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Immunology and Infection

Identificación y aislamiento de Oligopotent y linaje comprometido progenitores mieloides de la médula ósea de ratón

doi: 10.3791/58061 Published: July 29, 2018

Summary

Demostramos cómo identificar y aislar 6 subconjuntos de progenitores mieloides de médula murine usando una combinación de magnético y fluorescencia clasificación (MACS y FACS). Este protocolo puede ser utilizado para RNA/proteína análisis, experimentos de transferencia adoptiva en vivo y en vitro ensayos de cultura (culturas de la pastilla o líquido).

Abstract

Progenitores mieloides que neutrófilos, monocitos y células dendríticas (DCs) pueden ser identificados en y aisladas de la médula ósea de ratones para análisis hematológicos e inmunológicos. Por ejemplo, estudios de las propiedades celulares y moleculares de las poblaciones progenitoras mieloides pueden revelar mecanismos subyacentes a la transformación leucémica, o demostrar cómo el sistema inmune responde a la exposición del patógeno. Previamente estrategias de citometría de flujo se describe para la identificación del progenitor mieloide han permitido avances significativos en muchos campos, pero las fracciones que se identifican son muy heterogéneas. Las estrategias más frecuentemente usadas bloquea definen fracciones de médula ósea que están enriquecidos para la población deseada, pero también contienen grandes cantidades de progenitores de "contaminar". Nuestros estudios recientes han resuelto gran parte de esta heterogeneidad y el protocolo que presentamos permite el aislamiento de 6 subpoblaciones de oligopotent y progenitores mieloides linaje comprometido de 2 describen anteriormente fracciones de médula ósea. El protocolo describe 3 etapas: 1) aislamiento de médula células, 2) enriquecimiento de progenitores hematopoyéticos por célula activada por el magnético clasificación (agotamiento del linaje por Mac) y 3) la identificación de subconjuntos del progenitor mieloide mediante citometría de flujo (incluyendo fluorescencia activada célula clasificación, FACS, si lo desea). Este enfoque permite la cuantificación de la progenitora y el aislamiento para una variedad de aplicaciones in vitro e in vivo y ya ha dado nuevo penetración en las vías y mecanismos de neutrófilos, monocitos y la diferenciación de DC.

Introduction

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Monocitos, neutrófilos y células dendríticas (DCs) son células mieloides que provienen de progenitores hematopoyéticos, principalmente en la médula ósea, por un proceso llamado mielopoyesis. Progenitores mieloides comunes (CMPs) tienen el potencial para producir células mieloides, así como megacariocitos y eritrocitos, pero las células no linfoides. Progenitores de granulocitos-monocitos (BPF), que se derivan de los CMPs, producen granulocitos y monocitos, pero han perdido megakaryocyte y el potencial del eritrocito. Monocitos y clásica y plasmacytoid DCs (CDC/PDC) también se piensan para presentarse de progenitores comunes conocidos como progenitores de monocito DC (MDPs), que son producidos por CMPs. Gradual restricción potencial del linaje que finalmente se traduce en linaje comprometido progenitores: progenitores de granulocitos, monocito progenitores y progenitoras de células dendríticas (figura 1).

Weissman y sus colegas informaron que los CMPs se encuentran en Lin c-Kit+ Sca-1 CD34 (LKS)+ FcγRlo fracción de médula ósea de ratón, mientras que las prácticas correctas de fabricación están contenidos en el CD34 LKS + FcγR Hola fracción1. Sin embargo, estas fracciones "CMP" y "GMP" son muy heterogéneas. Por ejemplo, la fracción de "GMP" también contiene progenitores comprometidos linaje granulocito monocito progenitores y1,2. MDPs se informaron por separado que CX3CR1+ Flt3+ CD115+ progenitores que también expresan CD34 y FcγR3,4. MDPs dan lugar a cDC/pDC-producción común DC progenitores (CDP), que se han divulgado para expresar niveles más bajos de c-Kit (CD117) y no están incluidos en la fracción LKS 5.

Previamente, fue asumido que los monocitos surgen a través de una sola vía (CMP-GMP-MDP-monocito). Consistente con este modelo, cometidos por el monocito progenitores producida por prácticas correctas de fabricación (nombre de progenitores de monocitos, MPs)2 y MDPs (nombradas de progenitores comunes de monocitos, cMoPs)6 parecen ser las células del mismo en base a la expresión del marcador de superficie compartido . Sin embargo, nosotros recientemente demostró que los monocitos son producidos independientemente por GMPs y MDPs y fueron capaces de distinguir entre el MPs y el cMoPs unicelular RNA la secuencia7.

Recientemente modificamos la estrategia bloquea "GMP" y Weissman "CMP" para identificar 6 subfracciones de médula de ratón C57BL/6J que contiene diferentes oligopotent y subconjuntos de progenitor mieloide linaje comprometido. Primero nos informan que la coloración de Ly6C y CD115 permite el aislamiento de oligopotent correctas, como progenitores de granulocitos (GPs) y progenitores de monocitos (MPs y cMoPs, que actualmente no podemos separar) del "GMP" fracción2 (LKS - CD34+ FcγRHola puerta; Figura 1). Posteriormente demostró que MDPs se encuentran predominantemente en la fracción "CMP" (CD34 LKS + lo puerta de FcγR), que también contiene Flt3+ CD115lo y Flt3 subconjuntos7 (figura 1 ). El CMP-Flt3+ CD115lo fracción rinde GMPs y MDPs sobre transferencia adoptiva. El CMP- de Flt3 subconjunto contiene progenitores que parecen intermedios entre CD115 CMP-Flt3+ lo y las células correctas. A diferencia de MDPs, CD115 CMP-Flt3+ lo tanto fracciones de CMP-Flt3 también poseen megakaryocyte y el potencial del eritrocito.

Es importante señalar, sin embargo, que no está actualmente claro si las fracciones "CMP" contienen progenitores que son realmente oligopotent (por ejemplo, las células individuales en el CMP-Flt3+ CD115lo fracción que poseen del neutrófilo, monocito DC, megacariocitos y eritrocito potencial), o alternativamente, comprenden una mezcla de progenitores con potencial más restringido de linaje. Formadoras de ensayos (culturas de metilcelulosa) revelaron las células con granulocitos (neutrófilos), eritrocitos, monocitos y potencial de megacariocitos (células GEMM) en la "AMC", CMP-+ CD115lo de Flt3 y fracciones de CMP-Flt3 1 ,7, pero no permiten la evaluación del potencial de DC. En cambio, formadoras de ensayos demostraron la existencia de oligopotent correctas (progenitores con recuento de neutrófilos y monocitos potencial) en el "GMP" fracción1,2, y esto es apoyado por recientes unicelular de análisis transcriptómico8. No se actualmente sabe, sin embargo, si estos oligopotent BPF también produce otros granulocitos (eosinófilos, basófilos y mastocitos).

Basado en estos estudios, ahora demostramos cómo 7 superficie marcadores (c-Kit, Sca-1, CD34, FcγR, Flt3, Ly6C y CD115) puede utilizarse para identificar y aislar estos 6 subconjuntos de oligopotent y de progenitores mieloides linaje comprometido. El protocolo descrito aquí puede ser aplicado para en vitro ensayos de cultura (culturas de la pastilla o líquido), en vivo experimentos transferencia adoptiva en ratones y el análisis molecular (secuencia de RNA a granel y unicelular, Western blotting, etc.).

El protocolo consta de 3 etapas: 1) preparación de una suspensión unicelular de la médula ósea las células, 2) enriquecimiento de progenitores hematopoyéticos (clasificación celular activada por el magnético) y 3) la identificación y aislamiento si lo desea, de subconjuntos del progenitor por flujo Citometría (mediante un analizador o un clasificador, según sea el caso). El primer paso es el aislamiento de las células de la médula ósea de los fémures y tibias de ratones eutanasia y es similar a otros protocolos previamente descritos9. A continuación, la muestra es enriquecida de células madre y progenitoras utilizando un cóctel de anticuerpos contra los marcadores de superficie celular de los eritrocitos, neutrófilos, monocitos, linfocitos, etc., para agotar las células diferenciadas. Esto no es obligatorio, pero se recomienda fuertemente para optimizar la detección de los subconjuntos de la progenitora y a reducir la cantidad de anticuerpos necesarios para la identificación del progenitor y el tiempo necesario para citometría de flujo. El protocolo de agotamiento del linaje más abajo describe Magnetic-Activated celular clasificación (MACS) usando un ratón linaje celular agotamiento Kit (que contiene anticuerpos biotinilados contra CD5, CD45R (B220), CD11b, Gr-1 (Ly6G/C), 7-4 y Ter-119, más anti-biotina microesferas) y un separador magnético automatizado. El paso final es la identificación (y ordenar, si lo desea) de los subconjuntos de progenitoras por citometria de flujo. El panel de anticuerpos se describe a continuación (ver también tabla 1) ha sido diseñado para ser utilizado en un citómetro de flujo (analizador o clasificador) con 4 rayos láser (405 nanómetro, 488 nanómetro, 561 nm, 640 nm).

Figure 1
Figura 1: vías de diferenciación y progenitores de neutrófilos, monocitos y DC. El modelo recientemente revisado de mielopoyesis7 se ilustra, con las puertas de Weissman "CMP" (azul) y "Correctas" (verde)1 overlaid. Esta figura ha sido modificada desde Yáñez et al. 20177. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

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Protocol

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Todos los métodos aquí descritos fueron aprobados por el institucional Animal Care y el Comité uso (IACUC) de Cedars-Sinai Medical Center.

1. aislamiento de médula ósea de ratón y la preparación de una suspensión unicelular

  1. Eutanasia el ratón según las directrices.
  2. Coloque el ratón sacrificaron a sus espaldas y rociar con 70% de etanol (EtOH). Hacer una incisión pequeña (3-5 mm) en cada miembro trasero en el tobillo nivel usando afiladas, tijeras puntiagudas y tire la piel hacia arriba hacia el cuerpo para eliminar de las piernas y exponer los músculos y los huesos.
  3. Quitar los músculos (cuádriceps, isquiotibiales, etc.) de los huesos por recortar con tijeras, siguiendo la dirección del hueso. Tenga cuidado de no dañar los huesos.
  4. Dislocar el fémur de la cadera y corte el tejido conectivo y músculo para soltar las piernas, teniendo cuidado de no cortar los huesos.
  5. Retire los pies por dislocar los tobillos de la tibia, colocar los huesos en un tubo estéril PBS o los medios de comunicación y transporte en hielo a la sala de cultivo de tejidos.
    Nota: Para algunas aplicaciones (por ejemplo, derivadas de los macrófagos de médula ósea total) es posible dejar los huesos en el hielo durante un tiempo, pero para el aislamiento del progenitor es importante proceder lo más rápidamente posible para evitar downregulation de marcadores de superficie importantes (especialmente CD115).
  6. En un gabinete de bioseguridad, quitar cualquier tejido blando restante de los huesos por frotamiento con papel de seda.
    Nota: El protocolo debe realizarse en un gabinete de bioseguridad si una muestra estéril se requiere de estudios de cultura o en vivo de células después de su clasificación de FACS. Si no tienen células estériles, todo el proceso se puede realizar en el Banco de laboratorio.
  7. Sumerja brevemente los huesos en el 70% EtOH para la desinfección de ellos y luego en PBS estéril para lavarlos.
  8. Separar el fémur de las tibias y peronés cortando a través de la rodilla y deseche los peronés.
  9. Corte los extremos de los huesos con unas tijeras afiladas.
  10. Cosecha de la médula con PBS estéril fría como sigue hasta que los huesos aparecen blancos:
    1. Agarre cada hueso con pinzas y coloque una aguja de 26G conectada a una jeringa de 10 mL con PBS estéril fría en el eje del hueso en un extremo.
    2. Sostenga el hueso por encima de un tubo de centrífuga de 50 mL y lavar 2-5 mL de PBS a través del hueso para la cosecha de la médula.
    3. La médula de los 4 huesos por ratón (2 fémures y 2 tibias) de la cosecha.
  11. ¡Pipeta suavemente hacia arriba y hacia abajo con una pipeta de 1 mL a la desagregación de la médula ósea para formar una suspensión.
  12. Filtrar la suspensión de la médula ósea a través de un pedazo de malla de nylon de 30 μm para eliminar piezas de hueso y agregados, generando una suspensión unicelular de células.
  13. Centrifugar la suspensión unicelular a 280 x g por 5 min y resuspender el precipitado de células en solución tampón de tinción estéril (PBS + 0,5% FBS + 2 mM EDTA), usando 5 mL de buffer por ratón (por ejemplo, 10 mL para las células de los fémures y tibias de 2 ratones) la coloración.
  14. Tomar 10 μL alícuota de la muestra, mezclar con 10 μL azul de tripán y carga 10 μL de la muestra marcada con azul de tripán resultante en un hemocitómetro. Contar las células utilizando un microscopio de luz.
    Nota: Si las células son demasiado concentradas para conteo confiable, diluir la muestra antes de la adición de azul de tripano.

2. progenitor enriquecimiento por célula activada por el magnético clasificación (MACS)

  1. Centrifugue la suspensión de toda la célula individual (o tantas células como están obligadas a obtener el rendimiento deseado) a 280 x g durante 5 min a 4° C y resuspender el pellet celular en 40 μL tampón (PBS + 0,5% FBS + 2 mM EDTA) por 107 células de tinción.
    Nota: También es posible utilizar tampón MACS del fabricante del kit del agotamiento del linaje (véase Tabla de materiales) como una alternativa para el tampón de tinción.
  2. Realizar el agotamiento de linaje según las instrucciones suministradas con el kit de agotamiento de linaje. Las instrucciones siguientes son para el juego visto en la Tabla de materiales. Si se utiliza un equipo diferente, siga las instrucciones del fabricante y luego continúe con el paso 2.3.
    1. Añadir 10 μL biotina anticuerpo cóctel por 107 células, mezclar mediante pipeteo e incubar 10 min a 4 ° C.
    2. Añadir 30 μL tampón/MACS la coloración buffer por 107 células y mezclar.
    3. Añadir 20 μL anti-biotina microesferas por 107 células. Mezclar bien e incubar un adicional 15 min a 4 ° C.
      Nota: Vórtice microbeads antes de agregar a las células para asegurarse de que están totalmente dispersas.
    4. Añadir 1 mL de tampón buffer/MACS por 107 células de tinción, centrifugar las células a 280 x g por 5 min y resuspender el pellet celular en 500 μL tampón/MACS tinción para células de8 hasta 10. Para más de 108 células, aumentar el volumen de tampón buffer/MACS de tinción por consiguiente.
    5. Preparar el separador magnético automatizado según las instrucciones del fabricante.
    6. Coloque el tubo que contiene las células etiquetadas en el separador y elegir el programa de selección negativa.
    7. Recoger la fracción negativa, que contiene las células progenitoras enriquecido linaje negativo (Lin). Desechar la fracción positiva, que contiene las células de linaje-positivos marcados magnéticamente.
  3. Lin las células de 280 x g durante 5 min, de centrifugar y resuspender el precipitado de células en 2 mL de tampón buffer/MACS por ratón (por ejemplo, 4 mL si la médula se agruparon de 2 ratones) la coloración.
    Nota: El pellet debe ahora ser blanco en vez de rojo porque los eritrocitos se han agotado.
  4. Tomar 10 μL alícuota de las células de Lin , mezclar con 10 μL azul de tripán y carga 10 μL de la muestra marcada con azul de tripán resultante en un hemocitómetro. Contar las células utilizando un microscopio de luz.
    Nota: Si las células son demasiado concentradas para conteo confiable, diluir la muestra antes de la adición de azul de tripano.

3. mieloides progenitoras identificación y aislamiento de células activado por fluorescencia (FACS) de clasificación

  1. Etiqueta 9 tubos de microcentrífuga (1.5 ó 2 mL) para: 1) sin mancha las células, 2-8) solo de células teñidas con anticuerpos conjugados fluoróforo contra FcγR (CD16/32), c-Kit, Sca-1, CD34, Flt3 (CD135), Ly6C y CD115 para compensación de color y selección de la tensión y 9) células de la muestra a teñir con 7 anticuerpos todo progenitor identificación y clasificación.
  2. Distribuir 100.000 células a cada uno de los tubos de control (tubos 1-8) y todas las células restantes (o menos si se desea) al muestra tubo (9).
    Nota: Si el volumen de muestra es mayor de 1.5-2 mL, puede ser necesario distribuir las células de la muestra en un tubo de 15 mL, centrifugarlos Resuspender el precipitado (paso 3.3 a continuación) y luego se transfieren las células a un tubo de microcentrífuga para los posteriores pasos de tinción.
  3. Centrifugar las células a 1.500 x g durante 5 min y volver a suspender los pellets de tubo control en 100 μL tampón (PBS + 0,5% FBS + 2 mM EDTA) y el sedimento del tubo de muestra en 100 μL de tinción tinción buffer por 5 x 106 células (por ejemplo, 200 μL de células 1 x 107 ).
  4. Añadir 2 μg/mL anti-CD16/CD32-APC-Cy7 FcγR mancha solo tubo y el tubo de muestra. Vórtice suavemente para mezclar e incubar 10 min a 4 ° C.
    Nota: Es importante teñir las células de la muestra con el anticuerpo FcγR (CD16/32) antes de añadir los otros anticuerpos para evitar la competencia debido a la Unión de anticuerpos Fc-mediada no específicos. No incubar las células con un FcγR bloqueo reactivo.
  5. Añadir los otros anticuerpos a los tubos correspondientes de tinción simple (1 anticuerpo) y el tubo de muestra (todos 6 anticuerpos): 10 μg/mL c-Kit-Pacífico azul, Sca-1-PE-Cy7 de 2 μg/mL, 25 μg/mL CD34-FITC, 10 μg/mL Flt3-APC, 2 μg/mL Ly6C-PerCP-Cy5.5 y 4 μg/mL CD115-PE. Vortex e incubar por 15 min a 4 ° C.
  6. Añadir 900 tampón de tinción μL a los tubos de control y 1 mL de tampón de tinción por 107 células en el tubo de muestra. Centrifugar las células a 1.500 x g durante 5 minutos y resuspender el pellet celular en tampón de tinción: 200 μL por tubo de control y 500 μL por 25 x 106 células en el tubo de muestra. Transferir las células resuspendidas a tubos de 5 mL FACS.
    Nota: Si el volumen de muestra es mayor de 1.5-2 mL, puede ser necesario transferir las células a un tubo de 15 mL para centrifugación.
  7. Preparar el citómetro de flujo (analizador o clasificador) según las instrucciones del fabricante.
  8. Ejecute sin manchas y solo manchado las células del control por el citómetro de flujo para establecer las tensiones y compensaciones de color.
  9. Funcionamiento de las células de la muestra, los subconjuntos del progenitor como se describe a continuación y resumidas en la figura 2de la puerta y si lo desea, realizar FACS clasificación para aislar los subconjuntos relevantes del progenitor.
    Nota: Es típicamente necesario adquirir aproximadamente 200.000 células para obtener al menos 1.000 eventos en cada puerta del progenitor.
    1. Crear un diagrama de punto de todas las células, mostrando la FSC-A (eje x) y el SSC-A (eje y) y para excluir los desechos y células muertas de la puerta = > "viven" las células.
    2. Crear un diagrama de punto de células "vivas", mostrando FSC-H (eje x) y FSC-W (eje y) y la puerta para excluir dobletes = > puerta de vivir/camiseta (FSC).
    3. Crear un diagrama de punto de vivir/camiseta (FSC) células, mostrando SSC-H (eje x) y SSC-W (eje y) y la puerta para excluir dobletes = > vivir/camiseta (FSC) / puerta de camiseta (SSC).
    4. Crear un diagrama de punto de vivir/camiseta (FSC) / células de camiseta (SSC), visualización de Sca-1 (eje x) y c-Kit (eje y) y la puerta para seleccionar c-Kit+ Sca-1 células = > células LKS .
    5. Crear un diagrama de punto de células LKS , mostrando CD34 (eje x) y FcγR (eje y) y puerta para seleccionar CD34+ FcγRlo células = > "CMP" y CD34+ FcγRHola células = > "Correctas".
      Nota: Es importante el "CMP" y "GMPs" como precisamente la puerta como sea posible. Es útil utilizar un diagrama de densidad de pseudocolor o una trama de contorno para la sincronización exacta.
    6. Crear un diagrama de punto de "CMP", mostrando CD115 (eje x) y Flt3 (eje y) y la puerta para seleccionar:
      Flt3+ CD115lo células = > + CMP-Flt3 CD115lo las células,
      Flt3 CD115lo células = > CMP - de Flt3 de células,
      Flt3+ CD115Hola células = > MDPs.
    7. Crear un diagrama de punto de "Correctas", mostrando Ly6C (eje x) y FcγR (eje y) y puerta para seleccionar Ly6C células= > "GMP-Ly6C células" y Ly6C+ células = > "GMP-Ly6C+ células".
    8. Crear un diagrama de punto de "Células de GMP-Ly6C ", mostrando CD115 (eje x) y Flt3 (eje y) y la puerta para seleccionar:
      Flt3 CD115lo células = > GMPs.
    9. Crear un diagrama de punto de "Células de GMP-Ly6C+ ", mostrando CD115 (eje x) y Flt3 (eje y) y la puerta para seleccionar:
      Flt3 CD115lo células = > GPs,
      Flt3 CD115Hola células = > MPs + cMoPs.

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Representative Results

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Utilizando el protocolo descrito anteriormente, es posible obtener células 100 millones (incluyendo células de sangre rojas, o 50 millones de células nucleadas) de fémur y tibia (2 patas) de un ratón C57BL/6J (6-8 semanas edad, hombres o mujeres). 1-2 millones Lin células pueden ser aisladas por ratón por agotamiento de MACS de células Lin+ .

Cada uno de los subconjuntos de progenitor mieloide 6 constituye ~ 1-4% del Lin células. Agotamiento del linaje es eficiente en el agotamiento de las células diferenciadas y enriquecedora para los progenitores, pero la fracción de Lin contiene una gran proporción de células c-Kit además de progenitores de c-Kit+ (Figura 3A). Progenitor se obtiene después de FACS clasificación puede variar dependiendo de la configuración del clasificador utilizada (por ejemplo, máximo rendimiento versus pureza óptimo), pero en general es posible obtener 10.000-40.000 células por fracción (figura 3B). Análisis de citometría de flujo de tipo posterior debe revelar > 95% de pureza de cada fracción (figura 3).

Figure 2
Figura 2: estrategia para la identificación de las 6 fracciones de progenitor mieloide que bloquean. (A) sincronización progresiva de las células vivas de Lin -> camisetas (FSC) -> camisetas (SSC) -> LKS células -> CD34+ FcγRlo ("CMP") y CD34+ FcγR fraccionesHola ("GMP") -> 6 mieloide subconjuntos de la progenitora. (B) Resumen de la expresión superficial del marcador por las fracciones 6 progenitor. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 3
Figura 3: rendimientos representativos del progenitor y la pureza. (A) representante del flujo cytometry parcelas mostrando c-Kit y la expresión de CD11b por las células de la médula ósea antes y después del agotamiento de linaje, demostrando el enriquecimiento de los progenitores (células de c-Kit+ ). (B) célula de rendimientos para cada fracción de progenitor, presentada como media + desviación estándar de 30 experimentos. Las células de la médula ósea de ratones hasta 20 se agruparon para cada experimento. (C) citometría de flujo representativo de parcelas de análisis tipo posterior, demostrando la pureza de las fracciones ordenadas de FACS del progenitor. Panel C ha sido modificado desde Yáñez et al. 20177. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Láser Canal Filtro Espejo
405 nm A. 670/30 635LP
B. 525/50 505LP
C. azul c-Kit-Pacífico 450/50
488 nm A. (FSC)
B. Ly6C-PerCP-Cy5.5 710/50 690LP
C. CD34-FITC 525/50 505LP
D. SSC 488/10
561 nm A. Sca-1-PE-Cy7 780/40 750LP
B. 710/50 690LP
C. 660/20 640LP
D. 610/20 600LP
E. CD115-PE 582/15
640 nm A. FcϒR-APC-Cy7 780/60 750LP
B. 730/45 690LP
C. Flt3-APC 670/30

Tabla 1: Anticuerpos panel y flujo citómetro configuración.

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Discussion

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Weissman gating estrategia para ratón progenitor mieloide identificación1 ha sido el estándar de oro para los inmunólogos y hematólogos durante casi 20 años, pero ahora es evidente que las puertas "CMP" y "GMP" son muy heterogéneas y más precisa se necesitan estrategias bloquea. El protocolo que hemos descrito aquí permite la identificación de oligopotent y subconjuntos linaje comprometido en ratones C57BL/6J más precisa cuantificación de progenitores mieloides específicos y asignación de las vías de la mielopoyesis, así como investigación de mecanismos moleculares de funcionamiento en etapas específicas de diferenciación mieloide. Los subconjuntos del progenitor pueden ser clasificados, si lo desea, para el análisis moleculares, evaluación in vitro e in vivo de diferenciación etc.

El protocolo se ha desarrollado con jóvenes (6-8 semanas) los ratones C57BL/6J y es conveniente para los ratones masculinos y femeninos. No hemos caracterizado los subconjuntos progenitoras en ratones más viejos. No anticipamos los marcadores cambia con la edad, pero pueden variar las proporciones relativas de los subconjuntos. No hemos evaluado los subconjuntos de la progenitora de otras cepas de ratón.

Fue la primera aplicación de nuestra estrategia bloquea modificado proporcionar visión mecanicista en el Reglamento de elección de destino de células mieloides el transcripción factor interferón factor regulador 8 (IRF8)2. IRF8 fue divulgado previamente se indicará mediante prácticas correctas de fabricación (Weissman "GMP" fracción) y necesario para la diferenciación de monocitos por la promoción de la expresión génica de monocitos, supresión de la expresión génica de neutrófilos y promover la apoptosis de neutrófilos10. Utilizando nuestra estrategia bloquea modificado, demostramos que IRF8 no se expresa por oligopotent correctas, pero se expresa por tanto GPs y MPs + cMoPs2. Por otra parte, hemos demostrado que IRF8 regula GP y MP + cMoP supervivencia y diferenciación, en lugar de producción de los progenitores de linaje comprometido por oligopotent correctas. Asimismo, hemos recientemente utiliza nuestra estrategia bloquea modificado para re-definir el modelo de la mielopoyesis y demostró que GMPs y MDPs producen monocitos inflamatorios funcionalmente distintos mediante 2 vías independientes7.

La etapa de agotamiento del linaje puede realizarse utilizando un separador magnético manual en lugar de un separador magnético automatizado y agotamiento del linaje puede lograrse también mediante citometría de flujo utilizando el cóctel de anticuerpo biotinilado linaje marcador y un fluoróforo anticuerpo conjugado con anti-biotina, con compuerta para seleccionar las células sin manchas. Agotamiento del linaje excluye las células más diferenciadas y enriquece para que progenitores de c-Kit+ reducir al mínimo el tiempo y los costos asociados con los siguientes pasos (es decir, reduce los volúmenes de anticuerpo para citometría de flujo, tiempo de analizador/clasificador, etc.). Los investigadores deben consultar hoja de datos del fabricante para determinar si el paso de agotamiento de linaje trabajado tan eficientemente como para el kit específico. Sin embargo, no importa si agotamiento de linaje no es 100% eficiente porque (Lin+) células diferenciadas no expresan c-Kit, así que cualquier restante después del agotamiento de linaje de células diferenciadas (así como otras células c-Kit ) son posteriormente excluidos por compuerta de citometría de flujo. También es importante tener en cuenta que GPs y Ly6C expresa MPs pero, a diferencia de los Ly6C expresado en monocitos, el progenitor Ly6C (presumiblemente una isoforma diferente) no es detectado por el anticuerpo de la Gr-1 incluido a menudo en kits de agotamiento de linaje, GPs y MPs quedan después de agotamiento de Lineage2.

Buena tinción es importante para todos los marcadores de los superficie, pero particularmente crítico para FcγR permitir sincronización precisa el FcγRlo "CMP" y el FcγRHola "GMPs". Fluoróforo óptima elección y anticuerpo dilución son esenciales para la buena separación y un reactivo de bloqueo de FcγR (comúnmente utilizado antes de la tinción para citometría de flujo) debe no utilizarse. También es importante señalar que CD115 es o cuando las células se mantienen a 4° C o en hielo por períodos prolongados, por lo que es importante trabajar rápidamente para obtener buena coloración. Se recomienda procesar las células dentro de 1-2 horas para preservar su integridad. Si no tienen células vivas, células pueden fijarse y adquiridas dentro de 48 horas.

Si las fracciones aisladas contienen un número significativo de células muertas, es posible incluir un tinte de viabilidad (por ejemplo, yoduro de propidio) para células vivas, más exactamente de la puerta, aunque esto sería probablemente requieren un cambio en la combinación de anticuerpos conjugados con fluorocromo. Si lo desea, un recuento puede calcularse mediante la adición de granos de conteo en una concentración conocida de la muestra para citometría de flujo. Cuentas cuentas son cuentas de látex fluorescentes que pueden distinguirse de las células A de FSC y SSC-A o por su intensidad de fluorescencia alta. Número de células se puede calcular mediante la fórmula siguiente:

(número de eventos de celda / número de eventos de grano) x (número de granos de agregado a la muestra / volumen de muestra en μL) = concentración de la muestra como células/μL

Una limitación del protocolo actual es que no permite la identificación separada de MPs y cMoPs, que complica la evaluación de estos progenitores, investigación de su expresión génica y propiedades funcionales, etc. por ejemplo, un observó aumento de MP + cMoP números no indican si ocurre la producción de monocitos mayor a través de la vía del GMP, la vía MDP o ambos. En estudios en curso, pretendemos identificar marcadores de superficie que distinguen entre MPs y cMoPs. Mientras tanto, evaluación de estos progenitores por unicelular de la secuencia de RNA7 podría utilizarse para analizar las proporciones relativas de MPs y cMoPs.

Estudios de la secuencia de RNA unicelulares probablemente revelará también heterogeneidad adicional dentro de las fracciones 6 progenitor que se describe en este protocolo, algunos de los cuales se reflejan maduración diferentes Estados p. ej., GPs que sólo recientemente han perdido monocito potencial versus GPs que están listos para pasar a la siguiente etapa de la diferenciación. Los subconjuntos de la fracción de "GMP" también pueden contener los progenitores con el potencial para producir otros granulocitos (eosinófilos, basófilos y mastocitos), pero no hemos investigado esto. Como se señaló en la introducción, también es actualmente confuso si el CMP-+ CD115lode Flt3, CMP-Flt3 y fracciones MDP contienen realmente los progenitores oligopotent predicha o alternativamente comprenden una mezcla de progenitores con más secuenciación de linaje limitado potencial, pero sola célula RNA puede proporcionar la penetración en esta importante cuestión.

Ahora es un nuevo enfoque para la identificación de subconjuntos de progenitores mieloides humanas. Weissman y colaboradores previamente definición subconjuntos mieloides (incluyendo "CMP" y "Correctas") en la médula ósea humana y sangre de cordón11, pero son igualmente heterogéneos. Desafortunadamente, traducción de ratón gating estrategias para progenitores humanos se complica con notables diferencias en la expresión superficial del marcador entre humanos y progenitores de ratón; por ejemplo, Expresión de CD34 es limitado a subconjuntos del progenitor mieloide en el ratón, pero más ampliamente observado en progenitores humanas incluyendo las células madre hematopoyéticas. Estudios de la secuencia de RNA unicelular deben, sin embargo, también permiten la identificación de marcadores de candidato para separar los conjuntos de humanos de la progenitora.

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Disclosures

Los autores no tienen nada que revelar.

Acknowledgments

Este protocolo fue desarrollado con fondos de la Junta de Gobernadores regenerativa medicina Instituto de Cedars-Sinai Medical Center (HSG), carreras en beca de Inmunología de la Asociación Americana de inmunólogos (AY y HSG) y Scholar Award de la sociedad americana de Hematología (para sí). Agradecemos al núcleo de citometría de flujo en el Cedars-Sinai Medical Center para obtener ayuda con la clasificación de FACS.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Mouse: Wild-type C57BL/6J (CD45.2) The Jackson Laboratories Cat#JAX:000664
Lineage Cell Depletion Kit, mouse Miltenyi Biotec Cat#130-090-858
Rat anti-mouse CD34 (clone RAM34) FITC BD Biosciences Cat#553733
Rat anti-mouse CD16/CD32 (FcγR; clone 93) APC-Cy7 BioLegend Cat#101327
Rat anti-mouse Ly6A/E (Sca-1; clone 108113) PE-Cy7 BioLegend Cat#108114
Rat anti-mouse CD117 (c-Kit; clone 2B8) Pacific Blue BioLegend Cat#105820
Rat anti-mouse Ly6C (clone HK1.4) PerCP-Cy5.5 BioLegend Cat#128012
Rat anti-mouse CD115 (clone AFS98) PE BioLegend Cat#135506
Rat anti-mouse CD135 (Flt3; clone A2F10.1) APC BD Biosciences Cat#560718
CountBright Absolute Counting Beads Thermo Fisher Scientific Cat#C36950
AutoMACS Separator Miltenyi Biotec N/A Use the "deplete" program
BD LSRFortessa BD Biosciences N/A 5 lasers, 15 colors
BD FACS Aria III cell sorter BD Biosciences N/A 5 lasers, 13 colors
FlowJo FlowJo, LLC https://www.flowjo.com For further analysis of the .fcs files

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References

  1. Akashi, K., Traver, D., Miyamoto, T., Weissman, I. L. A clonogenic common myeloid progenitor that gives rise to all myeloid lineages. Nature. 404, (6774), 193-197 (2000).
  2. Yáñez, A., Ng, M. Y., Hassanzadeh-Kiabi, N., Goodridge, H. S. IRF8 acts in lineage-committed rather than oligopotent progenitors to control neutrophil vs monocyte production. Blood. 125, (9), 1452-1459 (2015).
  3. Auffray, C., et al. CX3CR1+ CD115+ CD135+ common macrophage/DC precursors and the role of CX3CR1 in their response to inflammation. Journal of Experimental Medicine. 206, (3), 595-606 (2009).
  4. Fogg, D. K., et al. A clonogenic bone marrow progenitor specific for macrophages and dendritic cells. Science. 311, (5757), 83-87 (2006).
  5. Onai, N., et al. Identification of clonogenic common Flt3+M-CSFR+ plasmacytoid and conventional dendritic cell progenitors in mouse bone marrow. Nature Immunology. 8, (11), 1207-1216 (2007).
  6. Hettinger, J., et al. Origin of monocytes and macrophages in a committed progenitor. Nature Immunology. 14, (8), 821-830 (2013).
  7. Yáñez, A., et al. Granulocyte-monocyte progenitors and monocyte-dendritic cell progenitors independently produce functionally distinct monocytes. Immunity. 47, (5), 890-902 (2017).
  8. Olsson, A., et al. Single-cell analysis of mixed-lineage states leading to a binary cell fate choice. Nature. 537, (7622), 698-702 (2016).
  9. Amend, S. R., Valkenburg, K. C., Pienta, K. J. Murine hind limb long bone dissection and bone marrow isolation. Journal of Visualized Experiments. (110), (2016).
  10. Yáñez, A., Goodridge, H. S. Interferon regulatory factor 8 and the regulation of neutrophil, monocyte, and dendritic cell production. Current Opinion in Hematology. 23, (1), 11-17 (2016).
  11. Manz, M. G., Miyamoto, T., Akashi, K., Weissman, I. L. Prospective isolation of human clonogenic common myeloid progenitors. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 99, (18), 11872-11877 (2002).
Identificación y aislamiento de Oligopotent y linaje comprometido progenitores mieloides de la médula ósea de ratón
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Yáñez, A., Goodridge, H. S. Identification and Isolation of Oligopotent and Lineage-committed Myeloid Progenitors from Mouse Bone Marrow. J. Vis. Exp. (137), e58061, doi:10.3791/58061 (2018).More

Yáñez, A., Goodridge, H. S. Identification and Isolation of Oligopotent and Lineage-committed Myeloid Progenitors from Mouse Bone Marrow. J. Vis. Exp. (137), e58061, doi:10.3791/58061 (2018).

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