الفخذ نخاع العظم الطموح في الفئران لايف

Summary

This protocol describes a procedure for serial sampling of femoral bone marrow (BM) without requiring the sacrifice of mice. This procedure facilitates longitudinal studies of the BM composition of mice over time and provides serial access to cells within the BM for ex vivo and transplantation studies.

Abstract

Serial sampling of the cellular composition of bone marrow (BM) is a routine procedure critical to clinical hematology. This protocol describes a detailed step-by-step technical procedure for an analogous procedure in live mice which allows for serial characterization of cells present in the BM. This procedure facilitates studies aimed to detect the presence of exogenously administered cells within the BM of mice as would be done in xenograft studies for instance. Moreover, this procedure allows for the retrieval and characterization of cells enriched in the BM such as hematopoietic stem and progenitor cells (HSPCs) without sacrifice of mice. Given that the cellular composition of peripheral blood is not necessarily reflective of proportions and types of stem and progenitor cells present in the marrow, procedures which provide access to this compartment without requiring termination of the mice are very helpful. The use of femoral bone marrow aspiration is illustrated here for cytological analysis of marrow cells, flow cytometric characterization of the hematopoietic stem/progenitor compartment, and culture of sorted HSPCs obtained by femoral BM aspiration compared with conventional marrow harvest.

Introduction

All blood cells are derived from hematopoietic stem cells (HSCs). Procedures which allow access to the bone marrow (BM), the site of the vast majority of HSC’s in mice and men, without requiring sacrifice of animals, provide a resource to monitor the source of hematopoiesis serially. The overall goal of the procedure described here is to provide a detailed protocol for the sampling of BM cells from the femur of live mice which provides material representative of the cells which would be retrieved by conventional harvest of BM cells through sacrifice of the mice. The advantage of this procedure over conventional harvest of BM cells is that this procedure does not require the sacrifice of mice and therefore allows for longitudinal study of the bone marrow compartment of mice over time.

Although this murine bone marrow aspiration procedure has been used in a number of studies and described previously (see Sundberg et al. for a historical review¹), formal step-by-step procedures illustrating this technique have not been previously published. This protocol enables routine serial sampling of the BM for purposes such as assessing engraftment in the BM of cells exogenously introduced into the mouse (as would be done in xenograft studies for instance^2,3), analysis of chimerism in the BM for comparison with that of the peripheral blood (where results are not necessarily congruent), monitoring the abundance of specific cell types normally enriched in the marrow such as hematopoietic stem and progenitor cells, and retrieval of BM cells for ex vivo culture and/or transplantation. In addition, evaluation of marrow contents may be very useful in murine models of hematological disease as aspiration is helpful in assessing hematological disease burden at time points when disease may not be evident in the peripheral blood^3-5. Moreover, this technique may be used to evaluate response of hematologic disease in the marrow to drugs administered in therapeutic studies. Thus, the procedure described here is ideal for investigators wishing to obtain access to bone marrow hematopoietic cells from mice for cytological analysis, flow cytometric analysis, in vitro culturing, and/or in vivo transplantation studies without requiring sacrifice or harm to the mice.

The protocol for sampling of BM described here is quite similar to the technique used for intra-femoral injection of material directly into the marrow cavity^3,6. The key difference being that this protocol details the procedure for removal of cells from the marrow as opposed to instilling material directly into the marrow cavity space as is done with intrafemoral injection.

Protocol

وأجريت كافة الإجراءات الحيوانية وصفها في هذا البروتوكول وفقا للمبادئ التوجيهية لرعاية واستخدام الحيوانات المختبرية وتمت الموافقة من قبل لجنة رعاية الحيوان واستخدام المؤسسية (IACUCs كانت) في مركز ميموريال سلون كيترينج للسرطان.

1. تطلع نخاع العظم (BM) خلايا من عظم الفخذ

1. تخدير الماوس الذي سيخضع الفخذ تطلع نخاع العظام مع isoflurane و(1-4٪) تدار مع المرذاذ الدقة. عمق التخدير وينبغي رصد كل 5-10 دقيقة في جميع أنحاء الداخلي من خلال مراقبة أنه لا يوجد تغيير في معدل التنفس المرتبطة التلاعب الجراحية و / أو الأذن، أخمص القدمين، وذيل قرصة. وبفعل التخدير مع isoflurane والمحافظة وأيضا في جميع أنحاء الإجراء مع isoflurane و. جرعة ما قبل إجرائية وقائية من البوبرينورفين بجرعة 0.05-0.1 ملغ / كغ تحت الجلد كل 6-12 ساعة يمكن استخدامها لمنع الألم الذي يصاحب الإجراء باعتباره صفةفريق الأمم المتحدة القطري إلى كاربروفين.
2. تطبيق مرهم للعين للعيون من الماوس الحث التالية التخدير لمنع جفاف القرنية.
3. يتم قص الفراء بعناية من مساحة الجلد ما يقرب من 150٪ أكبر من مساحة الموقع الطموح المنشود. تتم إزالة الفراء فضفاضة مع الشاش رطبة. يرجى الحفاظ على الماوس على لوحة تعميم الماء الدافئ أو غيرها من سطح يسيطر حراريا آمنة لمنع انخفاض حرارة الجسم أثناء العملية.
4. تطهير الساق بأكملها التي تحتوي على عظم الفخذ الذي سيخضع الطموح مع ثلاث مجموعات من الدعك بالتناوب (بالتناوب إما مع بوفيدون اليود (بتدين) أو الكلورهيكسيدين (Nolvasan) فرك و 70٪ ايزوبروبيل أو الايثانول 70٪ غارقة الإسفنج الشاش).
5. الرطب 0.5 مل حقنة السلين (حجم: 0.5 سم مكعب؛ قياس: 27.5 G) مع الفوسفات مخزنة المالحة عقيمة (PBS) قبل الشفط BM. ملء المحاقن مع 200-500 ميكرولتر من برنامج تلفزيوني وطرد على الفور برنامج تلفزيوني. كرر هذا الإجراء 2-3 روتتراوح.
6. إبقاء عازمة الساق من عظم الفخذ عن طريق دفع الساق مع أي البنصر أو الإصبع الخامس. تأكيد ان طائرة مخدر مناسبة تم تحقيقه. يقام الحقنة باستخدام الإبهام والسبابة. وهذا يسمح للاللقم أن تتعرض ويسهل إدخال الإبرة.
7. بعد ترطيب حقنة، أدخل الإبرة من خلال الوتر الرضفي بحيث يتم إيداع الإبرة بشكل آمن بين اثنين من اللقم من عظم الفخذ. من خلال عقد diaphysis بالقرب من الكردوس عظم الفخذ مع الإبهام والسبابة، يتم إدخال الإبرة إلى رمح من عظم الفخذ بسهولة.
8. قطب الإبرة إلى الخارج وإلى أعلى بحيث يكون بالتوازي مع رمح من عظم الفخذ. هذا الإجراء يسهل استرجاع محتويات نخاع العظام من عظم الفخذ رمح.
9. تحويل اتجاه عقارب الساعة وعكس عقارب الساعة إبرة بينما دفعت به ببطء في تجويف نخاع الفخذ. تأكيد الموضع الصحيح للإبرة عن طريق تحريك بلطف سيRINGE أفقيا.
10. برفق على المكبس إبرة الظهر، وخلق الضغط السلبي، في حين تتحرك الإبرة ذهابا وإيابا داخل تجويف BM. ملاحظة: إن حجم BM يستنشق تكون حوالي 5 ميكرولتر الذي يتوافق عادة إلى 0.4-0.8 × 10 ⁶ خلايا وحيدات النوى. وسوف يتم تأكيد الطموح الناجح بصريا من خلال ظهور الدم في الجزء العلوي من الإبرة في قاعدة الحقنة. إذا رأيت أي الدم في حقنة فمن المرجح أن العظم أو الأنسجة جزء صغير عالق في الإبرة. هذا يمكن إزالته من الإبرة عن طريق تحريك المكبس صعودا وهبوطا في برنامج تلفزيوني (وهذا هو أحد الأسباب التي تجعل ينبغي حقنة مملوءة مسبقا مع برنامج تلفزيوني قبل الشفط BM). إذا لا يمكن فكها الأنسجة من حقنة، واستخدام إبرة حقنة جديدة و(مرة أخرى تبلل المحاقن مع 200-500 ميكرولتر من برنامج تلفزيوني).
11. مرة واحدة ويستنشق BM بنجاح من عظم الفخذ، وإزالة الإبر والمحاقن من عظم الفخذ والفأرة.
12. التحرك يستنشق BM إلى أنبوب microfuge العلاقات العامةefilled مع 500 ميكرولتر من برنامج تلفزيوني. بالنسبة لمعظم التطبيقات، ثم ينبغي أن تبقى الخلايا BM على الجليد حتى مزيد من المعالجة إذا كان ذلك ممكنا.
13. بعد الانتهاء من هذا الإجراء، وإدارة مسكن مع كاربروفين 5 ملغ / كغ تحت الجلد. ثم إزالة الماوس من التخدير ووضع على وسادة ساخنة حتى تعافى تماما. ملاحظة: يجب أن يكون هناك أي مضاعفات أو استغاثة من ذوي الخبرة باتباع الإجراء الطموح إذا فعلت بشكل صحيح.
14. قبل أن تعود الفئران إلى منطقة السكن، وضمان أنها قادرة على تجول والوصول إلى الطعام والماء. مراقبة الفئران لعلامات الضائقة أو إجراء آخر العدوى في ساعة 24 المقبلة. وتشمل علامات: النزيف المستمر، وفقر الدم والخمول. إذا رأيت أي من هذه العلامات إجراء آخر، يجب أن يتم التخلص من الحيوانات (ق). ملاحظة: يمكن تكرار تطلع BM / أخذ العينات ولكن يجب أن يتم تنفيذ الإجراء تكرار على عظم الفخذ المعاكس لمنع الصدمات المتكررة لنفس الساق. هناك القليل من المعلومات المتاحة عن الابequency أن تطلع BM لا يمكن أن يؤديها. ويتكرر الفخذ تطلع نخاع العظام عموما لا أكثر من مرة كل 2 أسابيع.

2. تقييم المحتوى الخلوي في خلايا يستنشق BM

1. بيليه الخلايا التي تم استردادها من BM الطموح ومكان في أنبوب microfuge بواسطة الطرد المركزي في 300 x ج لمدة 5 دقائق في 4 ^درجة مئوية أو RT.
2. نضح طاف ثم resuspend وبيليه في 500 ميكرولتر من الدم الحمراء ACK العازلة تحلل الخلية ("الأمونيوم كلوريد البوتاسيوم" تحلل العازلة).
3. احتضان الخلايا في الحمراء العازلة تحلل الخلية لمدة 10 دقيقة ثم قم بإضافة 1 مل من برنامج تلفزيوني وتدور باستمرار الخليط مرة أخرى في 300 x ج لمدة 5 دقائق في 4 ^درجة مئوية أو RT. ملاحظة: يتكون هي lysed بيليه خلايا الدم الحمراء من خلايا وحيدات النوى الآن BM. هذه يمكن معلق لFACS تلطيخ، عد الخلايا، زراعة الأعضاء، تحليل cytospin و / أو أي استخدام آخر (تماما كما خلايا BM تحصد من الفئران ضحى ستستخدم).

النتائج

وقد استخدمت الفخذ BM تطلع ماوس C57/B6 الحية للحصول على خلايا وحيدات النوى BM تليها الحصاد BM التقليدية من نفس الماوس بعد التضحية. الخلايا وحيدة النواة BM حصلت عليها طريقتين ثم تم تحليلها من قبل (1) التحليل الخلوي للخلايا BM، (2) تحديد التكرار النسبي للخلايا الجذعية / السلف المك?...

Discussion

المسلسل الطموح BM هو إجراء روتيني حاسمة لتحقيق السريرية للاضطرابات الدموية في البشر. القدرة على إجراء أخذ العينات المسلسل شابهه من BM في الفئران لتوصيف التركيب الخلوي ومكونات BM طوال التجارب المطولة هو بالمثل قيمة للغاية. هذا الإجراء مفيد لتوصيف وHSPC دون التضحية الماوس...

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