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Articolo metodologico

Imaging in tempo reale della migrazione indotta da CCL5 di cellule staminali scheletriche periosteali nei topi

2K visualizzazioni

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DOI:

10.3791/61162

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16 settembre 2020

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In questo articolo

Sommario

Questo protocollo descrive il rilevamento della migrazione delle cellule staminali scheletriche periosteali mediate da CCL5 in tempo reale utilizzando la microscopia intravitale animale vivo.

Abstract

Le cellule staminali scheletriche periosteali (P-SSC) sono essenziali per il mantenimento e la riparazione ossea per tutta la vita, rendendole un punto focale ideale per lo sviluppo di terapie per migliorare la guarigione delle fratture.  Le cellule periosteali migrano rapidamente verso una lesione per fornire nuovi condrociti e osteoblasti per la guarigione delle fratture. Tradizionalmente, l'efficacia di una citochina per indurre la migrazione cellulare è stata condotta solo in vitro eseguendo un test transwell o scratch. Con i progressi nella microscopia intravitale utilizzando l'eccitazione multifotonica, è stato recentemente scoperto che 1) le P-SSC esprimono il gene migratore CCR5 e 2) il trattamento con il ligando CCR5 noto come CCL5 migliora la guarigione delle fratture e la migrazione delle P-SSC in risposta a CCL5. Questi risultati sono stati acquisiti in tempo reale. Qui è descritto un protocollo per visualizzare la migrazione P-SSC dalla nicchia delle cellule staminali scheletriche di sutura calvariale (SSC) verso una lesione dopo il trattamento con CCL5. Il protocollo descrive in dettaglio la costruzione di un sistema di ritenuta per topo e di un supporto per l'imaging, la preparazione chirurgica della calvaria del topo, l'induzione di un difetto di calvaria e l'acquisizione dell'imaging time-lapse.

Introduzione

La riparazione delle fratture è un processo dinamico e multicellulare che si distingue dallo sviluppo scheletrico embrionale e dal rimodellamento. Durante questo processo, l'induzione di segnali di lesione dal tessuto danneggiato è seguita dal rapido reclutamento, proliferazione e successiva differenziazione delle cellule staminali /progenitrici scheletriche, che sono tutte fondamentali per la stabilità generale e la fissazione delle fratture1. In particolare, le prime fasi della guarigione delle fratture richiedono la formazione di callo molle, che è principalmente attribuita alle cellule residenti periosteali2. Quando ....

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Protocollo

Tutti i topi sono stati mantenuti in condizioni prive di agenti patogeni e tutte le procedure sono state approvate dal Baylor College of Medicine's Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC).

1. Preparazione del mouse

  1. Incrociare i mouse Mx1-Cre17 e Rosa26-loxP-stop-loxP-tdTomato (Tom)18 (acquistati dal Jackson Laboratory) con mouse αSMA-GFP (forniti qui dai dottori Ivo Kalajzic e Henry Kronenberg) per generare mouse reporter Mx1-Cre+Rosa26-Tomato+α SMA-GFP+ (Mx1/Tomato/αSMA-GFP) (....

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Risultati

È stato proposto che i progenitori scheletrici abbiano un potenziale migratorio o circolatorio20. Recentemente, sono stati generati mouse reporter Mx1-Cre+Rosa26-Tomato+α SMA-GFP+ (Mx1/Tomato/αSMA-GFP), in cui i P-SSC sono contrassegnati dalla doppia etichettatura Mx1+α SMA+ (Figura 2A,B). La migrazione sostanziale di Mx1.......

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Discussione

Durante la guarigione ossea, le cellule periosteali sono la principale fonte di condrociti e osteoblasti recentemente differenziati all'interno di un callo di lesione3. Analogamente al midollo osseo, anche nel perostio sono state identificate SSC osteogeniche/condrogene4,5,6. Valutare le caratteristiche funzionali endogene di P-SSC è tecnicamente impegnativo. Spesso, le dinamiche migratorie delle SSC sono.......

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Dichiarazioni

L.C.O. e D.P. divulgano un brevetto in sospeso intitolato "Periosteal Skeletal Stem Cells in Bone Repair" (BAYM. P0264US. P1). Gli altri autori non dichiarano interessi concorrenti.

Ringraziamenti

Questo lavoro è stato supportato dal Bone Disease Program of Texas Award, dal Caroline Wiess Law Fund Award e dal NIAMS del National Institutes of Health con i numeri di premio R01 AR072018, R21 AG064345, R01 CA221946 a D.P.  Ringraziamo M.E. Dickinson e T.J. Vadakkan nel BCM Optical Imaging and Vital Microscopy Core e nel BCM Advanced Technology Cores con finanziamenti da NIH (AI036211, CA125123 e DK056338).

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Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
½ ” perno otticoThorLabsTR2Per supporto imaging
Siringa da 1 mL309659
ago da 27 GBD PercisionGlide305111
Siringa da insulina da 29 GMcKesson102-SN05C905P
tubo conico da 50 mLFalcon352098Per la contenzione del mouse
Piastra angolare regolabileRenishawR-PCA-5023-50-20Per montaggio imaging
Salviette imbevute di alcolCoviden6818
Scrub chirurgico betadineHenry Schen67618-151-16
Buprenorfina SR-LABZooPharm1mg/mL Combo a rilascio prolungato
IIIOttenuto dal veterinario del personaleN/A37,6 mg/mL Ketamina; 1,9 mg/mL Xilazina; 0,37 mg/mL Acepronazina
Vetrino coprioggettiFisher12-545-8724 x 40 premium superslip
Punte fini forceptsFST11254-20
KetaminaKetaVed50989-161-06100 mg/mL
Leica TCS SP8MP con DM6000CFSLeica MicrosystemsN/A
MatrigelR & D Systems344500101
Nastro medicoMcKesson1001993" x 10 yds (7,6 cm x 9,1 m)
Microscopia elettronicametocellulosaScienze 19560
Forbici per microdissezioneFST1456-12
Tavolino motorizzatoAnaheim automationN/A
Porta aghiFST12500-12
Suture non assorbibiliMcKessonS913BXmonofilamento di nylon 5-0 suture non assorbibili con attaccato C-1 ago da taglio inverso
Unguento oftalmicoRugby0536-1086-91
RANTESBiolegend59420210 &; g/50 µ L
Morsetto ad angolo retto per ½ ” palo, 3/16" HexThorLabsRA90Per montatura a
molla 3/16" Bloccaggio esagonale ¼ ” vite a testa zigrinataThorLabsTS25HPer supporto imaging
Tamponi di cotone steriliHenry Schen100-9249
DPBS sterile (1x)Corning21-030-CV
Teli steriliMcKessen25-517
Guanti chirurgiciMcKessen3158VA
Unguento antibiotico triploTaro Pharmaceuticals U.s.a., Inc. 51672-2120-2
Set per la raccolta del sangue VacutainerBDREF 367298Set per infusione con ago a farfalla da 25G con tubo da 12"
BD di

Riferimenti

  1. Einhorn, T. A., Gerstenfeld, L. C. Fracture healing: mechanisms and interventions. Nature Reviews Rheumatology. 11 (1), 45-54 (2015).
  2. Murao, H., Yamamoto, K., Matsuda, S., Akiyama, H. Periosteal cells are a major source of soft callus in bone fracture. ....

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Ristampe e permessi

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