FACS-isolement et culture de progéniteurs fibro-adipogènes et de cellules souches musculaires à partir de muscles squelettiques de souris non perturbés et blessés

Résumé

L’identification précise des cellules progénitrices fibro-adipogènes (PAF) et des cellules souches musculaires (MuSC) est essentielle pour étudier leur fonction biologique dans des conditions physiologiques et pathologiques. Ce protocole fournit des lignes directrices pour l’isolement, la purification et la culture des PAF et des MuSC à partir de muscles de souris adultes.

Résumé

Les cellules progénitrices fibro-adipogènes (FAP) sont une population de cellules stromales mésenchymateuses (CSM) résidentes du muscle squelettique capables de se différencier selon une lignée fibrogénique, adipogénique, ostéogénique ou chondromogène. Avec les cellules souches musculaires (MuSC), les FAP jouent un rôle essentiel dans l’homéostasie, la réparation et la régénération musculaires, tout en maintenant et en remodelant activement la matrice extracellulaire (ECM). Dans des conditions pathologiques, telles que les dommages chroniques et les dystrophies musculaires, les FAP subissent une activation aberrante et se différencient en fibroblastes et adipocytes producteurs de collagène, entraînant une fibrose et une infiltration graisseuse intramusculaire. Ainsi, les FAP jouent un double rôle dans la régénération musculaire, soit en maintenant le renouvellement du MuSC et en favorisant la réparation des tissus, soit en contribuant à la formation de cicatrices fibrotiques et d’infiltrats de graisse ectopique, qui compromettent l’intégrité et la fonction du tissu musculaire squelettique. Une purification adéquate des FAP et des MuSC est une condition préalable à la compréhension du rôle biologique de ces cellules dans des conditions physiologiques et pathologiques. Ici, nous décrivons une méthode standardisée pour l’isolement simultané des FAP et des MuSC des muscles des membres de souris adultes en utilisant le tri cellulaire activé par fluorescence (FACS). Le protocole décrit en détail la dissociation mécanique et enzymatique des cellules mononucléées des muscles entiers des membres et des muscles tibiaux antérieurs (TA) blessés. Les FAP et les MuSC sont ensuite isolés à l’aide d’un trieur de cellules semi-automatisé pour obtenir des populations de cellules pures. Nous décrivons en outre une méthode optimisée pour la culture de FAP et de MuSC quiescents et activés, seuls ou dans des conditions de coculture.

Introduction

Le muscle squelettique est le plus grand tissu du corps, représentant ~ 40% du poids humain adulte, et est responsable du maintien de la posture, de la génération de mouvement, de la régulation du métabolisme énergétique de base et de la température corporelle¹. Le muscle squelettique est un tissu très dynamique et possède une capacité remarquable à s’adapter à une variété de stimuli, tels que le stress mécanique, les altérations métaboliques et les facteurs environnementaux quotidiens. En outre, le muscle squelettique se régénère en réponse à une blessure aiguë, conduisant à une restauration complète de sa morphologie et de ses fonctions

Protocole

Toutes les expériences sur les animaux effectuées ont été menées conformément aux directives institutionnelles approuvées par le Comité de soin et d’utilisation des animaux (ACUC) de l’Institut national de l’arthrite, des maladies musculo-squelettiques et cutanées (NIAMS). Les enquêteurs qui exécutent ce protocole doivent respecter leurs lignes directrices locales en matière d’éthique animale.

REMARQUE: Ce protocole décrit en détail comment isoler les FAP et les MuSC des muscles antérieurs (TA) des membres postérieurs et des tibiaux antérieurs (TA) blessés de souris mâles et femelles adultes (3-6 mois) et fournit des lignes directrices pour....

Résultats

Ce protocole permet d’isoler environ un million de PAF et jusqu’à 350 000 MuSC à partir de membres postérieurs non blessés de souris adultes de type sauvage (3 à 6 mois), ce qui correspond à un rendement de 8 % pour les PAF et de 3 % pour les MuSC d’événements totaux. Lors du tri des cellules de TA endommagées 7 jours après la blessure, deux à trois muscles TA sont mis en commun pour obtenir jusqu’à 300 000 FAP et 120 000 MuSC, ce qui correspond à un rendement de 11% et 4%, respectivement. Les valeur.......

Discussion

L’établissement de protocoles efficaces et reproductibles pour l’identification et l’isolement des populations de cellules souches adultes pures est la première et la plus importante étape pour comprendre leur fonction. Les FAP et les MuSC isolés peuvent être utilisés pour effectuer des analyses multiomiques dans des expériences de transplantation en tant que traitement potentiel des maladies musculaires ou peuvent être génétiquement modifiés pour la modélisation de la maladie dans la thérapie par cell.......

matériels

Name	Company	Catalog Number	Comments
5 mL Polypropylene Round-Bottom Tube	Falcon	352063
5 mL Polystyrene Round-Bottom Tube with Cell-Strainer Cap	Falcon	352235
20 G BD Needle 1 in. single use, sterile	BD Biosciences	305175
anti-Alpha 7 Integrin PE (clone:R2F2) (RatIgG2b)	The University of British Columbia	53-0010-01
APC anti-mouse CD31 Antibody	BioLegend	102510
APC anti-mouse CD45 Antibody	BioLegend	103112
BD FACSMelody Cell Sorter	BD Biosciences
BD Luer-Lok tip control syringe, 10-mL	BD Biosciences	309604
Biotin anti-mouse CD106 Antibody	BioLegend	105703
C57BL/6J  mouse (Female and Male)	The Jackson Laboratory	000664
B6.129S4-Pdgfratm11(EGFP)Sor/J mouse	The Jackson Laboratory	007669
Corning BioCoat Collagen I 6-well Clear Flat Bottom TC-treated Multiwell Plate	Corning	356400
Corning BioCoat Collagen I 12-well Clear Flat Bottom TC-treated Multiwell Plate	Corning	356500
Corning BioCoat Collagen I 24-well Clear Flat Bottom TC-treated Multiwell Plate	Corning	356408
DAPI Solution (1 mg/mL)	ThermoFisher Scientific	62248
Disposable Aspirating Pipets, Polystyrene, Sterile	VWR	414004-265
Donkey anti-Goat IgG (H+L) Highly Cross-Adsorbed Secondary Antibody, Alexa Fluor 488	ThermoFisher Scientific	A-11055
Falcon 40 µm Cell Strainer, Blue, Sterile	Corning	352340
Falcon 60 mm TC-treated Cell Culture Dish, Sterile	Corning	353002
Falcon Centrifuge Tubes, Polypropylene, Sterile, Corning, 15-mL	VWR	352196
Falcon Centrifuge Tubes, Polypropylene, Sterile, Corning, 50-mL	Corning	352070
Falcon Round-Bottom Tubes, Polypropylene, Corning	VWR	60819-728
Falcon Round-Bottom Tubes, Polystyrene, with 35um Cell Strainer Cap Corning	VWR	21008-948
Fibroblast Growth Factor, Basic, Human, Recombinant (rhFGF, Basic)	Promega	G5071
FlowJo 10.8.1
Gibco Collagenase, Type II, powder	ThermoFisher Scientific	17101015
Gibco Dispase, powder	ThermoFisher Scientific	17105041
Gibco DMEM, high glucose, HEPES	ThermoFisher Scientific	12430054
Gibco Fetal Bovine Serum, certified, United States	ThermoFisher Scientific	16000044
Gibco Ham's F-10 Nutrient Mix	ThermoFisher Scientific	11550043
Gibco Horse Serum, New Zealand origin	ThermoFisher Scientific	16050122
Gibco PBS, pH 7.4	ThermoFisher Scientific	10010023
Gibco PBS (10x), pH 7.4	ThermoFisher Scientific	70011044
Gibco Penicillin-Streptomycin-Glutamine (100x)	ThermoFisher Scientific	10378016
Goat anti-Mouse IgG1 cross-absorbed secondary antibody, Alexa Fluor 555	ThermoFisher Scientific	A-21127
Hardened Fine Scissors	Fine Science Tools Inc	14090-09
Invitrogen 7-AAD (7-Aminoactinomycin D)	ThermoFisher Scientific	A1310
Mouse PDGF R alpha Antibody	R&D Systems	AF1062
Normal Donkey Serum	Fisher Scientific	NC9624464
Normal Goat Serum	ThermoFisher Scientific	31872
Pacific Blue anti-mouse Ly-6A/E (Sca 1) Antibody	BioLegend	108120
Paraformaldehyde, 16%	Fisher Scientific	NCC0528893
Pax7 mono-clonal mouse antibody (IgG1) (supernatant)	Developmental Study Hybridoma Bank	N/A
PE/Cyanine7 Streptavidin	BioLegend	405206
Student Vannas Spring Scissors	Fine Science Tools Inc	91500-09
Student Dumont #5 Forceps	Fine Science Tools Inc	91150-20
Triton X-100	Sigma-Aldrich	T8787