Method Article
在这里,我们描述CD133的表达肝干细胞和整体的小鼠肝,一个过程,需要组织消化,细胞富集和流式细胞仪分离肿瘤干细胞的分离。包括先进的单细胞的分离和克隆扩增的方法。
肝脏干细胞,或椭圆形细胞,增殖在慢性肝损伤,并提出分化成肝细胞和胆管。此外,肝脏干细胞性肝癌,肝癌的一个子集的前体。任何实质器官,如肝脏干细胞工作的主要挑战之一,是一个罕见的人口进行详细的分析细胞的分离。例如,绝大多数是在肝细胞内的肝细胞(实质分数),这是明显比非实质细胞。通过丰富的肝(即实质和非实质部分)的特异性细胞车厢,CD45阴性细胞的选择,我们能够到超过600 fold.The丰富的干细胞开始人口在本报告proceduresdetailed允许一个比较少见了坚实的器官细胞的人口,有效地进行排序。这个过程可以利用干细胞从正常小鼠肝isolateliver以及慢性肝损伤模型,这表明增加肝脏干细胞的增殖。此方法具有明显的优势超过标准的冻结或福尔马林固定肝免疫组织化学,利用活细胞的功能研究,可以初步合作定位实验后执行。为了实现在本报告所述的程序,与工作关系的研究为基础的流式细胞仪检测的核心是大力鼓励流式细胞仪隔离的细节是高度依赖专门的仪器和一个强有力的工作基本流式细胞仪检测程序的知识。这一过程的具体目标是分离肝脏干细胞可以克隆在体外培养扩增的人口。
所有的解决方案,媒体,仪器仪表,过滤器,和管应无菌和无菌技术,以减少污染的风险处理。提前和存储缓冲区和媒体24小时准备在4 ° C。
1。从全肝实质和非实质的分离
2。红细胞溶解
在层流罩,保持细胞的冷和使用的解决方案,冷却至4 ° C。
3。 CD45的非实质的部分造血干细胞耗竭
在层流罩,保持细胞的冷和使用的解决方案,冷却至4 ° C。
4。流动CD133阳性细胞的流式细胞仪隔离
5。细胞培养方法
6。用RT - PCR双向潜在状态的确认
此过程的详细的RNeasy协议手册,该手册提供的RNeasy试剂盒。
7。确认的CD133 +干细胞肿瘤的潜力
8。代表性的成果:
从正常,健康的小鼠肝,预期的CD133 +肝脏干细胞的细胞产量是1000到5000每肝。这些细胞是静态肝脏中比较少见的,并不会扩大在文化。我们不建议使用单细胞分析正常肝和可行的细胞,将扩大产量极低。
对于肝脏慢性损伤显著,如饮食6周1或基因改造,造成慢性损伤,如在MAT1a DDC的0.1%, - / -或肝具体PTEN - / -小鼠,2-4 CEL预计数LS孤立的增加,与隔离高达10万细胞/肝(图2)。如果使用遗传模型,自发肿瘤率的知识是至关重要的,因为肝脏干细胞的分离这些程序应进行无瘤动物。例如,如果MAT1a - / -模型的形式在18个月的自发肿瘤,我们推荐使用动物不迟于15-16个月之前,任何报道的自发肿瘤。
从单细胞慢性损伤模型的分离,将产生几个(3-9 colonies/96孔板)殖民地,扩大了从单细胞的过程是掌握了一次,是保证细胞活力。图3从单一的CD133 +细胞扩大后7天的菌落目前代表相衬图像。
使用白蛋白和Krt19 RT - PCR技术进行双向潜在状态的确认。扩大单细胞克隆将展示既表达肝细胞标记( 白蛋白 )和胆管(Krt19)。图4演示了由三个独立的殖民地的双向潜在的表达,与大约25个细胞/ 7天的殖民地。
CD133 +干细胞从正常肝和化学性肝损伤(如DDC 0.1%,连续6周的饮食)不会在裸鼠体内形成肿瘤。 CD133 +从特定的遗传模型(MAT1a - / -或肝具体PTEN - / -小鼠)的干细胞在裸鼠 体内形成肿瘤中晚期肿瘤的慢性损伤的阶段,如果孤立后期。这种肿瘤形成的表型是目前确定为一个癌症干细胞,例如2-4,MAT1a - / -小鼠的形式在18周龄自发性肝肿瘤。 CD133 +孤立于15-16周期间晚期肝病的慢性损伤的阶段,肝脏干细胞,将在裸鼠体内形成肿瘤。图5展示了代表双边注射1 × 10 6从单一的CD133 +肝脏干细胞的体外扩增细胞肿瘤。
基因 | 正向引物 | 反向引物 |
β-肌动蛋白 | 5' - TGTTACCAACTGGGACGACA - 3' | 5' - GGGGTGTTGAAGGTCTCAAA - 3' |
白蛋白 | 5' - CATGCCAAATTAGTGCAGGA - 3' | 5' - GCTGGGGTTGTCATCTTTGT - 3' |
角蛋白19 | 5' - TGCTGGATGAGCTGACTCTG - 3' | 5' - AATCCACCTCCACACTGACC - 3' |
表1:用于RT - PCR引物设计
图1:整体方法的原理图。
图2:CD133 +高度富集CD45的枯竭非实质部分肝脏干细胞确定的控制未受伤的野生型小鼠肝演示了0.4%的CD133 +细胞内的高度富集CD45的枯竭非实质部分。在基因敲除MAT1a - / - ,这是一种慢性肝损伤模型,CD133的人口扩大了10倍或高浓缩铀的相同比例。
图3:扩大从单一的CD133 +克隆的克隆阶段对比度的图像,从单一的CD133 +细胞层粘连蛋白包被96孔板扩大的四个殖民地。
图4:双向潜在基因表达的CD133 +肝干细胞克隆扩大殖民地 ,第7天,菌落约25细胞。基因表达,表明肝细胞标记白蛋白和胆管标记 Krt19的表达,证实BI - CD133 +细胞的潜在状态。
图5:CD133 +,肝脏干细胞在裸鼠 体内形成肿瘤的箭头指示肿瘤增长4个星期后,1 × 10 6的CD133 +细胞注入从MAT1a - / -模型。。 CD133 +细胞毒素引起的慢性肝损伤,如四氯化碳或0.1%DDC的饮食,不形成肿瘤。肿瘤的形成是用来识别恶性潜能,或在癌症干细胞表型的干细胞群。
与造血系统,造血干细胞是负责维持细胞分化系统replacesnormal生理回合以上的白细胞,红细胞,血小板,肝干细胞,或成人肝脏祖细胞,不参与正常肝的动态平衡。急性肝损伤或肝部分切除术,肝,后5,6分化肝上皮,经过几轮的扩散,以取代失去的肝质量。5,6在慢性损伤,只有肝脏干细胞中观察到的增殖 。1,5建议-11,这些成人,器官特异性干细胞分化成肝细胞和胆管。1,5-8有趣的是,绝大多数肝癌的发展背景上的慢性损伤,从而也假设是肝脏干细胞肝癌的一个子集的前兆。2-4,12-17
肝脏干细胞工作的重大挑战之一,是罕见的细胞种群隔离功能分析。例如,在肝细胞内的绝大多数,这是明显高于胆管和其他较小的非实质细胞的肝细胞。打破全肝细胞间(大肝 - 实质的一小部分,更小的单元 - 非实质分数),并进一步为阴性细胞CD45(非造血细胞)的选择,我们能够以丰富的干细胞开始人口超过600倍。注1,18-21,我们表明的CD133 +人口是100%纯干细胞的人口,但显然是一个异质性的细胞人口与不同的血统和复育潜力,没有手段。该领域的主要限制之一是干细胞和祖细胞的定义。在这项工作中我们更广泛地使用“干细胞”一词,但在严格的定义,CD133 +非实质细胞代表一个双向系祖人口。鉴于目前在肝脏中的干细胞和祖细胞的研究状况,本报告提供了在这一领域有兴趣的调查开始的地方。由于出现新的标志物,如EpCAM的,22,23或转录因子,如Sox9的,24,它们可以被纳入。例如,我们已经找到了EpCAM的+细胞和CD133 +细胞之间的重叠率相当高。
在这份报告中,我们从正常小鼠肝以及慢性肝损伤模型,这表明增加肝脏干细胞增殖的干细胞的分离过程。这种方法具有明显的优势超过标准的冻结或福尔马林固定肝免疫组织化学使用活细胞的功能研究后才能进行隔离。1,3,4这一过程的具体目标是孤立的肝脏干细胞,它可以的相对纯净的人口在体外克隆扩大。
此过程的主要限制因素是,大多数分离的细胞不会被可行后,流式细胞仪(见故障排除部分)。这是准备细胞所需的时间,并隔离前需要完善的人口众多的程序。如果肝脏立即流式细胞仪分析单细胞悬液,消化,肝细胞和其他非实质细胞之间的大小差异不可能有效的流式细胞仪门创造。如果利用没有消除造血细胞,肝非实质细胞,是有风险的,CD133 +细胞的显著的数量可能造血起源可能污染的分数。此外,通过Miltenyi过滤器处理的细胞,只有单个细胞和细胞非常小的集群收集。这将确保样本不会阻塞流式细胞仪摄入针。
此过程的替代品包括任何其他的细胞表面标志,如CD49f,EpCAM的修改,或标记,如CD133 + EpCAM的组合+第二次公布的报告采用了密度梯度分离肝脏干细胞,从非实质部分。这个过程需要一个超离心机(8000 XG),增加了大量的时间的程序,并在我们的经验,显着降低预流式细胞仪细胞产量和后流式细胞仪的可行性8。
未来的实验包括基因表达分析的范围更广,包括如HNF3,HNF4α,αfp.In此外,胎肝基因表达蛋白的免疫细胞化学,免疫印迹分析和可利用RT - PCR结果证实细胞培养。
要注意的一个问题是最近的工作,确定对肝星状细胞CD133的表达。,我们现在常规屏幕星状细胞的标记我们的样本(见故障排除部分),并没有ID在我们的分数entified显著污染。这可能与肝的消化和细胞分离的不同的技术。 2,3,26
的事实,大多数的细胞不会被流式细胞仪隔离后立即可行的基础上,我们建议,这些细胞被镀,无论是作为散装CD133 +细胞或单细胞,在使用前在动物身上。在体外培养5-7天,将显着提高肿瘤的分析结果。此外,由于单细胞分离的考验,这应该只进行一次殖民地可以从散装的CD133 +分离的细胞扩大。一个更深入的讨论,各种文化条件和骨架蛋白,可利用文化肝脏干细胞和祖细胞得到了很好的特点萝拉里德。 27,28博士这项工作提供了替代的条件和修改,纳入到他们的研究计划,调查人员可能一次都掌握了基本的隔离技术。里德的工作,还提供了一个宗族生物学和肝脏的干细胞,并承诺祖细胞的成熟之间更详细的分析。
在体内肿瘤分析方面,我们已经成功地使用新鲜分离的细胞和细胞克隆扩大的CD133 +细胞在体外 ,主要是用1 × 10 6细胞。我们一直专注ontwo慢性肝损伤的遗传株,MAT1a - / -和肝脏具体PTEN - / -小鼠,我们已经利用裸小鼠和野生型小鼠的肿瘤生长的主机。在我们的经验,CD133 +肝脏干细胞的唯一形式,如果他们是从显著,是癌前病变的肝损伤模型中分离肿瘤。请注意,从CD133的形成肿瘤一般有肝癌,胆管癌的特点,这表明干细胞或祖细胞来源的肿瘤细胞。2-4,29
记录肿瘤后的后续工作,包括标准的肿瘤组织(H&E染色)和免疫组织化学染色病理分析。此外,肿瘤可肉末和消化FACS分析或重新培养。2-4,30
总之,我们有详细的隔离,扩建和CD133 +肝脏干细胞和CD133 +肿瘤干细胞的基本特性的程序。
故障排除:
CD45的污染:
第3步,如果污染的CD45 +细胞,它可以被加入一个CD45 - FITC标记抗体流式细胞仪分析和隔离前评估,检查,在CD45微珠抗体是不会过期和滤液是只有在收集的过滤器是在磁座。任何滤液收集,而过滤器是没有磁性的持有人将含有CD45 +细胞。
低细胞数量:
对于未受伤的肝,CD133总数+非实质隔离可能小于10,000。这些细胞是在静态的肝脏罕见。 DDC的0.1%的饮食,如对于慢性损伤模型,这一数字将大大增加,到10万细胞。如果总细胞数显著低于这些数字,要考虑的一个问题是流式细胞仪抗体染色。检查以确保CD133的抗体是没有过期,染色差将导致在一个贫穷的产量。另外,我们建议进行肝脏非实质细胞的流式细胞仪分析,以确定人口相对前试图流式细胞仪隔离。
低格后,流式细胞仪的可行性:
可行性的问题之一,可能与细胞是如何处理和在什么时候。理想的情况下,整个细胞的分离过程,步骤1-4,应该进行的步骤之间没有任何拖延,并在同一天完成。步骤1-4之间的任何显著的延迟将大大降低细胞活力。第二个问题,涉及到细胞的活力,可能与用于流式细胞仪隔离鞘压力。我们建议使用一个较低的鞘压力。最后,一旦细胞是孤立的,他们应该立即镀,任何对排序后的冰显著存储也将减少的可行性。
CD133 +非实质的异质性:
最近的报告表明,肝星状细胞也可能有CD133的表达,并有一定的可塑性。25因此,除了验证双向药性基因与白蛋白和Krt19,额外的验证可以包括与星状细胞,如神经胶质纤维酸性蛋白,相关的基因静态星状细胞和激活的星状细胞α-平滑肌肌动蛋白和结蛋白。3,4,26此外,CD133 +人口代表了更广泛的祖人口。第二个标志,如EpCAM的,除了可能有助于进一步完善人口和限制的异质性。
朗特里博士收到来自拜耳制药研究的支持。博士。丁和骗子和党女士和女士VanKirk没有披露报告。
朗特里博士承认,国立卫生研究院儿童奇迹网络,K08DK080928和R03DK088013,和美国癌症协会的研究学者奖,镁11651当前的支持。朗特里博士承认此过程最初是开发和完善,同时由儿科科学家发展计划(NICHD的补助金K12 - HD00850)的资助。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
试剂名称 | 公司 | 目录编号 | 评论(可选) |
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DMEM:F12 | Invitrogen公司 | 10565-018 | 随着酚红 |
CD45微珠 | Miltenyi | 130-052-301 | |
肝细胞生长因子 | 西格玛 | H1404 | |
表皮生长因子 | 西格玛 | E4127 | |
DNA酶 | 西格玛 | DN25 | 1克 |
胶原酶ð | 罗氏公司 | 1088874 | |
链霉蛋白酶 | 罗氏公司 | 0165921 | |
70微米滤网 | 费舍尔 | 352350 | |
Omniscript RT | Quaigen | 205111 | 50个反应 |
HotStarTaq | Quaigen | 203203 | |
Miltenyi劳工处列 | Miltenyi | 130-042-901 | |
CD133 - PE流式细胞抗体 | eBioscience公司 | 12-1331-82 | |
层粘连蛋白涂层板 | 屋宇署 | 354410 | 96 |
胰蛋白酶0.05%EDTA的 | Invitrogen公司 | 25300-354 | 100毫升 |
的RNeasy微型工具 | Quaigen | 74004 | 50 5X10 5个细胞或更少的列 |
医药裂解 | 屋宇署 | 555899 | 10X浓度 |
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