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Method Article
Ce protocole décrit l’injection intrafémorale de quelques cellules souches hématopoïétiques ou leucémiques, y compris des cellules génétiquement modifiées, dans des modèles murins de xénogreffes, ce qui permettra non seulement une transplantation rapide et sûre de cellules, mais aussi des analyses en série de la moelle osseuse.
Malgré la complexité de la greffe de cellules hématopoïétiques chez l’homme, les chercheurs effectuent couramment des injections intraveineuses ou intrafémorales (FI) chez la souris. Dans des modèles murins, cette technique a été adaptée pour améliorer l’efficacité de l’ensemencement des cellules souches et progénitrices hématopoïétiques (HSPC) transplantées. Cet article décrit une procédure technique détaillée, étape par étape, d’injection d’IF et d’aspiration ultérieure de la moelle osseuse (BM) chez la souris qui permet une caractérisation en série des cellules présentes dans la BM. Cette méthode permet de transplanter des échantillons précieux avec un faible nombre de cellules qui sont particulièrement difficiles à greffer par injection intraveineuse. Cette procédure facilite la création de xénogreffes qui sont essentielles pour l’analyse pathologique. Bien qu’il soit plus facile d’accéder au sang périphérique (PB), la composition cellulaire de la PB ne reflète pas la BM, qui est le créneau des HSPC. Par conséquent, les procédures permettant d’accéder au compartiment BM sont essentielles pour étudier l’hématopoïèse. L’injection de FI et l’aspiration en série de BM, telles que décrites ici, permettent la récupération et la caractérisation prospectives des cellules enrichies en BM, telles que les HSPC, sans sacrifier les souris.
Le système sanguin est maintenu tout au long de la vie par les cellules souches hématopoïétiques (CSH), qui résident dans la moelle osseuse (BM)1,2. Pour étudier les changements dynamiques dans l’environnement de la BM, il est important de comprendre la biologie de l’hématopoïèse normale et maligne 3,4. La transplantation de CSH directement dans la BM humaine permet une greffe plus élevée que la perfusion de sang périphérique (PB), mais la complexité élevée de la procédure et le risque accru d’infection empêchent cette méthode de faire partie de la pratique standard5. Chez la souris, les procédures qui facilitent l’accès à la BM sans sacrifier les animaux fournissent une ressource pour surveiller en série l’hématopoïèse. La procédure décrite vise à produire des souris avec une forte greffe de cellules transplantées et à permettre un échantillonnage en série de la BM de souris vivantes. Cet article se concentrera sur la production de modèles de xénogreffes à l’aide de souris immunodéficientes greffées avec des cellules humaines, qui sont plus difficiles à produire que les modèles d’allotransplantation souris-souris. Par rapport à la transplantation conventionnelle de cellules souches et progénitrices hématopoïétiques (HSPC) à travers la queue ou la veine rétroorbitaire, les avantages de cette procédure sont une greffe cellulaire élevée avec une faible quantité de matériel de départ.
Bien que l’injection cellulaire intrafémorale (FI) dans la cavité BM de souris soit couramment utilisée pour étudier les HSPC humaines in vivo 6,7,8, une procédure formelle étape par étape illustrant/filmant cette technique n’a pas été publiée auparavant. Ce protocole permet une greffe élevée à partir d’un faible nombre de cellules transplantées et un mécanisme d’échantillonnage en série du BM. De plus, il est possible d’utiliser cette méthode pour analyser les effets de l’injection de médicaments directement dans la cavité de la BM sur le traitement des maladies du sang. La procédure décrite ici permet d’obtenir l’accès à la BM où résident les cellules hématopoïétiques sans sacrifier les souris.
Ce protocole est similaire à la technique utilisée pour les aspirations BM9. La principale différence est que cet article et le protocole vidéo qui l’accompagne détaillent une procédure sûre d’injection de cellules dans la moelle, alors que les articles précédents transplantaient des cellules via la veine, puis effectuaient une aspiration en série de la BM. Ce protocole permet une greffe réussie avec un petit nombre de lignées cellulaires (Figure 1), des HSPC dérivées du sang de cordon normal (CB) (CD34+) (Figure 2) et des HSC (CD34+CD38-CD45RA-CD90+) (Figure 3), des HSPC normaux dérivés de BM (CD34+CD38-) (Figure 4), des cellules souches leucémiques dérivées de patients (CD34+CD38-) (Figure 5), des HSPC normaux dérivés de CB modifiés par le gène CRISPR/Cas9 (CD34+) (Figure 6) et la leucémie myéloïde aiguë (LMA)-iPSC (Figure 7). En particulier pour les CSH normales dérivées du sang de cordon, nous avons pu réaliser avec succès une greffe avec seulement 10 cellules. Cette méthode est particulièrement utile pour les expériences réalisées avec des populations cellulaires rares ou difficiles à générer, telles que la leucémie myéloïde aiguë humaine primaire non modifiée ou génétiquement modifiée, ou les cellules CB. De plus, cette procédure décrit une méthode efficace pour l’analyse en série des cellules greffées, qui peut être immédiatement utilisée dans des expériences en aval. Pour éviter de gaspiller des échantillons précieux et assurer l’injection de FI, nous avons également brièvement décrit ici les pratiques de la procédure10 basée sur Akaluc pour aider à consolider cette technique.
NOD mâle ou femelle de six à dix semaines. Les souris Cg-Prkdcscid Il2rgtm1Wjl/SzJ (NSG) ont été utilisées dans ce protocole, mais il peut être appliqué à tous les types de souris. L’irradiation dépend du contenu expérimental et du type de souris, l’irradiation ou non des souris dépend des objectifs de la recherche. Toutes les procédures sur les animaux décrites ici ont été effectuées conformément aux Directives pour le soin et l’utilisation des animaux de laboratoire et ont été approuvées par le Comité administratif sur les soins aux animaux de laboratoire de l’Université Stanford (APLAC #22264). Toutes les populations normales de cellules sanguines ont été triées fraîches. Des échantillons de LMA humaine ont été obtenus chez des patients du Stanford Medical Center avec un consentement éclairé, conformément aux protocoles approuvés par le comité d’examen institutionnel (IRB) (Stanford IRB, 33818).
1. Injection intrafémorale de lignées cellulaires, de cellules souches et progénitrices hématopoïétiques (HSPC) ou de cellules souches leucémiques (LSC)
REMARQUE : Pour analyser facilement les cellules injectées avec un appareil d’imagerie, une lignée cellulaire K562 positive à Akaluc/tdTomato a été générée, et AkaLumine-HCl/Akaluc a été utilisé comme substrat10. S’il n’y a pas d’équipement d’imagerie, les cellules peuvent être marquées avec un colorant fluorescent par lentivirus ou PiggyBac et analysées par cytométrie en flux. Quels que soient les détails de la préparation cellulaire, il est important de disposer d’un moyen de prouver que les cellules administrées dans la moelle osseuse ont pénétré de manière fiable dans la BM pour améliorer cette technique (Figure 1).
2. Aspiration des cellules de la moelle osseuse du fémur pour l’analyse FACS
REMARQUE : La procédure d’aspiration des cellules BM des souris est très similaire aux méthodes décrites dans la section 1 et peut être apprise de certaines publications antérieures 9,11,12. Ce qui suit est un aperçu de certaines différences entre les protocoles d’injection et d’aspiration de BM.
Suivant ces protocoles 1,14,15,16,17,18,19,20, chaque échantillon a été transplanté et le modèle de souris xénogreffe a été établi. L’objectif des expériences était de montrer l’injection d’IF avec plusieur...
Les modèles de xénogreffe murine sont importants pour l’étude de l’hématopoïèse humaine normale et pathologique. La BM est à l’origine de l’hématopoïèse3 ; par conséquent, l’étude des maladies hématologiques nécessite la greffe réussie de cellules souches humaines rares dans la BM murine. Jusqu’à présent, des méthodes de transplantation telles qu’une veine caudale, une veine rétroorbitaire et une injection IF ont été signalées, ...
R.M. siège aux conseils consultatifs de Kodikaz Therapeutic Solutions, d’Orbital Therapeutics et de 858 Therapeutics et est l’inventeur d’un certain nombre de brevets liés à l’immunothérapie du cancer CD47 sous licence à Gilead Sciences. R.M. est cofondateur et actionnaire de Pheast Therapeutics, MyeloGene et Orbital Therapeutics.
Nous remercions tous les membres du laboratoire Majeti pour leur aide, leur soutien, leurs encouragements et leur inspiration au fil des ans. Nous remercions le centre de cytométrie en flux de l’Institut de cellules souches de Stanford, le programme Binns pour la recherche sur le sang de cordon et les patients pour le don de leurs échantillons. Pour les échantillons humains, la moelle osseuse humaine normale et les cellules sanguines périphériques ont été obtenues fraîches auprès d’AllCells ou du Stanford Blood Center. Nous remercions le laboratoire Nakauchi de l’Université de Stanford pour le don du plasmide pBac-AkaLuc-tdTomato. Par-dessus tout, nous tenons à remercier les vétérinaires et le personnel de contrôle des animaux du Centre de services vétérinaires de Stanford qui prennent soin de nos souris. En particulier, Mike Alvares, superviseur du centre animalier, a été si minutieux dans sa gestion des souris qu’il n’est pas exagéré de dire que sans lui, nos recherches n’auraient pas été possibles.
Ce travail a été soutenu par les subventions NIH 1R01HL142637 et 1R01CA251331, le Stanford Ludwig Center for Cancer Stem Cell Research and Medicine et le programme de subventions Blood Cancer Discoveries par l’intermédiaire de la Leukemia & Lymphoma Society, de la Mark Foundation for Cancer Research et du Paul G. Allen Frontiers Group, tous à R.M. R.M. est récipiendaire d’un prix de recherche de la Leukemia and Lymphoma Society. Y.N. a été soutenu par la Fondation Nakayama pour les sciences humaines et une bourse postdoctorale du doyen de la faculté de médecine de l’Université Stanford. A.E. a été soutenu par le NCI dans le cadre de la bourse F32CA250304, du programme de formation avancée en résidence à Stanford et du prix Scholar de l’American Society of Hematology.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
1/2 mL Syringe, 27 G | BD | 305620 | https://www.bd.com/en-ca/offerings/capabilities/bd-luer-lok-syringe-with-attached-needle/305620 |
ACK Lysing Buffer | Qualoty Biological | 118-156-101CS | https://www.qualitybiological.com/product/ack-lysing-buffer/ |
Biological Irradiator | Kimtron | IC-250 | https://www.kimtron.com/ic-250 |
Chlorhexidine | Nolvasan | NDC 54771-8701-1 | https://www.zoetisus.com/products/petcare/nolvasan-skin-and-wound-cleanser |
Ethyl alcohol, proof 190 | Gold Shield | https://goldsd.com/line-card/ | |
FACSCanto II | (Becton Dickinson and Company (BD), Franklin Lakes, NJ, USA | ||
Fetal Bovine Serum (FBS) | Omega Scientific | FB-01 | https://www.omegascientific.com/product/fetal-bovine-serum-usda-certified/ |
Flow cytometer, AriaII | Beckton Dickinson (BD) | cell sorting | |
IMDM | Gibco | 12440053 | https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/12440053 |
Isoflurane, USP | Dechra | NDC 17033-094-25 | https://www.dechra-us.com/our-products/us/companion-animal/dog/prescription/isoflurane-usp-inhalation-anesthetic |
NOD.Cg-Prkdcscid Il2rgtm1Wjl/SzJ (NSG) mice | Jackson Laboratory, Bar Harbor, ME, USA | Strain #:005557 | Six- to ten-week-old male or female |
Ophthalmic ointment, USP | Bausch Lomb | NDC 24208-780-55 | https://www.bausch.com/contentassets/2914df881e4344a 7a202cc5a0673c977/neomycin-and-polymyxin-b-sulfates-gramicidin-ophthalmic-solution.pdf |
OstiFen Injection (Caprofen) | VetOne | NDC 13985-748-20 | http://vetone.net/Default/CatHeaderPage?id=9534ccca-eac5-4d68-8ad8-46436067587b |
PBS, pH 7.4 | Homemade | ||
Penicillin-Streptomycin | Gibco | 15140122 | https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/15140122 |
Povidone-iodine | Betadine | NDC 67618-155-16 | https://www.betadine.com/veterinary-surgical-scrub-and-solution/ |
TokeOni (in the U.S.) | Sigma-Aldrich | 808350-5MG | AkaLumine-HCl/Akaluc; https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/aldrich/808350 |
UltraPure 0.5 M EDTA, pH 8.0 | Invitrogen | 15575020 | https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/15575020 |
Engraftment antibody panel (in vivo, mouse bone marrow) | |||
Antigen | Dilution | ||
Antigen: Anti-human CD45 Fluorophore: V450 Clone: HI30 | BD Biosciences | 560367 | 1:25 |
Antigen: Anti-mouse CD45.1 Fluorophore: PE-Cy7 Clone: A20 | eBioscience | 25-0453-81 | 1:50 |
Antigen:Anti-mouse TER-119 Fluorophore: PE-Cy5 Clone: TER-119 | eBioscience | 15-5921-83 | 1:100 |
Antigen:Anti-human CD3 Fluorophore: APC-Cy7 Clone: SK7 | BD Biosciences | 341090 | 1:12.5 |
Antigen:Anti-human CD19 Fluorophore: APC Clone: HIB19 | BD Biosciences | 555415 | 1:25 |
Antigen:Anti-human CD33 Fluorophore: PE Clone: WM53 | BD Biosciences | 555450 | 1:25 |
Live/Dead staining | Conc. | ||
PI | Invitrogen | 1 μg/mL | |
Compensation beads | |||
Negative control | BD Biosciences | See instruction for details | |
Anti-mouse Ig, κ | BD Biosciences | See instruction for details |
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