股骨骨髓的愿望在活体小鼠

Medicine

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Chung, Y. R., Kim, E., Abdel-Wahab, O. Femoral Bone Marrow Aspiration in Live Mice. J. Vis. Exp. (89), e51660, doi:10.3791/51660 (2014).

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Abstract

Protocol

在本协议中所述的所有动物的程序均按照指引实验动物的护理和使用,并进行批准的机构动物护理和使用委员会(IACUCs)在纪念Sloan-Kettering癌症中心。

骨髓1。抽吸(BM)从股骨细胞

  1. 麻醉鼠标将经股骨骨髓穿刺与异氟醚(1-4%)给予精确气化器。麻醉深度,应注意,有与手术操作和/或耳部,趾部和尾部夹送相关呼吸速率没有变化来监测每5-10分钟整个过程。麻醉诱导异氟醚,并维持与异氟醚的程序。甲先发制人的预程序剂量的丁丙诺啡为0.05-0.1毫克/公斤的剂量经皮下每6-12小时,可用于防止与程序作为形容词有关的疼痛联合国国家工作队的卡洛芬。
  2. 适用眼药膏鼠标下面的麻醉诱导的眼睛,以防止角膜干燥。
  3. 皮草小心地从皮肤比预期的送气上门的面积约150%的面积被裁剪。宽松的皮草与湿润的纱布垫去除。请保持在一个循环热水垫或其他安全的恒温控制表面的鼠标,以防止在手术过程中体温降低。
  4. 消毒包含将经抽吸三套交替磨砂(带有一个聚维酮碘(聚维酮碘)或洗必太(Nolvasan)擦洗和70%的异丙醇或70%乙醇浸泡的纱布海绵交替)股骨整个腿。
  5. 抽吸骨髓前用无菌磷酸盐缓冲盐水(PBS):;:湿0.5ml的结核菌素注射器(27.5克体积计0.5毫升)。填充注射器200-500微升PBS,并立即驱逐的PBS。重复此步骤2-3吨IME配合使用。
  6. 通过无论是与无名指或者小指按压胫骨保持在胫骨弯曲从股骨。确认一个合适的麻醉平面已经实现。注射器用拇指和食指保持。这允许髁被暴露并便于插入针头。
  7. 润湿注射器后,通过髌腱插入针,使针牢固地提出股骨髁2之间。通过保持骨干接近用拇指和食指股骨的骨骺,针被插入股骨的轴容易。
  8. 旋转针向外和向上,这样它是与股骨的轴平行。这个动作有利于从股骨轴的骨髓内容检索。
  9. 转动针顺时针和逆时针同时推动它慢慢地进入股骨髓腔。轻轻移动学年确认针的正确定位RINGE横向。
  10. 轻轻拉出针柱塞回,产生负压,而将针BM腔内来回。注:BM吸气的量将通常对应于0.4-0.8×10 6单核细胞约5微升。成功的抽吸将视觉上的血液在注射器的底部的针顶端的外观来确认。如果没有血液被认为是在注射器它很可能是一个小骨或组织碎片卡在针。这可以从针通过移动活塞向上和向下的PBS中(这就是为什么在注射器应该用PBS吸出的BM之前预填充)被除去。如果组织不能从注射器脱落,使用一个新的针头和注射器(再次弄湿与200-500微升PBS的注射器)。
  11. 一旦BM成功从股骨吸气,去除股骨和鼠标的针头和注射器。
  12. 移动吸气BM到离心管公关efilled用500微升PBS。对于大多数应用中,骨髓细胞然后应保持在冰上,直到进一步的处理,如果可能的。
  13. 下面的程序完成后,管理与镇痛卡洛芬5毫克/公斤皮下注射。然后从麻醉中移除鼠标放置在加热垫,直到完全康复。注意:不应该有并发症或遇险经历了以下愿望的过程,如果处理得当。
  14. 返回小鼠住房面积之前,确保他们能够走动,达到食物和水。在接下来的24小时观察老鼠困扰或感染后的程序的迹象。症状包括:不断出血,贫血,嗜睡。如果任何这些迹象都看到程序后,动物(s)应实施安乐死。注意:BM抽吸/取样,可重复,但重复步骤应在相对的股骨以防止重复创伤同一腿进行。有关于FR多少信息equency该BM抽吸可以被执行。股骨骨髓穿刺,一般重复不超过每2周更频繁。

在吸气骨髓细胞细胞含量2。评估

  1. 从骨髓抽吸和地点取回在离心管中离心300×g离心5分钟,在4℃ 室温沉淀细胞。
  2. 吸出上清液,然后重悬沉淀中加入500μl的ACK红细胞裂解缓冲液(“氯化铵钾”裂解缓冲液)。
  3. 孵育的细胞中红细胞裂解液10分钟,然后加入1毫升的PBS并再次自旋向下的混合物在300×g离心5分钟,在4℃ 室温。注:红细胞溶解沉淀现在由骨髓单个核细胞。这些可以被重悬浮于FACS染色,计数细胞,移植,细胞离心涂片器的分析和/或任何其它用途(正如骨髓细胞从处死小鼠收获的将被使用)。

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Representative Results

现场C57/B6小鼠股骨骨髓的愿望被用来获取骨髓单个核细胞其次是传统的BM收获相同的鼠标牺牲后的。通过这两种方法获得的骨髓单核细胞,然后通过骨髓细胞(1)的细胞学分析进行分析,(2)确定的造血干/祖细胞的相对频率(HSPCs),和(3) 体外排序HSPCs的培养。在后者的实验中,谱系阴性SCA1 +的c-kit +(LSK)细胞由骨髓抽吸以及从传统的骨髓收获得到的单核细胞进行排序。然后通过各种方法获得的150 LSK细胞涂布在含有粒细胞 - 红细胞的细胞因子7天,在技术重复的甲基纤维素半固体培养基。在图1 A中所示的数据,B示出了大容量电池和HSPCs的相似类型和比例是由形态学看到和使用任一股骨骨髓抽吸或常规骨髓收获的流式细胞分析。

为了定量地确定LSK和髓系祖细胞的看到与传统的骨髓收获与股骨骨髓穿刺的百分比,我们比较了LSK和MP亚群的比例为总活细胞在3个独立的愿望和传统的骨髓收获的频率。这个数据,在图1C显示,揭示了LSK和MP骨髓亚群与传统的骨髓收获相比,收集股骨吸下降(尽管这种差异没有统计学任何人口显著)。

LSK细胞随后在体外培养中的甲基纤维素分拣导致类似的集落数,并通过股骨骨髓穿刺和常规骨髓收获得到的细胞类型(如显示在图1D)。观察和列举的殖民地类型包括CFU-GEMM(粒细胞,红细胞,单核细胞,megakaryocyte菌落形成单位),CFU-GM(粒细胞,单核细胞集落形成单位)和BFU-E(红细胞系爆裂形成单位)。

图1
图1股骨骨髓(BM)中抽吸活体小鼠,以方便检查骨髓内容,而不小鼠的牺牲。(A)赖特姬姆萨染色,通过活体小鼠的骨髓抽吸获得单个核细胞的细胞离心涂片。约0.4-0.8×10 6单核细胞可以在每个单独的股骨抽吸得到。这里显示的是典型的骨髓通过小鼠的牺牲者股骨骨髓抽吸(右)与常规骨髓细胞分离获得的野生型6周龄C57/B6小鼠的内容(左)(标尺为10微米)。(B)股骨骨髓的愿望提供细胞足够数量的用于评估的造血干/祖隔间换货所示,这里(右:细胞从骨髓吸出物;左:通过收获从处死小鼠的骨髓获得的细胞)。谱系阴性的Sca-1 + C-KIT +(LSK)由CD34和Fcγ受体的表达进行了分析定义含有造血干细胞以及谱系阴性的Sca-1的c-kit +骨髓祖细胞和它们的亚型细胞(亲栅极活,谱系阴性细胞)。所示百分比是指细胞的百分比内门。LSK(C)的定量(细胞,髓样祖(MP)的细胞,常见髓系祖细胞(谱系阴性的Sca-1的c-kit + CD34 +的FcγR中间+),粒细胞-巨噬细胞祖细胞(谱系阴性的Sca-1的c-kit + CD34 +的FcγR+)和巨核细胞,红系祖细胞(谱系阴性的Sca-1的c-kit + CD34-的FcγR-),如从常规骨髓收获活细胞的频率(n = 3)和股骨骨髓穿刺(N = 3)。误差棒代表标准日的甲基纤维素集落检测viation(D)代表的照片150 LSK细胞在含有甲基纤维素(上图)和数字和菌落类型的使用LSK细胞从每个方法观察髓/红系的电镀后的一个星期的效果。观察并计数菌落类型包括CFU-GEMM(粒细胞,红细胞,单核细胞,巨核细胞集落形成单位),CFU-GM(粒细胞,单核细胞集落形成单位)和BFU-E(红细胞系爆裂形成单位)。 请点击此处查看该图的放大版本。

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Discussion

串行BM愿望是例行程序,血液系统疾病在人类临床研究的关键。以在整个实验中冗长的细胞组成和BM的成分表征执行BM的类似序列的采样在小鼠中的能力同样是非常有价值的。这个过程是对HSPC的表征有用而不牺牲小鼠而且,用于检测额外的细胞类型中的BM中存在的实例,其中的外周血的内容可能不反光居住在骨髓中的细胞。串行BM愿望已被用于非常有效地为这一目的后对监测人类细胞的存在异种移植到免疫功能低下小鼠为例3。鉴于0.4-0.8×10 6细胞通常检索与每个BM吸出,这些细胞可用于多种用途,包括细胞学分析( 图1A),直径诺斯替流式细胞术( 图1B),流式细胞术细胞分离接着进一步下游使用排序后的细胞,包括细胞( 图1C)的培养,核酸提取,蛋白质提取测定面向有限的细胞数目的蛋白质组鉴定,甚至进一步移植提取细胞。同时,需要注意的是在每个所述股骨抽吸检索造血干细胞的数量是通过在此过程中检索到的单元的总数的限制是重要的。例如,考虑到造血干细胞的谱系阴性SCA1 + CKIT + CD150 + CD48-CD244-细胞的定义中,造血干细胞的频率为约10 HSCs/100,000细胞7。基于这个频率,约40-80造血干细胞有望被检索与每个抽吸过程。此外,如在图1C中所指出的,LSK和祖细胞的频率较低尽管没有达到统计学显着性,在骨MARRO通过股骨骨髓穿刺获得瓦特细胞与传统的骨髓收获相比。我们相信,在这LSK相对减少和祖频率见过相对于手术的骨髓收获的愿望是与污染发生股骨骨髓穿刺外周血。在骨髓中的评估罕见的细胞群股骨骨髓穿刺这些限制应该注意。还有需要注意一点的是,我们已经典型地执行这个程序在6周龄以上小鼠。我们相信,这一程序将与小鼠小于6周龄越来越技术上具有挑战性。

这种技术也非常适合于评估在BM的嵌合体,而不是外周血中持续竞争的重组实验的情况下。在这些测定中,HSC的从一个实验组小鼠的官能电位对HSC与一组已知的数字测试#8217; s的读出是外周血嵌合体以及HSC公司的嵌合体(见审查潘顿[8])。外周血嵌合体可以从嵌合在BM对比,如果影响到造血干细胞区室中的结果在HSPC的受损分化成成熟的循环血细胞的干扰。鉴于明确的造血不成立,直到移植后9和嵌合体的至少16周可能的时间10甚至更长的时间,技术,这有利于较早获得的HSPC隔室如这里所示的可能特别有用之后发生变化。最近的一个例子,骨髓细胞从小鼠由化酶Dnmt3a缺失小鼠外周血Challen 等。发现嵌合体减少,但在化酶Dnmt3a的HSC嵌合一种矛盾的纯合子增加产后删除化酶Dnmt3a竞争移植空HSC公司在BM 11。这个结果反映化酶Dnmt3a的分化缺陷- / -恒生综合的虽然增加了自我更新。此外,这一结果是在每16周的时间间隔只见在收件人移植小鼠的定时牺牲串行竞争力的移植实验。因此,分析其中允许骨髓细胞的采样中外周血并行而不需要鼠标的牺牲,让持续观察小鼠是非常有用的。

如前面提到的,这里展示了技术类似于用于intrafemoral直接注射到小鼠2,3的骨髓腔空间的技术。直接intrafemoral注射已被证明是在促进小鼠在那里它已被证明是提供改进的移植与静脉注射6,12,13直接比较人异种移植研究中非常有用。这种技术甚至允许香港海关识别以前未知的类的快速填充人类造血干细胞。

目前,它是不知道的BM小鼠通过相同的股骨重复抽样是否会影响骨髓或检索与反复的愿望骨髓细胞数量的细胞组成。此外,不知道时间的最小量最好从同一股骨执行重复抽吸过程。当在相同的鼠标进行重复股骨骨髓的愿望,交替使用BM愿望股骨和> 2周的间隔进行串行骨髓抽吸。进一步的努力集中在理解的潜在影响,如果有的话,串行股骨骨髓吸出小鼠的类型和从骨髓或骨髓检索架构细胞数量的具体区间的程序是必要的。

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Disclosures

作者什么都没有透露。

Materials

Name Company Catalog Number Comments
PBS PAA H15-002
Bovine serum albumin PAA K41-001
ACK lysis buffer Homemade in 1 L. Adjust pH 7.2 ~ 7.4 and filter sterile with 0.22 μm vacuum filter.
8.3 g Ammonium chloride Fisher Scientific A661-500
1 g Potassium bicarbonate Fisher Scientific P184-500
200 μl 0.5 M EDTA pH 8 Gibco 15575-038
RPMI 1640 PAA E15-842
0.5 ml Tuberculin syringe 27.5 G Becton Dickinson 305620
Sterile cell strainer 70 μm Fisher Scientific 22363548
Isoflurane, USP Attane NDC:66794-014-25
Blunt-end needle Stemcell Technologies 28110
PrecisionGlide needle 23 G Becton Dickinson 305193
3 ml Syringe Luer-Lok tip Becton Dickinson 309657
Non-tissue culture treated plate, 6 Well Becton Dickinson 351146
12 x 75 mm 5 ml tubes  Becton Dickinson 352054 FACS staining
12 x 75 mm 5 ml tubes with cell-strainer cap Becton Dickinson 352235 FACS staining
NK1.1 APC-Cy7 Biolegend 108723
CD11b APC-Cy7 Biolegend 101225
CD45R (B220) APC-Cy7 Biolegend 103223
CD3 APC-Cy7 Biolegend 100222
Ly-6G and Ly-6C (Gr-1) APC-Cy7 Biolegend 108423
Ter119 APC-Cy7 Biolegend 116223
CD19 APC-Cy7 Biolegend 302217
CD4 APC-Cy7 BioLegend 317417
CD117 (c-KIT) PE BioLegend 105808
Ly-6A/E (Sca-1) PE-Cy7 Biolegend 122513
CD34 APC Biolegend 128612
CD16/32 e450 eBioscience 48-0161-82
DAPI (4′,6-Diamidino-2-phenylindole dihydrochloride) Sigma-Aldrich 32670
MethoCult GF M3434 STEMCELLTECHNOLOGIES 3434 For methocellulose culture
Carprofen Crescent Chemical Company C11045850 1 dose (5mg/kg) 
Flow cytometer, LSRFortessa Becton Dickinson
Puralube vet ointment (sterile petrolatum ophthalmic ointment) Dechra-US 17033-211-38

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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