 ימים (5 ימים עבור תאים ממוינים מעוברים E11-11.5, 6 ימים מעוברים E10-10.5, 7 ימים מעוברים E9-9.5). דמיינו hematopoietic מושבות מורפולוגיות שונים עם מיקרוסקופ הפוכה בהגדלה X 100 (איור 2B) לאחר תקופת תרבות משותפת.
      הערה: התקשורת לא צריך להשתנות במהלך תקופת תרבות משותפת. מיון hemogenic מבשרי בתחילה עשויים להשתלב השכבה AGM-EC עם מורפולוגיה EC דמוי ולא ניתן בתחילה הנבדל מן AGM-EC משתית (איור 2 א). אולם, h 24-48 הבאים בתרבות שיתוף, קטנים, מעוגלים תאים hematopoietic או אשכולות של תאים עשויים להתגלות. בקצה של תרבות משותפת (5-7 ימים), ניתן לאבחן מושבות בודדות של תאים hematopoietic במערכת המשנה של 96-בארות אשר התקבל תא ממוינים עם פוטנציאל hematopoietic המשובטים. אם מבחינה ויזואלית בארות שנבדק מכילים המושבה ברורים יותר מפעם אחת, אז דגימה זו אינו נכלל מניתוח במורד הזרם כדי לא לכלול והמדגמים שקיבלת יותר מתא אחד ממוינות לפי טוב.

5. ניתוח צאצאי Hematopoietic המשובטים בעקבות תרבות משותפת

  1. קציר שיבוטים של כל אחד 96-ובכן לניתוח FACS.
    1. Pipet נמרצות מביצועם hematopoietic תאי אנדותל השכבות בעזרת פיפטה רב-ערוצי 200 µL פיפטה טיפים. נסה לא לנתק את שכבת אנדותל. הסר 100 µL (~ 50% המדגם) לניתוח פנוטיפי צאצאי hematopoietic על ידי FACS.
    2. להעביר את צלחת V-התחתון 96-ובכן, צנטריפוגה ב g 300 x למשך 2 דקות הצניפה התאים. להסיר את התקשורת על ידי מצליף מדיה לצלחת עם תנועה מהירה יחיד ואילו הצלחת היא הפוכה (קפיצי צלחת).
    3. מניחים את התאים µL 100 שנותרו בצלחת 96-ובכן המקורי בשימוש incubatorfor 37 ° C ב וזמינותו engraftment עוקבות (שלב 6).
  2. דגירה התאים עם נוגדנים המתאימים לניתוח hematopoietic.
    1. מחדש להשעות את כדורי תא כל טוב של 96-ובכן V-תחתון עם 50 µL של PBS/2% FBS המכילה בלוק ה-FcR µg/מ"ל, 1 µg/mL דאפי. דגירה את הצלחת ב 4 מעלות צלזיוס למשך 5 דקות.
    2. להוסיף 50 µL של PBS/2% FBS המכילה 10 בלוק ה-FcR של µg/mL, שילוב נוגדן לניתוח HSC המכיל PE-Cyanine7-מצומדת אנטי-VE-קדהרין, PerCP מצומדת אנטי-CD45, אנטי-EPCR מצומדת PE, anti-Sca1 מצומדת APC ו anti-Gr1 FITC מצומדת ו אנטי-F4/80 (כל נוגדן-מטריים דילול הסופי אלא אם צוין אחרת מבוסס על ההמלצות של היצרן או לפי titrations). דגירה את הצלחת ב 4 מעלות צלזיוס למשך 20 דקות לפחות.
  3. הסר נוגדן לא מאוגד עם רציפים דילולים ולנתח את התאים.
    1. להוסיף 200 µL/טוב PBS/2% FBS, צנטריפוגה 300 גרם x למשך 2 דקות הצניפה התאים. לאחר מכן, קפיצי הצלחת למחוק את תגובת שיקוע, להוסיף 200 µL PBS/2% FBS כל גלולה תא, צנטריפוגה ב g x 300 למשך 2 דקות הצניפה תאים.
    2. קפיצי צלחת כדי למחוק את תגובת שיקוע והוסף 50 µL/טוב PBS/2% FBS לניתוח. להמשיך לנתח את התאים על ידי FACS באמצעות cytometer של זרימה מצויד בקורא צלחת.
      הערה: לרכוש נפח קבוע של תאים (למשל, µL 35 של µL 50 הכולל המשמש re-השעיה) למנות תת-קבוצות צאצאי hematopoietic.
  4. לנתח את הנתונים FACS עבור כל טוב המכיל שהצאצא hematopoietic מסך עבור המושבות המכילות HSC פוטנציאליים (איור 3).
    1. שער ראשון עבור האוכלוסייה חיובי CD45 שלילי עבור סמני מיאלואידית Gr1 ו- F480. שער לא לצאת תאים המבטאים עדיין רמות נמוכות של VE-קדהרין. התאים מהשכבה AGM-EC הם שיבשו במשך הקציר של המושבות hematopoietic הן VE-קדהרין חיובי CD45 שלילי.
    2. שער CD45+VE-Cad- / נמוךGr1 תאים F4/80– –בהמשך המשנה המבטאים רמות גבוהות של EPCR ו- Sca1 (איור 3 א -C).
      הערה: במחקרים קודמים, מושבות חסר תאים עם CD45+VE-Cad- / נמוךGr1–F4/80–Sca1שלוםEPCRשלום פנוטיפ (איור 3D) reproducibly לא הצליח להעניק לזיהוי multilineage דם היקפיים engraftment עכברים הנמען לקרינה17 (נתונים לא מוצג); לפיכך, מושבות אלו צריכים להיכלל לא בניתוח השתלת עוקבות בשלב 6.

6. ניתוח של המאפיינים Engraftment של שיבוטים בודדים, קורלציה עם מאפיינים פנוטיפי הובהר על-ידי מיון אינדקס

  1. ביום (אם הדבר אפשרי) או בבוקר שלאחר הניתוח פנוטיפי בשלב 5, הושעו מחדש את התאים µL 100 שנותרו מן כל 96-ובכן המכיל hematopoietic מושבות בעקבות תרבות משותפת (מתוך שלב 5.1) נמרצת pipetting באמצעות טיפ פיפטה 200 µL.
  2. להכין ולהוסיף הצלה תאים ממח העצם שלם של זן congenic B6. SJL-PtprcPepcb/BoyJ (B6 CD45.1) עכברים בוגרים16,17.
    1. לספור תאים במח העצם nucleated בתמיסה הטורקים תחת hemocytometer. לדלל ריכוז של 5 x 105 nucleated תאים למ"ל ב- PBS עם 2% FBS.
    2. להוסיף 100 µL של תאים במח העצם הצלה (5 x 104) כל טוב המכיל רומא hematopoietic לניתוח השתלת ומערבבים על ידי pipetting.
  3. השתלות צאצא. של שיבוטים בודדים לתוך זן יחיד congenic הנמען לקרינה אולם B6. SJL-PtprcPepcb/BoyJ (B6 CD45.1) למבוגרים בעכבר.
    1. אולם להאיר את אותו מספר של עכברים B6 CD45.1 מספר שיבוטים בנפרד להזריק צאצא. של שיבוט יחיד (באמצעות 1,000 cGy ממקור צסיום)...
    2. צייר 200 ההשעיה בתא סכום של µL, (כולל תאים שיבוט, כמו גם 5 x 104 B6 CD45.1 הצלה תאים במח העצם) לתוך מזרק אינסולין ½ mL עם מחט ½ אינץ ' 29 גרם.
    3. אולם להאיר B6 CD45.1 נמענים למבוגרים 2-24 שעות לפני הזרקת...
    4. באמצעות restrainer של העכבר פלסטיק המאפשרת גישה הזנב, להזריק דרך וריד הזנב 200 µL האחסון המכיל תאים כל המשובטים והן 5 x 104 B6 CD45.1 תאים במח העצם למבוגרים הצלה כדי לסייע לנמען הישרדות.
    5. אוזניים תג ו שוקל העכברים הנמען, ותראה את בריאותם/המשקל במרווחי זמן קבועים (למשל, 3 - 4 פעמים / שבוע להציב הקרנה/השתלת, או לפי בודדים מוסדיים נהלי) כדי להבטיח בריאות טובה.
  4. בצע ניתוח של דם היקפיים engraftment במרווחי זמן קבועים (למשל, 2, 16, 24 שבועות) בעקבות השתלת.
    1. הסר 50-100 µL של דם דרך רטרו-מסלולית הבליד או שיטה אחרת של לתת דם אתית שאושרו.
    2. להוסיף 3 מ"ל פירוק מאגר (16.6 גר' NH4קלרנית, דור 2 NaHCO3 ו- 74.4 mg EDTA 2 L H2O) לדם, דגירה בטמפרטורת החדר במשך 5 דק צנטריפוגה 300 x g עבור 5 דק וביופסיה מחדש להשעות גלולה עם 2 מ"ל PBS/2% FBS. צנטריפוגה ב g x 300 במשך 5 דקות.
    3. מחדש להשעות את גלולה עם 150 µL PBS/2% FBS המכילה 10 µg/mL ה-FcR בלוק, µg 1/mL דאפי, לוותר על 1/3 של אמצעי האחסון טוב המכיל 50 µL isotype פקדים עבור התורם ואת שושלת היוחסין, 1/3 נוגדן 50 µL טוב המכיל פקדים התורם ואת isotype על שושלת היוחסין , ו- 1/3 לבאר, המכיל נוגדנים µL 50 לזהות התורם והן השושלת.
      הערה: נוגדנים לצורך זיהוי של multilineage engraftment: APCeFluor780 מצומדת anti-CD45.2, Pe-Cyanine7-מצומדת anti-CD45.1, FITC מצומדת אנטי CD3, מצומדת PE אנטי-F4/80, PerCP מצומדת אנטי-Gr1, ו- anti מצומדת APC-CD19, או פקדים isotype רלוונטיים.
    4. לזהות שיבוטים עם engraftment לטווח ארוך על-ידי הערכת תרומת דם היקפיים מאת FACS לאורך זמן של CD45.2 (תורם)-נגזר hematopoietic תאים כדי מיאלואידית (Gr1 ו/או F4/80 חיובי), B-cell (CD19 חיובי), ו- T-cell (CD3 חיובי) (איור 4A -B).
      הערה: Hematopoietic engraftment יכול גם להיות מנותח על ידי CD45.2 (תורם)-נגזר התרומה לאוכלוסיות hematopoietic רקמות שנקטפו מח העצם, הטחול, בלוטת התימוס, הצפק, או בעקבות השתלת משני תאי מח עצם לתוך עכברים B6 CD45.1 לנתח מאפיינים טורי engraftment17.
  5. לצורך תיאום מאפייני של שיבוט כל פנוטיפי כפי שנקבע על-ידי אינדקס תא בודד הראשונית במיון עם תכונותיו engraftment. באמצעות תוכנת ניתוח תזרים, להעלות פרמטרים מיון עבור כל תא האינדקס ממוין (בקורלציה 96-ובכן שאליו זה מוינה). מפת הנתונים פונקציונלי על חלקות זרימה כדי להעריך את המאפיינים פנוטיפי של תאים בודדים בזיקה תפוקתן פונקציונלי (לדוגמה, לטווח ארוך, multilineage engraftment) (איור 4C).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

איור 1A מראה סכימטי של הנבחנים. פעם אחת P-Sp/AGM רקמות הם גזור, איחדו ולאחר הפומבית של collagenase, הם מוכתמים נוגדנים VE-קדהרין, EPCR למיון אינדקס. Pre-מועדון הכדורגל מונפלייה מועשרים בתאים ממוינים VE-קדהרין+EPCRגבוהה (איור 1B). נוגדנים fluorochrome מצומדת אחרים יכולים להיכלל לנתח retrospectively פרמטרים פנוטיפי נוספים, אשר נרשמות עבור כל תא במהלך מיון אינדקס. בניסוי זה נציג מ E11 AGM, התאים מוכתמים גם אנטי-CD45 FITC מצומדת ו נוגדנים anti-CD41 מצומדת-PE. הטרוגניות בתוך האוכלוסייהגבוהה VE-קדהרין+EPCR עבור סמנים hematopoietic ספציפיים אלה הוא ציין (איור 1C), תואם asynchrony ידוע בפיתוח hematopoietic-זה שלב5.

בעקבות מדד המיון של תאים AGMגבוהה VE-קדהרין+EPCR בודדים כך 96 בודדים-ולס מתרחשת AGM-EC המכיל ב מדיה ללא סרום AGM ו ציטוקינים, הקמת המושבה. בתחילה, להשתלב ממוינים VE-קדהרין+EPCRגבוהה AGM תאי השכבה AGM-EC לפני שהם מתחילים לאסוף, בצורת אשכולות hematopoietic (איור 2 א, המוצגת כאן מתאי מיון מ העובר מאתר הטרנסגניים לבטא GFP תחת Ly6a יזם21, כדי להבחין בינם לבין stroma AGM-EC). לאחר 5-7 ימים של תרבות משותפת, מושבות של גדלים מורפולוגיות שונות יכול יזוהו על-ידי בדיקה עם מיקרוסקופ הפוכה (איור 2B), המוצגים כאן מתוך ניסוי נציג, 6 ימים לאחר מיון מ E11 AGM.

ניתוח הבא, פנוטיפי לפי FACS מתבצע על מחצית הוא צאצא של כל תאגבוהה VE-קדהרין+EPCR אשר הקימה מושבה hematopoietic. מושבות המכיל תאים עם פנוטיפ HSC מזוהים VE-קדהרין- / נמוךGr1–F4/80–CD45+Sca1שלוםEPCRשלום (איור 3). . הנה, אנחנו מראים ארבע מושבות שונות שהתקבלו בעקבות תרבות משותפת של האינדקס ממוין E11 AGM VE-קדהרין+EPCRגבוהה תאים, שלושה המכיל פרופורציות אחרות של מועדון הכדורגל מונפלייה פנוטיפי עם סוגי תאים יותר הבדיל אחרים (איור 3A –C), הרביעי חסר תאים עם פנוטיפ HSC (דמות תלת-ממד). מספר המושבות שנספרו לפי מספר תאים מצופה ואת האחוז שהובילה במושבות תאי גזע engraftable משתנה בהתאם לגיל עוברית מיון שבוצעה. VE-קדהרין- / נמוךGr1–F4/80–CD45+Sca1שלוםEPCRשלום E11 AGM שיבוטים. שתפיק 53 ± 15 מושבות מחוץ לתאים 192 מצופה 5% ± 1.3% מהתאים 192 יצירת מצופה שיבוטים זה engrafted זמן המונח (זאת אומרת ± SD לניסויים 3).

כדי לתאם את פנוטיפ עם engraftment פוטנציאליים, החצי הנותר של הוא צאצא של כל תאגבוהה VE-קדהרין+EPCR אשר הקימה מושבה hematopoietic המכיל תאים עם פנוטיפ HSC זוהה על ידי FACS (למשל מושבות מיוצג באיור 3A–C) היא מושתלים לקרינה (1,000 cGy), congenic למבוגרים זן (B6 CD45.1) עכברים יחד עם מנה של חילוץ תאים ממח B6 CD45.1. Engraftment multilineage לטווח ארוך הוא אישר עבור כל המשובטים על-ידי ביצוע התרומה התורם (CD45.2) ה ל מיאלואידית (Gr1 F4/80), B-cell (CD19), ו- T-cell (CD3) תא הדם ההיקפיים לאורך זמן (איור 4A). למרות רוב המושבות המכיל תאים עם פנוטיפ HSC זוהה על ידי FACS לספק engraftment לטווח ארוך, השתלת יש צורך לאשר engraftment multilineage תפקודית כמו שיבוטים קצת לאבד את engraftment לאורך זמן (איור 4B), או להציג מאפיינים ייחודיים engraftment כגון engraftment הלימפה מוטה (נתונים לא מוצג). ברגע הפוטנציאל HSC פונקציונלי של שיבוטגבוהה בכל EPCR+VE-קדהרין נקבע, זה הוא מתואם בחזרה לאינדקס של שיבוט זה מיון פרמטרים כדי לזהות את מאפייניו פנוטיפי מדויק. בדוגמה זו, אנו רואים כי אישר באופן פונקציונלי שיבוטים טרום-מועדון הכדורגל מונפלייה (נקודות אדומות) הם הטרוגנית שלהם ביטוי של CD41, CD45, בקנה אחד עם ביטוי דינמי הוקמה של סמנים אלה במהלך ההבשלה טרום-מועדון הכדורגל מונפלייה כדי HSC (איור 4C). שיבוטים ויוצרים מושבות hematopoietic אבל פוטנציאליים HSC חסר על-ידי הקרנת פנוטיפי או היעדר לטווח ארוך, engraftment multilineage בעקבות השתלת (שיבוטים hemogenic-מועדון הכדורגל מונפלייה, נקודות כחולות) הם גם הטרוגנית עבור CD41 ו- CD45, למרות תת-קבוצה אקספרס רמות גבוהות יותר של CD41 לעומת שיבוטים טרום-מועדון הכדורגל מונפלייה, אשר הם בראש ובראשונה CD41נמוכה. שיבוטים שאינן משתלבות מושבות hematopoietic (הלא-hemogenic שיבוטים, נקודות אור ירוק) הם בעיקר CD41- / נמוךCD45-, אשר ככל הנראה לשקף הלא-hemogenic VE-קדהרין+EPCR תאי אנדותלגבוה .

Figure 1
איור 1: מבט כולל על פרוטוקול וניתוח cytometry זרימה נציג למיון אינדקס של יחיד תאים. (א) ייצוג סכמטי של הפרוטוקול. (B) לזרום cytometry ניתוח של חלופה מועדפת AGM E11 תאים בסה כ מציג אסטרטגיה המגביל למיון אינדקס VE-קדהרין+EPCRגבוה התאים מועשרים לתעשיית טרום-מועדון הכדורגל מונפלייה (ניתוח עם FACS ניתוח תוכנה). מספרים כל שער מייצגים את האחוזים של תאים. (ג) Flow cytometry ניתוח מראה CD41 CD45 מכתים בתוך האוכלוסייהגבוהה VE-קדהרין+EPCR. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 2
איור 2: הקמת מושבות hematopoietic במהלך תרבות משותפת AGM-EC- (א) הדמיה בצילום מואץ של תאים GFP+ מיוןגבוההVE-קדהרין+EPCR מן Ly6a-GFP עוברי הטרנסגניים21 תרבותי משותף-AGM-לכלכלת גודל ברים מיקרומטר מוצגות בפינה השמאלית התחתונה של כל תמונה. מושבות נציג (B) נוצר VE-קדהרין+EPCRגבוהה האינדקס ממוין תאים בודדים לאחר 6 ימים תרבות משותפת על בכלכלת AGM אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 3
איור 3: Flow cytometry ניתוח צאצאים של E11 AGM-derived VE-קדהרין+EPCRגבוהה תאים בודדים בעקבות תרבות משותפת AGM-לכלכלת Gating עבור תאים עם פוטנציאל HSC מוצג המשנה זה VE-קדהרין- / נמוךGr1–F4/80– (החלונית הימנית), CD45+ (לוח האמצעי), ו- Sca1שלוםEPCRשלום (לוח נכון). (א) המושבה ייצוגית בהיקף של אוכלוסיה הומוגנית של תאים בעלי פנוטיפ מועדון הכדורגל מונפלייה. (CB–) נציג המושבות המכילות תערובת של תאים עם פנוטיפ HSC ואת סוגי תאים הבדיל יותר. (ד) נציג המושבה המורכב תאים חסר של פנוטיפ HSC. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 4
איור 4: ניתוח של דם היקפיים engraftment צאצאי של שיבוטים בודדים בעקבות תרבות משותפת AGM-EC, קורלציה עם אינדקס מיון פרמטרים. (א) נגזר CD45.2 התורם דם היקפיים engraftment של תאים מיאלואידים (Gr1 ו- F4/80), B-cell (CD19), ו- T-cell (CD3) קבוצות משנה של נמען נציג (B6 CD45.1) מושתלים עם רומא של הפרט E11 VE-קדהרין+EPCRגבוהה גומי בעקבות תרבות משותפת AGM-EC. Engraftment (B) נגזר CD45.2 התורם דם היקפיים לאורך זמן לאחר השתלת צאצאי של הפרט E11 VE-קדהרין+EPCRגבוהה שיבוטים בעקבות תרבות משותפת AGM-EC. המתאם (C) של CD41 ו- CD45 ביטוי עבור כל האינדקס ממוין VE-קדהרין+EPCRגבוה כפיל עם הפוטנציאל HSC הבאים AGM-EC תרבות שיתוף המבוסס על engraftment לטווח ארוך, multilineage ב השתלת וזמינותו. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

המחקר של מועדון הכדורגל מונפלייה בראשית במהלך התפתחות עובריים מחייבת אמצעי לגילוי HSC פוטנציאל מבשרי hemogenic עדיין חסר את היכולת לספק הכינון hematopoietic multilineage לטווח ארוך ב המושתלים נמענים למבוגרים. פרוטוקול זה, אנו מציגים וזמינותו המשובטים של סימנים מקדימים hemogenic עובריים מאת סטרומה תרבות משותפת על כלי הדם נישה ECs מ ומזכיר האסיפה, התומכת ההבשלה של המבשרות על מועדון הכדורגל מונפלייה, עם אנליזה פונקציונלית הבאים במבחני השתלת. התאגדות של אינדקס מיון היתרים ניתוח רטרוספקטיבי של פרמטרים פנוטיפי לאפיין את המאפיינים של טרום-מועדון הכדורגל מונפלייה כפי שהוגדרו על ידי משטח סמני כלולים וזמינותו. גישה זו ובכך מספק יתרון על פני שיטות אחרות המסתמכות על צובר מיון של אוכלוסיות קודמן מחדש aggregation מבוססת-מועדון הכדורגל מונפלייה מבחני4,5,10, הפעלת יעיל הקרנת עבור סמני פוטנציאליים של טרום-מועדון הכדורגל מונפלייה בזמן בו זמנית מתן מידע על רמת ביטוי היחסי משטח סמנים עבור כל תא בודד. באמצעות מתודולוגיה זו, לדוגמה, בעבר דיווחנו, בנוסף לשימוש EPCR להעשיר לאוכלוסיות טרום-מועדון הכדורגל מונפלייה בשלבים שונים של פיתוח, ביטוי ביניים ליגנד חריץ Dll4 נוספים מוגדרים subpopulation של המשובטים VE-קדהרין+EPCR+ סימנים מקדימים עם פוטנציאל, ואילו Dll4 שליליות VE-קדהרין+EPCR+ hemogenic מבשרי בעיקר HSC חסרה HSC פוטנציאליים17.

יתרון נוסף של שיטה זו הוא היכולת מסך עבור פוטנציאל HSC מיד בעקבות שיתוף תרבות המבוססת על זיהוי צאצאי hematopoietic עם פנוטיפ (VE-קדהרין- / נמוךGr1–F4/80–CD45+Sca1 שלוםEPCRשלום) זה הוא מתואם עם לטווח ארוך, multilineage engraftment. זה מבטל את הצורך להשתיל מושבות חסר רומא hematopoietic עם פנוטיפ HSC הזה, כמו מושבות אלו אינם מספקים engraftment לטווח ארוך במבחני השתלת. יתר על כן, מידע ראשוני הבחנה טרום פוטנציאליים-מועדון הכדורגל מונפלייה מ מבשרי hemogenic חסר פוטנציאל HSC מיד אחרי תרבות משותפת, ללא צורך להמתין לתוצאות מבחני engraftment לטווח ארוך, הוא שימושי, לדוגמה, במהירות הקרנת המועמד סמנים של מועדון הכדורגל מונפלייה-סימנים מקדימים. עם זאת, המתאם של נתונים פנוטיפי עם engraftment לטווח ארוך בעקבות השתלת מספק תובנות נוספות לתוך וריאציות של המאפיינים engraftment מדויק של טרום-מועדון הכדורגל מונפלייה שיבוטים. מצאנו, לדוגמה, את המשובטים טרום-מועדון הכדורגל מונפלייה מאזור P-Sp/AGM בין E9.5 ל- E11.5 יש ייחודי פוטנציאל להצמיח הן B1a והן B2-לימפוציטים, ואילו B1a-לימפוציטים פוטנציאל שבפיהם HSC למבוגרים17. יתר על כן, הבחנו האבולוציה המאפיינים engraftment של טרום-מועדון הכדורגל מונפלייה שיבוטים בין E9.5 לבין E11.5 עם קודמת טרום-מועדון הכדורגל מונפלייה הממחיש של הטיה יחסית לכיוון engraftment פסוקים B2-לימפוציטים B1a הצפק ופחות פוטנציאל התחדשות עצמית חזקה המבוססת על השתלת משני מבחני17.

בעוד פרוטוקול זה מספק גישה חשוב להבהיר את תכונותיו הייחודיות של מבשרי HSC המשובטים, ישנן כמה מגבלות חייב להיות מוערך. למרות איתור צאצאי עם HSC פנוטיפי מאת FACS בעקבות תרבות משותפת AGM-EC הוא בדרך כלל מתואם כדי engraftment multilineage לטווח ארוך, כמה מושבות בעלות פנוטיפ זה לספק רק לטווח קצר engraftment או engraftment לקויה בדרך אחת או יותר שושלות hematopoietic (איור 4B; הנתונים לא מוצג). לפיכך, השתלת נשאר תקן הזהב אימות HSC פונקציונלי. יתר על כן, שלא ניתן לשלול כי חלק מההבדלים במאפייני engraftment של טרום-מועדון הכדורגל מונפלייה שיבוטים, מאשר המשקפים הבדלים מהותיים-תא hemogenic פוטנציאל קודמן, העלולות לנבוע השתנות סטוכסטי בזמן תרבות משותפת AGM-EC בפסוקים התחדשות עצמית החלטות בידול, כמו טרום-מועדון הכדורגל מונפלייה בו-זמנית מתבגר על מועדון הכדורגל מונפלייה, עוברים חלוקות תאים. אכן, זה עשוי בחלקו חשבון ועבור את הטרוגניות שנצפה המושבה מורפולוגיה של פנוטיפ של תאים המופקים שיבוטים טרום בודדים-מועדון הכדורגל מונפלייה (למשל, איור 3A–C), עלול לגרום underestimation של טרום-מועדון הכדורגל מונפלייה מאת זה וזמינותו אם לא כל פוטנציאל טרום-מועדון הכדורגל מונפלייה שיבוטים מזוהים על ידי דור של HSC תפקודית בעקבות תרבות משותפת AGM-EC. עם זאת, היכולת להבחין hemogenic נפרדים פונקציונלית שיבוטים שלהם לביטוי דיפרנציאלית של סמני פנוטיפי ייחודיים (כגון Dll417) מופעל בשיטה זו מספק אמצעים לזיהוי subpopulations של סימנים מקדימים hemogenic עם ההבדלים הטבועים תא-מהותי.

בונים על פרוטוקול בסיסי זה, מספר יישומים מורחבים ניתן לכלול ללמוד עוד פוטנציאל hematopoietic של hemogenic המשובטים מבשרי במהלך הפיתוח. מעבר השימוש של נוגדנים לצורך זיהוי סמני פני השטח, ביטוי של סמני פלורסצנטיות הטרנסגניים עוברי (למשל., Ly6a- GFP21 או Runx1 -GFP22 לידי ביטוי אנדותל/טרום-מועדון הכדורגל מונפלייה hemogenic) יכול להיות שילב למיון אינדקס של סימנים מקדימים hemogenic. בנוסף מבחני השתלת בעקבות AGM-EC תרבות משותפת כדי לזהות מראש בשם-מועדון הכדורגל מונפלייה, רומא יכול גם להיות מוערך על פוטנציאל השושלת hematopoietic על סמך מבחני משני במבחנה , כמו תרבות OP9 או OP9-Dl1 לאתר B - ו T-cell פוטנציאל23, או מושבת clonogenic מתבצעת מבחני methylcellulose כדי לזהות פוטנציאל erythromyeloid. אכן, חלק מהעותקים hemogenic-מועדון הכדורגל מונפלייה (למשל, דמות תלת-ממד) סביר להניח לייצג multipotent אבות, אבות erythromyeloid, או אבות T - ו B-cell שתואר קודם לכן את זה לפניהן ואינן תלויות HSC פיתוח 8 , 24 , 25 , 26 , 27 , 28, ואת וזמינותו זה עשוי להמשיך לקדם מחקרים המשובטים של הגלים האלה ברורים של סימנים מקדימים hematopoietic. לבסוף, אינדקס מיון של טרום-מועדון הכדורגל מונפלייה יכול להיות משולב עם ניתוח במורד הזרם אחרים כגון תא בודד RNA-רצף, כדי להתאים את מאפייני פנוטיפי עם פרופילים תעתיק העולמית של פיתוח HSC מבשרי. בסך הכל, פרוטוקול זה מספק שיטה לניתוח חזקים של hematopoiesis המשובטים מ מבשרי hemogenic עובריים צריך לספק תובנות הרומן HSC פיתוח.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

המחברים אין לחשוף.

Acknowledgments

ברצוננו להודות אנדרו ברגר, סטייסי Dozono, בריאן Raden פרד האצ'ינסון Flow Cytometry הליבה לקבלת סיוע עם FACS. עבודה זו נתמכה על ידי המענק נבחרת מוסדות של בריאות NHLBI UO1 #HL100395, נלווים-שיתופי גרנט #HL099997, NIDDK הענק #RC2DK114777. ברנדון Hadland נתמך על ידי אלכס של לימונדה לעמוד קרן ותקווה יונדאי על בסיס גלגלים.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
AGM-EC culture media
Materials for culture of endothelial cells
TrypLE Express Gibco 12605-028 Use to dissociate AGM-EC monolayers
Gelatin 0.1% in water StemCell Technologies 7903 Use to adhere AGM-EC monolayers to plastic
96-well tissue culture plates Corning 3599 Use to co-culture AGM-EC monolayers and index sorted clones
Dulbecco's Phosphate Buffered Saline (PBS) Gibco 14190-144 Use for dissection and FACS staining
500 ml filter bottles Fisher Scientific 9741202 Use to sterile filter Endothelial media
AGM-EC culture media (500 mls)
Iscove's Modified Dulbecco's Medium (IMDM) Gibco 12440-053 400 mls
Hyclone Fetal Bovine Serum Fisher Scientific SH30088.03 100 mls
Penicillin Streptomycin Gibco 15140-122 5 mls
Heparin Sigma H3149 50 mg dissolved in 10 mls media
L-glutamine (200 mM) StemCell Technologies 7100 5 mls
Endothelial Mitogen (ECGS) Alfa Aesar J64516 (BT-203) Add 10 mls media to dissolve and add
Materials for AGM index sort
Collagenase (0.25%) StemCell Technologies 7902 Use for dissociation of embryonic tissues
3ml syringe BD Biosciences 309657 Use to sterile filter antibody solutions for FACS
0.22 µM syringe-driven filter Millipore SLGP033RS Use to sterile filter antibody solutions for FACS
5 ml polystyrene tube with cell-strainer cap Corning 352235 Use to remove cell clumps prior to FACS
DAPI (prepared as 1 mg/ml stock in H2O) Millipore 268298 Use to exclude dead cells from sort
anti-mouse CD16/CD32 (FcR block) BD Biosciences 553141 Use to block non-specific staining to Fc receptors
Antibodies for AGM index sort
Anti-mouse CD144 PE-Cyanine7 eBioscience 25-1441-82 Staining
Rat IgG1 kappa Isotype Control, PE-Cyanine7 eBioscience 25-4301-81 Isotype control for CD144 PE-Cyanine7
Anti-mouse CD201 (EPCR) PerCP-eFluor710 eBioscience 46-2012-80 Staining
Rat IgG2b kappa Isotype Control, PerCP-eFlour710 eBioscience 46-4031-80 Isotype control for CD201 PerCP-eFluor710
Anti-mouse CD41 PE BD Biosciences 558040 Staining
Rat IgG1 kappa Isotype Control, PE BD Biosciences 553925 Isotype control for CD41 PE
Anti-mouse CD45 FITC eBioscience 11-0451-85 Staining
Rat IgG2b kappa Isotype Control, FITC eBioscience 11-4031-81 Isotype control for CD45 FITC
AGM-serum free media (10mls)
X-Vivo 20 Lonza 04-448Q 10 mls
recombinant murine stem cell factor (SCF) Peprotech 250-03 10 ml (100 mg/ml stock) Final concentration 100 ng/ml
recombinant human FLT3 Ligand (FLT3L) Peprotech 300-19 10 ml (100 mg/ml stock) Final concentration 100 ng/ml
recombinant human thrombopoietin (TPO) Peprotech 300-18 2 ml (100 mg/ml stock) Final concentration 20 ng/ml
recombinant murine interleukin-3 (IL3) Peprotech 213-13 2 ml (100 mg/ml stock) Final concentration 20 ng/ml
Materials for Staining co-cultured cells
96 well plate, V-bottom Corning 3894 Use for FACS analysis
Antibodies for analysis of Index sorted clones co-cultured with endothelial cells
Anti-mouse CD45 PerCP-Cyanine5.5 eBioscience 45-0451-82 Staining
Rat IgG2b kappa Isotype Control, PE-Cyanine5.5 eBioscience 35-4031-80 Isotype control for CD45 PerCP-Cyanine5.5
Anti-mouse CD201 (EPCR) PE eBioscience 12-2012-82 Staining
Rat IgG2b kappa Isotype Control, PE eBioscience 12-4031-81 Isotype control for CD201 PE
Anti-mouse Ly-6A/E (Sca-1) APC eBioscience 17-5981-83 Staining
Rat IgG2a kappa Isotype Control, APC eBioscience 17-4321-81 Isotype control for Ly-6A/E APC
Anti-mouse F4/80 FITC eBioscience 11-4801-81 Staining
Rat IgG2a kappa Isotype Control, FITC eBioscience 11-4321-41 Isotype control for F4/80 FITC
Anti-mouse Ly-6G/C (Gr1) FITC BD Biosciences 553127 Staining
Rat IgG2b kappa Isotype Control, FITC BD Biosciences 556923 Isotype control for Ly-6G/C and CD3 FITC
Materials for tail vein injection for transplant
1/2 ml insulin syringes with 29G 1/2" needles BD Biosciences 309306 Use for tail vein injection for transplantation
Antibodies for Peripheral Blood analysis following translant
Anti-mouse Ly-6G/C (Gr1) PerCP Biolegend 108426 Staining
Rat IgG2b kappa Isotype Control, PerCP Biolegend 400629 Isotype control for Ly-6G/C PerCP
Anti-mouse F4/80 PE eBioscience 12-4801-82 Staining
Rat IgG2a kappa Isotype Control, PE eBioscience 12-4321-80 Isotype control for F4/80 PE
Anti-mouse CD3 FITC BD Biosciences 555274 Staining
Anti-mouse CD19 APC BD Biosciences 550992 Staining
Rat IgG2a kappa Isotype Control, APC BD Biosciences 553932 Isotype control for CD19 APC
Anti-mouse CD45.1 (A20) PE-Cyanine7 eBioscience 25-0453-82 Staining
Rat IgG2a kappa Isotype Control, PE-Cyanine7 eBioscience 25-4321-81 Isotype control for CD45.1 PE-Cyanine7
Anti-mouse CD45.2 (104) APC-eFluor780 eBioscience 47-0454-82 Staining
Rat IgG2a kappa Isotype Control, APC-eFluor780 eBioscience 47-4321-80 Isotype control for CD45.2 APC-eFluor780
Equipment
BD FACSAria II with DIVA software BD Biosciences
BD FACSCanto II with plate reader BD Biosciences
Haemocytometer Fisher Scientific S17040 For counting cells
Multi-channel pipette Fisher Scientific 14-559-417 For dispensing cells
FACS analysis software FlowJo/BD Biosciences https://www.flowjo.com/solutions/flowjo

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Copley, M. R., Beer, P. A., Eaves, C. J. Hematopoietic stem cell heterogeneity takes center stage. Cell Stem Cell. 10 (6), 690-697 (2012).
  2. Medvinsky, A., Rybtsov, S., Taoudi, S. Embryonic origin of the adult hematopoietic system: advances and questions. Development. 138 (6), 1017-1031 (2011).
  3. Kumaravelu, P., et al. Quantitative developmental anatomy of definitive haematopoietic stem cells/long-term repopulating units (HSC/RUs): role of the aorta-gonad-mesonephros (AGM) region and the yolk sac in colonisation of the mouse embryonic liver. Development. 129 (21), 4891-4899 (2002).
  4. Taoudi, S., et al. Extensive hematopoietic stem cell generation in the AGM region via maturation of VE-cadherin+CD45+ pre-definitive HSCs. Cell Stem Cell. 3 (1), 99-108 (2008).
  5. Rybtsov, S., et al. Hierarchical organization and early hematopoietic specification of the developing HSC lineage in the AGM region. J Exp Med. 208 (6), 1305-1315 (2011).
  6. Rybtsov, S., et al. Tracing the origin of the HSC hierarchy reveals an SCF-dependent, IL-3-independent CD43(-) embryonic precursor. Stem Cell Reports. 3 (3), 489-501 (2014).
  7. McGrath, K. E., et al. Distinct Sources of Hematopoietic Progenitors Emerge before HSCs and Provide Functional Blood Cells in the Mammalian Embryo. Cell Rep. 11 (12), 1892-1904 (2015).
  8. Lin, Y., Yoder, M. C., Yoshimoto, M. Lymphoid progenitor emergence in the murine embryo and yolk sac precedes stem cell detection. Stem Cells Dev. 23 (11), 1168-1177 (2014).
  9. Medvinsky, A., Dzierzak, E. Definitive hematopoiesis is autonomously initiated by the AGM region. Cell. 86 (6), 897-906 (1996).
  10. Sheridan, J. M., Taoudi, S., Medvinsky, A., Blackburn, C. C. A novel method for the generation of reaggregated organotypic cultures that permits juxtaposition of defined cell populations. Genesis. 47 (5), 346-351 (2009).
  11. Yoder, M. C., Hiatt, K., Mukherjee, P. In vivo repopulating hematopoietic stem cells are present in the murine yolk sac at day 9.0 postcoitus. Proc Natl Acad Sci U S A. 94 (13), 6776-6780 (1997).
  12. Arora, N., et al. Effect of developmental stage of HSC and recipient on transplant outcomes. Dev Cell. 29 (5), 621-628 (2014).
  13. Butler, J. M., Rafii, S. Generation of a vascular niche for studying stem cell homeostasis. Methods Mol Biol. 904, 221-233 (2012).
  14. Butler, J. M., et al. Endothelial cells are essential for the self-renewal and repopulation of Notch-dependent hematopoietic stem cells. Cell Stem Cell. 6 (3), 251-264 (2010).
  15. Kobayashi, H., et al. Angiocrine factors from Akt-activated endothelial cells balance self-renewal and differentiation of haematopoietic stem cells. Nat Cell Biol. 12 (11), 1046-1056 (2010).
  16. Hadland, B. K., et al. Endothelium and NOTCH specify and amplify aorta-gonad-mesonephros-derived hematopoietic stem cells. J Clin Invest. 125 (5), 2032-2045 (2015).
  17. Hadland, B. K., et al. A Common Origin for B-1a and B-2 Lymphocytes in Clonal Pre- Hematopoietic Stem Cells. Stem Cell Reports. 8 (6), 1563-1572 (2017).
  18. Wilson, N. K., et al. Combined Single-Cell Functional and Gene Expression Analysis Resolves Heterogeneity within Stem Cell Populations. Cell Stem Cell. 16 (6), 712-724 (2015).
  19. Schulte, R., et al. Index sorting resolves heterogeneous murine hematopoietic stem cell populations. Exp Hematol. 43 (9), 803-811 (2015).
  20. Morgan, K., Kharas, M., Dzierzak, E., Gilliland, D. G. Isolation of early hematopoietic stem cells from murine yolk sac and AGM. J Vis Exp. (16), (2008).
  21. deBruijn, M. F., et al. Hematopoietic stem cells localize to the endothelial cell layer in the midgestation mouse aorta. Immunity. 16 (5), 673-683 (2002).
  22. Lorsbach, R. B., et al. Role of RUNX1 in adult hematopoiesis: analysis of RUNX1-IRES-GFP knock-in mice reveals differential lineage expression. Blood. 103 (7), 2522-2529 (2004).
  23. Holmes, R., Zúñiga-Pflücker, J. C. The OP9-DL1 system: generation of T-lymphocytes from embryonic or hematopoietic stem cells in vitro. Cold Spring Harb Protoc. 2009 (2), pdb.prot5156 (2009).
  24. Yoshimoto, M. The first wave of B lymphopoiesis develops independently of stem cells in the murine embryo. Ann N Y Acad Sci. 1362, 16-22 (2015).
  25. Kobayashi, M., et al. Functional B-1 progenitor cells are present in the hematopoietic stem cell-deficient embryo and depend on Cbfβ for their development. Proc Natl Acad Sci U S A. 111 (33), 12151-12156 (2014).
  26. Yoshimoto, M., et al. Autonomous murine T-cell progenitor production in the extra-embryonic yolk sac before HSC emergence. Blood. 119 (24), 5706-5714 (2012).
  27. Inlay, M. A., et al. Identification of multipotent progenitors that emerge prior to hematopoietic stem cells in embryonic development. Stem Cell Reports. 2 (4), 457-472 (2014).
  28. Palis, J. Hematopoietic stem cell-independent hematopoiesis: emergence of erythroid, megakaryocyte, and myeloid potential in the mammalian embryo. FEBS Lett. 590 (22), 3965-3974 (2016).

Tags

ביולוגיה התפתחותית גיליון 135 תאי גזע Hematopoietic (HSC) טרום-מועדון הכדורגל מונפלייה אבי העורקים-בלוטת המין-mesonephros אזור (AGM) hematopoiesis עובריים מיון אינדקס תא בודד המשובטים ניתוח השתלת תא גזע hematopoietic
ניתוח המשובטים של תא גזע Hematopoietic מבשרי באמצעות אינדקס תא בודד מיון משולב עם תאי אנדותל נישה תרבות משותפת
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Hadland, B. K., Varnum-Finney, B.,… More

Hadland, B. K., Varnum-Finney, B., Nourigat-Mckay, C., Flowers, D., Bernstein, I. D. Clonal Analysis of Embryonic Hematopoietic Stem Cell Precursors Using Single Cell Index Sorting Combined with Endothelial Cell Niche Co-culture. J. Vis. Exp. (135), e56973, doi:10.3791/56973 (2018).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter