Method Article
Este protocolo describe la generación de quimeras mixta médula ósea murina con centros germinales autoinmunitarios espontáneos, en autorreactivos que linfocitos llevan un reportero de la proteína verde fluorescente (GFP-PA) de photoactivatable. Esto proporciona la capacidad para vincular la localización celular en posteriores análisis moleculares y funcionales de los tejidos.
Enfermedades autoinmunes presentan una carga significativa para la salud. Siguen sin respuesta preguntas fundamentales sobre el desarrollo y progresión de la enfermedad autoinmune. Un requisito para los avances en nuestra comprensión de los mecanismos subyacentes de la enfermedad y la dinámica celular es el acoplamiento exacto de la localización microanatomical de subconjuntos de la célula con posteriores análisis moleculares o funcionales; un objetivo que ha sido tradicionalmente difícil de lograr. Recientemente ha permitido el desarrollo de fluoróforos biológica estable photoactivatable y su integración en las cepas de reportero precisa microanatomical etiquetado y rastreo de celulares subconjuntos en modelos murinos. Aquí, describimos cómo la capacidad de analizar los linfocitos autorreactivos de centros germinales solo puede ayudar a proporcionar nuevas penetraciones en autoinmunidad, utilizando la combinación de un novedoso modelo quimérico de autoinmunidad con un reportero de photoactivatable como ejemplo . Demostrar que un procedimiento para generar mezcla quimeras con espontánea autorreactivos centros germinales poblados por linfocitos con un reportero de la proteína fluorescente verde photoactivatable. Usando estrategias de etiquetado en vivo, solo centros germinales pueden visualizarse en tejidos linfoides explantados y su componentes celulares fotoactivado por microscopia de dos fotones. Linfocitos fotoactivado de centros germinales solo pueden analizarse entonces clasifican flujo cytometrically, como células individuales o a granel y podrán ser sometidos a análisis moleculares y funcionales descendentes adicionales. Este enfoque puede aplicarse directamente para proporcionar nuevas perspectivas en el campo de la autoinmunidad, pero el procedimiento para la generación de quimeras de la médula ósea y el procedimiento de fotoactivación además puede encontrar amplio uso en estudios de enfermedades infecciosas y metástasis del tumor.
La incidencia de la enfermedad autoinmune ha aumentado rápidamente en las últimas décadas, particularmente en las sociedades occidentales. Hoy en día, enfermedad autoinmune alinea tercero en la lista de causas más frecuentes de morbilidad y mortalidad en el mundo occidental1. Siguen sin respuesta preguntas fundamentales sobre el desarrollo y progresión de la enfermedad autoinmune. Un requisito para los avances en nuestra comprensión de los mecanismos subyacentes de la enfermedad y la dinámica celular es el acoplamiento exacto de la localización microanatomical de subconjuntos de la célula con análisis moleculares o funcionales posteriores. En la última década, ha permitido el desarrollo de un número de fluoróforos biológica photoconvertible, photoactivatable o fotoconmutables estable y su integración en las cepas reportero preciso microanatomical etiquetado y rastreo de celulares subconjuntos en modelos murinos.
Kaede, una proteína fluorescente de photoconvertible origina una corales pétreos, somete photoconversion irreversible de fluorescencia verde a fluorescencia roja a la exposición a la luz violeta o ULTRAVIOLETA2. Inicialmente empleado para seguir el comportamiento dinámico de las células individuales en el desarrollo de organotypic de rebanadas de cerebro3, generación de un ratón knock-in permite posteriormente monitoreo celular movimiento en vivo de Kaede y el sistema fue aplicado al análisis de migración de células inmunes a y de los ganglios linfáticos4. Este enfoque fue posteriormente refinado con un reportero de segunda generación5. Un reportero similar es Dendra6, que recientemente fue utilizado para rastrear las metástasis de nodo de linfa en vivo7.
La primera proteína de photoactivatable desarrollada era una proteína verde fluorescente (GFP) diseñada con una sola mutación del punto (T203H), conduce a una absorción muy baja en la región de longitud de onda de 450 a 550 nm8. Después de la fotoactivación por luz ultravioleta, esta proteína fluorescente verde photoactivatable (PA-GFP) cambia su máximo de absorción de ~ 400 a ~ 500 nm, dando una intensidad aproximada de la 100-fold aumenta cuando excitó con una longitud de onda de 488 nm. La generación de ratones transgénicos en los que todas las células hematopoyéticas expresan PA-GFP permite, por primera vez, un análisis profundo de la selección de la célula de B en anatómicamente definidas zonas claras y oscuras del centro germinal9.
Considerando que la fotoactivación es una conversión irreversible de un estado no fluorescente a un estado fluorescente, y photoconversion es una transición unidireccional de una longitud de onda a otra, fotoconmutables proteínas son capaces de traslados entre ambas condiciones10 . Esta última capacidad recientemente fue aprovechada para ingeniero control óptico de proteína actividad11.
Utiliza el periodista PA-GFP, recientemente hemos caracterizado los repertorios de células B de centros germinales solo en un modelo novedoso de autoinmunidad como lupus espontáneo12. Este modelo se basa en quimeras mezclados con 1 parte de la médula que un autorreactivos de células B receptor knock-en con especificidad para los complejos de proteína ribonuclear (564Igi13,14) combinado con 2 partes de la médula de cualquier deseada donante. En aproximadamente 6 semanas post reconstitución se consiguen condiciones homeostáticas en que autorreactivos espontáneos centros germinales están presentes en el bazo y los ganglios linfáticos cutáneos. En particular, el centro germinal células B población es casi exclusivamente (~ 95%) compuesto de células derivadas del compartimiento no 564Igi, y estas células B derivados de tipo salvaje son autorreactivos. Por lo tanto, el modelo permite un enfoque de 'plug-and-play' para análisis de células de B autoreactive centro germinal usando varios transgenes, knock-outs y reporteros. Aquí, describimos el procedimiento para generar quimeras mixtas con centros germinales autorreactivos espontánea poblados por linfocitos con el reportero PA-GFP. Usando estrategias de etiquetado en vivo, solo centros germinales pueden visualizarse en tejidos linfoides explantados y su fotoactivado de componentes celulares utilizando un microscopio de dos fotones. Linfocitos fotoactivado de centros germinales solo pueden posteriormente analizados por citometría de flujo o clasificados por celular activado por el fluorocromo clasificación (FACS) y sometidos a análisis moleculares y funcionales descendentes adicionales. La capacidad de analizar los linfocitos autorreactivos de centros germinales solo puede ser aplicada directamente para proporcionar nuevas perspectivas en el campo de la autoinmunidad, pero las técnicas y enfoques descritos pueden además encontrar las aplicaciones relevantes en estudios de enfermedades infecciosas y las metástasis del tumor.
Todo el uso animal se ajustó a las directrices de la Comunidad Europea y fue aprobado por la inspección de investigación Animal danés (2017-15-0201-01348).
1. cría de ratón general y preparación de buffers y herramientas
2. creación de quimeras de mixtos de la médula
3. comprobar reconstitución acertada y verificar el adecuado grado de quimerismo (semana 6)
4. etiquetado In vivo del zona marginal, subcapsular sino para facilitar la identificación de centros germinales solo
Nota: El presente Protocolo se demuestra bandolero/hock (ganglio poplíteo) y las inyecciones intravenosas (i.v., bazo), pero puede variar según el sitio de destino.
5. explantar el bazo y los ganglios linfáticos y la preparación para la fotoactivación
6. fotoactivación
7. recuperación y análisis de las células de fotoactivado
Generación de quimeras de mixtos de la médula
El presente Protocolo robusta alcanza quimeras de médula ósea mezclada con un chimerism casi total en el compartimiento de la célula de B como se muestra en el resultado representativo en la figura 1 (para significación estadística consulte por favor a 12). Los números de células B normalizado revela serotipificación en 6 semanas post reconstitución (figura 1A), con una baja frecuencia de 9 11 (idiotipo) positivo células B circulantes derivan del compartimiento 564Igi (figura 1B). Dentro de la puerta de linfocitos totales, hay una baja frecuencia de células residuales derivados del destinatario, ~ 6% CD45.1 (Q1), que indican un total grado de quimerismo de ~ 94% (figura 1). En el donante del compartimento (CD45.1-, Q3 + Q4) el cociente de 564Igi (Q4) a PA-GFP (Q3) está alrededor de 23% a 77%. Esta ligeramente inferior de entrada de 33% a 66% de proporción se explica por la fuerte selección negativa de células B derivados del compartimiento de 564Igi 12. Como se ve en la figura 1, existe quimerismo virtualmente completa en el compartimiento de la célula de B (99.9% CD45.1-) y el dominio de PA-GFP médula ósea las células de B (Q3), que es una consecuencia de la pesada selección negativa de células B derivados de 564Igi.
Cosecha de tejidos, transformación y evaluación de citometría de flujo
Figura 2 y figura 3 demuestran procedimientos y resultados de explantar recién aislaron de los ganglios linfáticos y bazo rebanadas. Figura 4 se presenta un resultado representativo para el etiquetado en vivo y la fotoactivación de un área de solo centro germinal en la rebanada de un bazo explanted. Como puede verse (Figura 4A), el etiquetado en vivo con CD169-PE ha etiquetado enérgicamente la zona marginal (rojo, indicado por "MZ"). La segunda señal de armónicos es evidente en los elementos estructurales que contengan colágeno y vasos principales (azules), incluyendo la arteriola central de la vaina linfoide periarteriolar (PALS). Muy autofluorescent, macrófagos de cuerpos tingibles activados se asocian a actividad de centro germinal (flecha). Tomados en conjunto, la identificación de la zona marginal, PALS y macrófagos de cuerpos tingibles, permite la identificación de una región de interés que probablemente contiene un único centro germinal. La región de interés es Fotoactivado, tal como se ilustra en la Figura 4B. Como lo demuestra, fotoactivación es microanatomically precisa9, produciendo un área definida de la activación. Los resultados presentados además servir como confirmación de una densidad alta de PA-GFP + linfocitos en el reconstituido quimeras y la presencia de centros germinales espontáneos. Evaluación de citometría de flujo aguas abajo más confirma número de compartimiento de normalizada la célula de B (figura 5), una población espontánea centro germinal (figura 5E) y la presencia de un subconjunto de las células del centro germinal B que han sido fotoactivado (figura 5F).
Así, el presente Protocolo presenta un método robusto para generación de quimeras mixta médula ósea espontánea autorreactivos centros germinales, que se componen predominante tipo derivadas de células de B con un reportero de photoactivatable. A su vez esto permite análisis aguas abajo de los centros germinales (descripción gráfica en la figura 6).
Figura 1: Flow cytometric evaluación del grado de quimerismo en sangre de 564Igi (CD45.1-, PA - GFP-): PA-GFP (CD45.1, PA-GFP +) mezclado quimeras en los receptores de CD45.1 letalmente irradiados (CD45.1 +, PA - GFP-), 6 semanas post reconstitución. Parcela A) mostrando el control de las células B B220 +, previamente cerradas en los linfocitos de la camiseta. Subgate de parcela A, mostrando 9 11 + (idiotipo) frecuencia en la población de la célula de B en B). C) parcela de PA-GFP versus CD45.1, pre-gated en los linfocitos de la camiseta. D) parcela de PA-GFP versus CD45.1 en la subgate de la célula de B de parcela A. haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 2: Procedimiento para la recolección y montaje poplíteo los nodos de linfa para la proyección de imagen y fotoactivación. A) una incisión se hace debajo de la rodilla y extender hasta la articulación de la cadera, y los bordes se repliegan hacia los lados, con el fin de exponer el hueco poplíteo (flecha). B) el supraclavicle que se abre y el ganglio linfático poplíteo es expuesta (flecha). C) ganglio linfático poplíteo es obtenido de la fosa. D) el procedimiento se repite para el lado contralateral y ambos nodos se montan en una cámara de vacío/cubreobjetos-grasa doble cara llenada con tampón de BM. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 3: procedimiento para la cosecha y el bazo para la proyección de imagen y la fotoactivación de montaje. Un) una incisión se hace en la línea medial anterior justo debajo de la caja torácica y extendida alrededor del cuerpo a la línea axilar posterior y los bordes se repliegan para exponer la punta del bazo (flecha). B) del bazo es retraída y suprimida y cortar en rodajas finas (1-2 mm), que se montan en una cámara de vacío/cubreobjetos-grasa doble cara llenada con tampón de BM. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 4: Fotoactivación. Dos fotones A) micrografía de un centro germinal en el bazo antes de fotoactivación. Etiquetado in vivo con anti-CD169-PE fue realizado antes de la cosecha del bazo para etiquetar la zona marginal (rojo, indicado por "MZ"). El segundo armónicos de la señal es evidente en estructuras que contengan colágeno asociadas al tegumento y vasos principales (azul). Puntas de flecha identifican altamente autofluorescent, macrófagos tingibles cuerpo activados asociados con la actividad del centro germinal. Se realizó la proyección de imagen 940 excitación nm. La barra de escala en la esquina superior izquierda indica 200 μm. B) en cuanto a, pero después de la fotoactivación a 830 nm. Fotoactivado células son ahora visible (verde) en una región definida de interés delimitada por la zona marginal y que abarca los macrófagos de cuerpos tingibles previamente identificados. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 5: Flow cytometric análisis de las células del centro germinal B fotoactivado. A) parcela de avance versus dispersión y linfocitos la puerta del lado. Parcela B) área de dispersión hacia adelante en función de la altura de la dispersión hacia delante dentro de la puerta del linfocito y puerta de camiseta resultante. C) viabilidad del tinte parcela de exclusión dentro de la puerta de la camiseta y puerta de célula viva resultante. Gating D) de las células B B220 +. Gating E) de las células del centro germinal B, identificado como CD38lo GL7hi células dentro el B220 + puerta. F) Gating de fotoactivado células dentro de la población de células B GC, identificado como el subconjunto de las células que expresan Co desactivado y fotoactivado PA-GFP. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 6: gráfica Resumen del Protocolo de. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Un gran número de modelos murinos de autoinmunidad está disponible, muchos de los cuales presentan centros germinales espontánea16. Sin embargo, muchos de los modelos disponibles albergan complejos orígenes genéticos o mutaciones en los centro reguladores de proliferación de linfocitos o activación, hacerlas mal adaptado a entrecruzamiento con líneas de reportero y estudios del comportamiento normal del linfocito en autoinmunidad, respectivamente. El modelo actual, por el contrario, permite un enfoque de 'plug-and-play' al análisis profundo de las células de centro germinales derivados de tipo salvaje B autorreactivos utilizando cualquier combinación deseada de los transgenes, knock-outs y reporteros, en este caso representado por photoactivatable GFP. Usando estrategias de etiquetado en vivo, solo centros germinales pueden visualizarse en tejidos linfoides explantados y su fotoactivado de componentes celulares utilizando un microscopio de dos fotones. Los linfocitos fotoactivado de centros germinales solo pueden ser analizados u ordenado flujo cytometrically, como células individuales o a granel. Estas células pueden someterse posteriormente a análisis moleculares y funcionales adicionales aguas abajo para proporcionar nuevas perspectivas en el campo de la autoinmunidad.
Hay algunos pasos críticos para el desempeño exitoso de este procedimiento. Como lo demuestran los resultados representativos, la irradiación (1.100 Rad) y la reconstitución de la médula ósea de donante con éxito Coloque nuevamente el compartimiento de receptores de la médula que rinde casi completo quimerismo en el compartimiento de la célula de B. Esto es un punto importante, como las células B residuales derivados del destinatario haría un subconjunto de la población de centro germinal 'oscuro'. Independientemente de la fuente usada para la irradiación, el dosis/tiempo de irradiación debe ser optimizada para obtener efecto máximo myeloablative con daño tisular colateral mínimo a los animales. Para la reconstitución, el protocolo de hueso-crush y reconstitución con células del donante total 20 millones se ha encontrado para producir robusta grados altos de reconstitución. Trabajo estéril y frío de hielo para la extracción de médula ósea asegura alta viabilidad del donante de médula. Para llegar al donante deseado proporción de médula ósea, es fundamental tener gran cuidado cuando contando partes alícuotas de las células, tanto para el conteo en sí mismo y al sacar la submuestra de la médula ósea para contar. Mezcla y granulación Co los tuétanos de donantes, en lugar de centrifugar y resuspender por separado y luego mezclar, sirven para evitar cualquier sesgo en los coeficientes de donantes tras el recuento de células.
La generación de quimera mixta médula del Protocolo puede estar sola, y que permite generación de quimeras con centros germinales autorreactivas con reportero deseada, transgén o knock-out. Sin embargo, una limitación a esto es la necesidad de donantes histocompatibles. La cepa de 564Igi está en un fondo de congenic C57Bl/6J y como consecuencia, el otro donante o donantes y los receptores deben tener un fondo de congenic H-2b (o alternativamente, la cepa de 564Igi debe ser retrocruzas a la tensión deseada y el fenotipo autoinmune verificado en el fondo). El procedimiento de irradiación tiende a favorecer un ambiente de tolerogénicas17y desajustes en algunos antígenos menores de histocompatibilidad pueden ser tolerados. Sin embargo, este aspecto debe cuidadosamente considerar, particularmente si mezclar machos y hembras donantes o beneficiarios, debido al potencial de reactividad mujer con hombre restringido Y-antígenos.
Del mismo modo, el aspecto de fotoactivación del Protocolo puede estar solo y puede usarse en muchos contextos diferentes. Sin embargo, el reportero GFP PA actualmente sólo está disponible con el promotor de la UBC, que está activo en todas las células de estirpe hematopoyética, pero no en células stromal. Como se mencionó en la introducción, otros photoactivatable, fotoconmutables, cepas de reportero de photoconvertible están disponibles y se pueden sustituir por PA-GFP, con adecuado ajuste de las condiciones experimentales.
Es importante evitar la fotoactivación inadvertida de zonas indeseables, manteniendo el láser muy por encima de 900 nm cuando la proyección de imagen, como esta longitud de onda no Fotoactivar PA-GFP. Para la fotoactivación de sí mismo, ajustes específicos, tales como láser potencia y pixel tiempo de detención, dependerá de la profundidad en el tejido, el tejido específico utilizado y el sistema de proyección de imagen, y cada aplicación tiene que ser optimizado para el sistema específico de proyección de imagen utilizado. Debe tener cuidado no a fotoenvejecimiento las células, pero es al mismo tiempo esencial para fotoactivación eficiente a lo largo de la pila, con el fin de obtener una representación suficiente de las células activadas para análisis posteriores. Generalmente constituyen las células del centro germinal B en cualquier lugar de 0.5% ~ 2% de las células esplénicas o cutáneo ganglionar B y como puede verse en los resultados representativos (figura 5), pueden hacer las células del centro germinal única B fotoactivado la ~ 1% del total población presente en una porción de bazo único. Por lo tanto, acertado análisis o clasificación de un número significativo de células requiere procesar un gran número de eventos.
Los autores no tienen nada que revelar.
SE Degn es un compañero de Lundbeckfonden y Carlsberg Foundation Distinguished Fellow. Este trabajo fue apoyado en parte además por una subvención de biomédica NNF (SE Degn).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Antibody, 9D11-A568 | In-house generated | 9D11 hybridoma, kindly provided by MC Carroll, labeled with kit: Biotium 92255 | |
Antibody, 9D11-A647 | In-house generated | 9D11 hybridoma, kindly provided by MC Carroll, labeled with kit: Nordic Biosite ABD-1031 | |
Antibody, FITC anti-mouse CD45.1 | Biolegend | 110705 | |
Antibody, Pacific Blue anti-mouse/human GL7 Antigen (T and B cell Activation Marker) | Biolegend | 144613 | |
Antibody, PE anti-mouse CD169 (Siglec-1) | Biolegend | 142403 | |
Antibody, PE/Cy7 anti-mouse CD38 | Biolegend | 102717 | |
Antibody, PerCP/Cy5.5 anti-mouse/human CD45R/B220 | Biolegend | 103235 | |
Capillary tube, Mylar-wrapped, heparinized | Fisher Scientific | 211766 | |
Cell strainer, 70 µm | Falcon | 352350 | |
Conical tubes, 50 mL | Falcon | 352235 | |
Cover slip, square, 22x22 mm, 0.13-0.17 mm | Thermo Fisher Scientific | 22X22-1 | |
EDTA | Merck | 1,084,180,250 | |
Ethanol, 70% | VWR | 8301.360 | |
Fetal bovine serum | Life Technologies | 10270106 | |
Flow cytometer, FACS Canto II | BD Biosciences | 338962 | |
Flow cytometer, LSRFortessa SORP | BD Biosciences | - | Special order product with 4 lasers (405 nm, 488 nm, 561 nm and 640 nm) |
Grease, high vacuum, Dow Corning | VWR | DOWC1597418 | |
Hemocytometer, Burker-Türk | VWR | 630-1544 | |
Isoflurane, IsoFlo vet. | Orion Pharma | 9658 | |
Lymphocyte separation medium (Lympholyte-M Cell Separation Media) | Cedarlane | CL5035 | |
Microcentrifuge tube, 1.5 mL (Eppendorf) | Sarstedt | 72.690.550 | |
Microscope, Two-photon | Prairie Technologies (now Bruker) | - | Special order Ultima In Vivo Two Photon Microscope |
Mortar w. lip, unglazed, 75 ml | VWR | 410-0110 | |
NaHCO3 | Merck | 1063290500 | |
Needle, 18 gauge | BD Medical | 304622 | |
NH4Cl | VWR | 87,769,290 | |
PBS | Sigma | d8537 | |
Pestle homogenizer | VWR | 47747-358 | |
Pestle, unglazed, 175 mm | VWR | 410-0122 | |
Pipette, Serological, 10 ml | VWR | 612-3700 | |
Pipette, transfer, plastic | Sarstedt | 861,172,001 | |
Plastic paraffin film (Parafilm M) | Bemis | PM996 | |
Plate, 96-well | Falcon | 353910 | |
Surgical forceps, Student Dumont #5 Forceps | FST - Fine Science Tools | 91150-20 | |
Surgical forceps, Student Dumont #7 Forceps | FST - Fine Science Tools | 91197-00 | |
Surgical scissors, Student Fine Scissors, Straight | FST - Fine Science Tools | 91460-11 | |
Syringe, 10 mL | Terumo | SS-10ES1 | |
Syringe, 20 mL | Terumo | SS-20ES1 | |
Syringe, 5 mL | Terumo | SS-05S1 | |
Syringe, Insulin, 0.3 cc | BD Medical | 324827 | |
Tribrissen vet. 24% inj., containing 200 mg sulfadiazin and 40 mg trimethoprim/ml | MSD Animal health | 431577 | |
Trypan blue solution, 0.4% | VWR | K940-100ML | |
Viability dye, eBioscience Fixable Viability Dye eFluor 780 | Thermo Fisher Scientific | 65-0865-14 |
Solicitar permiso para reutilizar el texto o las figuras de este JoVE artículos
Solicitar permisoThis article has been published
Video Coming Soon
ACERCA DE JoVE
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. Todos los derechos reservados