ההדמיה בוצעה על מיקרוסקופ confocal זקוף Leica SP5 ממוקם בתוך מתקן FILM של Imperial College בלונדון, המנוהל על ידי ד&quot;ר מרטין Spitaler. בעל הדגימה וכיסוי הראש נעשה בשיתוף פעולה עם המחלקה להנדסה הכימית של Imperial College בלונדון, עם עצות מסמואל ג&#39;ונס וד&quot;ר סיימון Schultz. ניקולה Ruivo, פרנסיסקו דיאז וצוות הלשכה המרכזית לסטטיסטיקה בImperial College סייעו לסיועם ועצות על גידול בעלי עכבר. מארק סקוט ממומן על ידי HFSP וקולנוע, Olufolake Akinduro ידי CRUK וכריסטינה Lo סלסו ידי CRUK, KKLF, BBSRC וHFSP.

<ol>
	<li>Lo Celso, C., Scadden, D. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Hematopoietic+Stem+Cell+Niche+at+a+Glance.">The Hematopoietic Stem Cell Niche at a Glance.</a> J Cell Sci. 124 (Pt 21), 3529-3535 (2011).</li><li>Wang, L. D., Wagers, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+Niches+in+the+Origination+and+Differentiation+of+Hematopoietic+Stem+Cells.">Dynamic Niches in the Origination and Differentiation of Hematopoietic Stem Cells.</a> Nat Rev Mol Cell Biol. 12 (10), 643-655 (2011).</li><li>Schofield, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Relationship+Between+the+Spleen+Colony-forming+Cell+and+the+Hematopoietic+Stem+Cell.">The Relationship Between the Spleen Colony-forming Cell and the Hematopoietic Stem Cell.</a> Blood Cells. (1-2), 7-25 (1978).</li><li>Bischoff, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interaction+Between+Satellite+Cells+and+Skeletal+Muscle+Fibers.">Interaction Between Satellite Cells and Skeletal Muscle Fibers.</a> Development. 109 (4), 943-952 (1990).</li><li>Cotsarelis, G., Sun, T. T., Lavker, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Label-retaining+Cells+Reside+in+the+Bulge+Area+of+Pilosebaceous+Unit:+Implications+for+Follicular+Stem+Cells,+Hair+Cycle,+and+Skin+Carcinogenesis.">Label-retaining Cells Reside in the Bulge Area of Pilosebaceous Unit: Implications for Follicular Stem Cells, Hair Cycle, and Skin Carcinogenesis.</a> Cell. 61 (7), 1329-1337 (1990).</li><li>Doetsch, F., Caill&#233;, I., Lim, D. A., Garcia-Verdugo, J. M., Alvarez-Buylla, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Subventricular+Zone+Astrocytes+are+Neural+Stem+Cells+in+the+Adult+Mammalian+Brain.">Subventricular Zone Astrocytes are Neural Stem Cells in the Adult Mammalian Brain.</a> Cell. 97 (6), 703-716 (1999).</li><li>Palmer, A. E., Tsien, R. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+Calcium+Signalling+Using+Genetically+Targetable+Fluorescent+Indicators.">Measuring Calcium Signalling Using Genetically Targetable Fluorescent Indicators.</a> Nature Protocols. 1 (3), 1057-1065 (2006).</li><li>Lewandowski, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+Cellular+Imaging+Pinpoints+the+Role+of+Reactive+Oxygen+Species+in+the+Early+Steps+of+Adult+Hematopoietic+Reconstitution.">In vivo Cellular Imaging Pinpoints the Role of Reactive Oxygen Species in the Early Steps of Adult Hematopoietic Reconstitution.</a> Blood. 115 (3), 443-452 (2010).</li><li>Sipkins, D. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+Imaging+of+Specialized+Bone+Marrow+Endothelial+Microdomains+for+Tumour+Engraftment.">In vivo Imaging of Specialized Bone Marrow Endothelial Microdomains for Tumour Engraftment.</a> Nature. 435 (7044), 969-973 (2005).</li><li>Lo Celso, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Live-animal+Tracking+of+Individual+Haematopoietic+Stem/Progenitor+Cells+in+their+Niche.">Live-animal Tracking of Individual Haematopoietic Stem/Progenitor Cells in their Niche.</a> Nature. 457 (7225), 92-96 (2009).</li><li>Xie, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Detection+of+Functional+Haematopoietic+Stem+Cell+Niche+Using+Real-time+Imaging.">Detection of Functional Haematopoietic Stem Cell Niche Using Real-time Imaging.</a> Nature. 457 (7225), 97-101 (2009).</li><li>K&#246;hler, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Altered+Cellular+Dynamics+and+Endosteal+Location+of+Aged+Early+Hematopoietic+Progenitor+Cells+Revealed+by+Time-lapse+Intravital+Imaging+in+Long+Bones.">Altered Cellular Dynamics and Endosteal Location of Aged Early Hematopoietic Progenitor Cells Revealed by Time-lapse Intravital Imaging in Long Bones.</a> Blood. 114 (2), 290-298 (2009).</li><li>Schultz, S. R., Kitamura, K., Post-Uiterweer, A., Krupic, J., H&#228;usser, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spatial+Pattern+Coding+of+Sensory+Information+by+Climbing+Fibre-evoked+Calcium+Signals+in+Networks+of+Neighboring+Cerebellar+Purkinje+Cells.">Spatial Pattern Coding of Sensory Information by Climbing Fibre-evoked Calcium Signals in Networks of Neighboring Cerebellar Purkinje Cells.</a> J Neuroscience. 29 (25), 8005-8015 (2009).</li><li>Lo Celso, C., Lin, C. P., Scadden, D. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+Imaging+of+Transplanted+Hematopoietic+Stem+and+Progenitor+Cells+in+Mouse+Calvarium+Bone+Marrow.">In vivo Imaging of Transplanted Hematopoietic Stem and Progenitor Cells in Mouse Calvarium Bone Marrow.</a> Nat Protoc. 6 (1), 1-14 (2011).</li><li>Lo Celso, C., Scadden, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isolation+and+Transplantation+of+Hematopoietic+Stem+Cells+(HSCs).">Isolation and Transplantation of Hematopoietic Stem Cells (HSCs).</a> Journal of Visualized Experiments. (2), e157 (2007).</li><li>Progatzky, F., Dallman, M. J., Lo Celso, ., C, <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=From+Seeing+to+Believing:+Labelling+Strategies+for+in+vivo+Cell-tracking+Experiments.">From Seeing to Believing: Labelling Strategies for in vivo Cell-tracking Experiments.</a> Interface Focus. 3 (3), 20130001 (2013).</li><li>Ellis, S. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Relationship+Between+Bone,+Hemopoietic+Stem+Cells+and+Vasculature.">The Relationship Between Bone, Hemopoietic Stem Cells and Vasculature.</a> Blood. 118 (6), 1516-1524 (2011).</li><li>Nombela-Arrieta, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+Imaging+of+Haematopoietic+Stem+and+Progenitor+Cell+Localization+and+Hypoxic+Status+in+the+Bone+Marrow+Microenvironment.">Quantitative Imaging of Haematopoietic Stem and Progenitor Cell Localization and Hypoxic Status in the Bone Marrow Microenvironment.</a> Nature Cell Biology. 15, 533-543 (2013).</li></ol>

There is nothing to disclose.

מה שהושג? הפרוטוקול עושה שימוש בהדמיה רב ממדית זמן לשגות כדי לפקח על ההגירה של FACS המטוהרים, vivo לשעבר HSPCs שכותרתו, הושתל במח עצם calvarial עכבר. זיהוי של תאים מושתלים יחידים הושג ואלה היו במעקב לאורך תקופות ממושכות של זמן (שעות) ברמת דיוק גבוהה. חפצי תנועה מושרה נשימה כבר ממוזערים ותאים כבר reimaged שוב ושוב על פני זמן ממושך, כמובן. מה הם כיוונים עתידיים? פיתוח של הטכניקה יכול להתקדם לעבר ניסויי התאוששות כדי לאפשר הדמיה בימים מרובים, במהלך שבוע או יותר ושימוש בהרדמת גז כגון isoflurane לקצר ולפשט את תהליך ההתאוששות לעכבר (הערה: ניסויי התאוששות דורשים אך ורק תנאים סטריליים ניתוח וניהול של משככי כאבים מתאימים). Development של צבע צבעים גדולים יותר של צבעי in vivo, כמו גם תיוג גנטי יעיל של תאי hematopoietic גם יקל על ניסויים רב תיוג, מספק תובנה רבה יותר על תאי תאי אינטראקציות בתוך מח העצם ומאפשר לניסויים מורכבים יותר בעתיד. בנוסף, תיוג בו זמנית של מבני מח עצם מרובים ורכיבי סטרומה יספק תמונה של האירועים המתרחשים בנישות HSPC מלאה יותר. יציבות תמונה של הזמן לשגות סרטים יכולה להיות שיפור preacquisition ידי ייצוב מיקרוסקופ נוסף, כמו גם צמצום הדרגתיים בטמפרטורה במדגם וpostacquisition על ידי שימוש באלגוריתמי רישום תמונה. מגבלות: הטכניקה המתוארת מציגה כמה מגבלות. הישרדות של עכברים לאחר מתן הרדמה בזריקות היא בלתי צפויה והיא קלה מאוד לסיבוכים ניסיון תלוי בתגובת אדם להרדמה. בדרך כלל, זמן רב יותר פגישת הדמיה, קשה יותר הוא לעכבר כדי להתאושש מהרדמה ולכן חשוב לתכנן בקפידה אם העכבר הוא להיות התאושש, באופן אידיאלי הגבלת משך הזמן של הדמיה הזמן לשגות. השימוש בהרדמה בזריקות מגבילה את הזמן בכל פגישת הדמיה יכולה להימשך. למרות זאת, ניתן להאריך את ההרדמה על ידי readministering מינון קטן יותר של חומר הרדמה, שקשה לבצע את זה בצורה מדויקת ומינון יתר העכבר הוא אחד הגורמים השכיחים ביותר לסיום המוקדם של ההדמיה in vivo. ההרדמה גז היא פחות רעילה ומאפשרת לפגישת הדמיה ראשונית ארוך יותר, אולם התאוששות מהירה של העכבר לאחר&gt; 2 שעות ממשל של isoflurane ארוך הוא מוצלח רק לעתים נדירות. מגבלה נוספת של הטכניקה היא ברזולוציה המוגבלת של התמונות שניתן להשיג במהלך הדמיה הזמן לשגות ריבוי נקודות, כתוצאה מהצורך לרכוש תמונות במהירות. זה, בשילוב עם סחף או שדה מוקדי קופץ (דיסקussed לעיל), יכול לעשות מעקב של תאים קשים. השוואה עם שיטות חלופיות: HSPCs בדרך כלל מסומנים עם צבע lipophilic עשה, אבל צבעי דיר וDiI חלופות שווי ערך וניתן להשתמש בם כל עוד מספיק בהירים צבעי תא אחרים, כפי שנסקר ב[ 16]. למרות תיוג vivo לשעבר של תאים עם עשה הוכח שלא משפיע על התפקוד לטווח הארוך של HSCs, יש לו את המגבלה שעשתה (או כל צבע כימי אחר) בדילול מלא על חלוקת תא. מאז HSCs להתרבות בימים הראשונים שלאחר השתלה, יחס האות לרעש לתאים אלה במהירות מתדרדרת. תיוג אנדוגני של תאים באמצעות מניפולציה וביטוי של חלבוני ניאון גנטיים הוא שיטה חלופית בת קיימא, כל עוד חלבוני הניאון באים לידי ביטוי ברמות גבוהות מספיק כדי ליצור אות לזיהוי דרך עצם הגולגולת. ישנם מספר של techn החלופיiques זמין לביצוע הדמיה של HSPCs בתוך חלל מח עצם, כל אחד עם מגבלות יתרונות שלהם ו. החדרה של מכשירי הדמיה מבוססת סיבים אופטיים אפשרה להדמיה של הכינון מחדש של מח עצם בעצמות [8] ארוכות, תוך ההדמיה confocal לאחר חשיפה כירורגית של עצם השוק והדילול של אמייל עצם עם מקדחה כירורגית [12] פיק תמונות מפורטות של HSPCs המתגורר ב אזורי פריפריה של עצמות ארוכות. שיטות אלה עם זאת הן הרבה יותר חודרניים מזו שתוארה כאן ולכן אינו מאפשרת לחזור על פגישות הדמיה מתמקדות באותו האזור במח עצם באותו העכבר. יתר על כן, זה אפשרי, כי טכניקות אלה עשויות להשפיע על התאים שנצפו ניתנה תגובה בלתי נמנעת לפגיעה נרחבת ברקמה הסובבת. HSPCs כבר צילם לתקופות קצרות של זמן באמצעות coverslips ממוקם מעל, עצמות ירך נכרת שבורות [11], אולם ההשפעה של הכנה קשה זו של הרקמה על HSPCs אינה קליאהr והטכניקה היה בשימוש באופן ייחודי כדי להשיג תצפיות נקודת זמן אחת. עצמות קבועים כבר מחולק למקטעים סדרתי, מוכתמת, והתמונות שהתקבלו שחזרו למודל 3D, מתן פתרון 3D מצוין, במיוחד כאשר יציקות כלי דם נמצאות בשימוש [17], ולאחרונה סריקת הלייזר Cytometry (LaSC) נעשה שימוש כדי להשיג כמותיים צעדים על HSPCs באתר, מודגש על ידי immunostaining [18] אך אינם מסוגלים לספק כל מידע זמני על התנהגות התאים. הטכניקות מתוארות בטכניקה חדשה זו מספקות שילוב של רזולוציה טובה ב3D, דגימה זמנית מספיק לניטור תאי 4D והם יחסית לא פולשנית, ולכן מציעים גישה אידיאלית להשגת ניטור ארוך טווח של HSPCs אינטראקציה עם מח העצם microenvironment.

למרות נישות של תאי גזע שהוכרו במשך עשרות שנות 3 וגם מאופיינות ברקמות רבות כגון הנורה חוש הריח, סיבי שריר, בליטת זקיק שיער או אזור subventricular CNS 4-7, יחסי הגומלין בין תאי גזע hematopoietic (HSCs) וmicroenvironment מח עצם ( BM) עדיין לא נחקר מספיק בשל הקושי של ישירות התבוננות תאים בודדים דרך העצם, כמו גם את הטבע מאוד נוזל של הרקמה עצמה. הוכח, באמצעות מספר המחקרים התפקודיים המבוסס על ablating או overexpressing גנים מסוימים באו HSCs או תאי סטרומה של microenvironment עצמו, שרשת סבוכה סוגי תאים שונים ואותות רגולציה של אחראית להסדרת האיזון העדין בין quiescence , התפשטות, התרחבות והתמיינות של HSCs 1-2. Crosstalk בין HSCs והנישות שלהם ניתן להבין לעומק רק באמצעות תצפית ישירה. זה ACHתודה ievable לפיתוח פרוטוקולי הדמיה מתקדמות, המשלבת את הטכנולוגיה זמינה לא רק במונחים של מיקרוסקופיה, אלא גם של פתרונות בעל דגימה ושל תוכנת רכישה. הדמיה חיה רזולוציה תא בודדת של תאים מושתלים hematopoietic גזע ואב (HSPCs) בתא BM של עצמות calvaria העכבר הראתה כי HSPCs engrafting למקם בקרבתו של כלי SDF-1 וVCAM-1-חיוביים 8-9 ושתאים לא בוגרים יותר נמצאים בתוך 15 - 20 מיקרון מתאי osteoblastic GFP החיובי (קו Col2.3-GFP מהונדס עכבר, שבו יזם 1α קולגן מוגבל תא העצם מניע ביטוי של GFP) ואילו הצאצאים שלהם הם יותר דיסטלי 10. תצפיות דומות התקבלו מעצמות ירך גזורים ושבורות 11 ומעצמות tibeal דלילים 12. הדמיה של מח עצם calvarial נשארת הגישה פולשנית לפחות כדי להשיג הדמיה ישירה של HSPCs בתוך הmicroenvironment ילידי Eir. עם כל הדמיה דוגמא חיה יש צורך מהותי כדי לשמור על המדגם בשקט ככל האפשר, כדי למנוע כל חפצים מיותרים בשל תנועת מדגם. נשימה גורמת לתנודות מטוטלת של ראש העכבר, אשר צריכה להימנע כאשר ההדמיה מח עצם calvarial. מחזיקי stereotactic קונבנציונליים, משמשים למשל להדמיה מוחית ואלקטרופיזיולוגיה, אינם מתאימים להדמית calvarium כי הם חוסמים את העצמות הקדמיות. החל מ בעל עכבר להשתמש כדי למזער את המצוקה במהלך בדיקות הדמיה ואלקטרופיזיולוגיה חיות 13, בעל 2 רכיב פותח, עם חתיכה קטנה קבועה לראש של העכבר כדי ליצור חלון הדמיה מחובר לזרוע גדולה יותר להבטיח אחיזה יציבה עם צלחת בסיס כבדה המבטיחה בחוזקה לבמת מיקרוסקופ. אבטחת החתיכה לגולגולת של עכבר הראש מאפשרת נשימה חופשית ועדיין לשתק את הראש במקום וכראוי ביטול מ &#39;ovements עקב נשימה. מנגנון &quot;נעילה ומפתח&quot; המקשר את ראש החלקים לגוף המחזיק מאפשר הגודל של החלון כדי למזער כמו גם דיוק מוגבר של מיצוב, ולכן לפשט את הניתוח, ואת ההתאמה של צלחת הבסיס לבמה מאפשר יישור מדויק על המיקרוסקופ. כדי לפקח באופן מדויק תאי ניעתי, פרוטוקול הזמן לשגות ריבוי נקודות נועד לאפשר מעקב של תאים לאורך זמן עם 5 דקות במרווחים בין נקודות זמן. HSCs כאן, עשה שכותרתו הזריק לעכברי כתב osteoblasitc col2.3GFP 10,14 וצלם כ 20 שעה מאוחר יותר. בעל העכבר שתוכנן והגדרות ההדמיה הנדרש לביצוע הדמיה הזמן לשגות מהירה ריבוי נקודות של אותם האזורים על פני תקופה של שעות מרובות מתוארות בפירוט.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="573">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Name of Material/ Equipment</td>
			<td style="width:71px;">Company</td>
			<td style="width:119px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:167px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Ketamine(Narketan 100mg/ml)</td>
			<td style="width:71px;">Vetoquinol</td>
			<td style="width:119px;">407575 0107 C</td>
			<td style="width:167px;">Other anesthetics may be used in place of this.</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:216px;">Medetomidine(Domitor 1mg/ml)</td>
			<td style="width:71px;">Elanco</td>
			<td style="width:119px;">134800-2</td>
			<td style="width:167px;">Other analgesics may b used in place of this.</td>
		</tr>
		<tr height="60">
			<td height="60" style="height:60px;width:216px;">Vibrant DiD cell labeling solution</td>
			<td style="width:71px;">Roche Products Ltd.</td>
			<td style="width:119px;">V22887</td>
			<td style="width:167px;">Other colors are available and may be used if required.</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:216px;">Lacrilube ophtalmic ointment</td>
			<td style="width:71px;">Allergan</td>
			<td style="width:119px;">n/a</td>
			<td style="width:167px;">avaliable by prescription by the local vet</td>
		</tr>
		<tr height="100">
			<td height="100" style="height:100px;width:216px;">Kemdent &#34;Diamond Carve&#34; glass ionomer cement</td>
			<td style="width:71px;">Associated Dental Products Ltd. via Kemdent</td>
			<td>SUN527</td>
			<td style="width:167px;">We use shade A3, but any shade of cement can be used.</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">PBS</td>
			<td style="width:71px;">multiple equivalent</td>
			<td style="width:119px;">n/a</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Sterile water</td>
			<td style="width:71px;">multiple equivalent</td>
			<td style="width:119px;">n/a</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="80">
			<td height="80" style="height:80px;width:216px;">Insulin syringes</td>
			<td style="width:71px;">Terumo Medical Corporation</td>
			<td style="width:119px;">SS10M3109</td>
			<td style="width:167px;">1mL, 31G</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:216px;">Mouse restrainer</td>
			<td style="width:71px;">Harvard Apparatus</td>
			<td align="right" style="width:119px;">340031</td>
			<td style="width:167px;">Cone type (small)</td>
		</tr>
		<tr height="60">
			<td height="60" style="height:60px;width:216px;">Autoclaved forceps and scissors</td>
			<td style="width:71px;">Agar Scientific</td>
			<td style="width:119px;">AGT577 
			AGT5034</td>
			<td style="width:167px;">Iris scissors - 90mm; Dumont HP tweezers (0.06mm tip)</td>
		</tr>
		<tr height="60">
			<td height="60" style="height:60px;width:216px;">Weigh boat and cement stirrer</td>
			<td style="width:71px;">VWR</td>
			<td>611-1996/231-0370</td>
			<td style="width:167px;">5mL weigh-boat (black)/ Wooden tongue depressor</td>
		</tr>
		<tr height="60">
			<td height="60" style="height:60px;width:216px;">Leica SP5 upright confocal microscope with motorized stage and two-photon laser</td>
			<td style="width:71px;">Leica Microsystems</td>
			<td>Not available</td>
			<td style="width:167px;">Call for quote</td>
		</tr>
		<tr height="60">
			<td height="60" style="height:60px;width:216px;">25x water dipping objective lens (N.A. = 0.95)</td>
			<td style="width:71px;">Leica Microsystems</td>
			<td align="right" style="width:119px;">11506323</td>
			<td style="width:167px;">HCX IRAPO L lens</td>
		</tr>
		<tr height="100">
			<td height="100" style="height:100px;width:216px;">Custom designed mouse holder</td>
			<td style="width:71px;">Imperial College Engineering Workshop</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td style="width:167px;">See Figure 1 for details</td>
		</tr>
		<tr height="60">
			<td height="60" style="height:60px;width:216px;">Heating pad with rectal thermometer probe</td>
			<td style="width:71px;">BASi Instrumentation</td>
			<td style="width:119px;">FHC-40902/ FHC-40908/ FHC-4090502</td>
			<td style="width:167px;">Heat mat/ Control box/ Thermometer probe</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

in vivo 4-dimensional tracking of hematopoietic stem and progenitor cells in adult mouse calvarial bone marrow

באמצעות איזון עדין בין קפאון ושגשוג, התחדשות עצמית וייצור של צאצאי הבדיל, תאי גזע hematopoietic (HSCs) לשמור על מחזור של כל שושלות תאי דם הבוגרים. התיאום של האותות המורכבים המובילים לגורל HSC ספציפי נשען על האינטראקציה בין HSCs וmicroenvironment המורכב מח עצם, שעדיין הוא הבין היטב [1-2]. אנו מתארים כיצד על ידי שילוב של בעל דגימה חדש שפותח עבור מיצוב בעלי חיים יציב עם confocal רב שלבים ושני פוטונים בטכניקות ההדמיה vivo, ניתן להשיג ערימות ברזולוציה גבוהה 3D המכילות HSPCs ונישות המקיפות ולפקח עליהם לאורך זמן באמצעות הדמיה הזמן לשגות ריבוי נקודות. הדמיה בחדות גבוהה מאפשרת לתאי איתור vivo לשעבר שכותרת hematopoietic גזע ואב (HSPCs) המתגוררים בתוך מח העצם. יתר על כן, הדמיה 3D הזמן לשגות ריבוי נקודות, obtained עם הגדרות רכישה מהירות יותר, מספק מידע מדויק על תנועת HSPC והאינטראקציות ההדדיות בין HSPCs ותאי סטרומה. מעקב של HSPCs ביחס לתאי osteoblastic GFP החיובי מוצג כיישום למופת של שיטה זו. טכניקה זו יכולה להיות מנוצלת כדי לעקוב אחר כל תא hematopoietic או סטרומה שכותרתו כראוי של עניין בתוך חלל מוח עצם calvarium העכבר.

המנהג עשה, בעל עכבר דיוק גבוה כוללים חלון הדמיה calvarium מאפשר הדמיה ממושכת של HSPCs FACS המטוהר, שכותרתו הזריק לעכברים קטלני המוקרנים נמען (איור 1 א). בדרך כלל, לאחר ההזרקה של בין 15-20,000 תאים שכותרתו, 8 עד 15 תאים הם בדרך כלל מוכרים בתחום ההדמיה מח עצם של גולגולת היום הבא. כאן הוא הראה כיצד לרכוש ערימות 3D רזולוציה תא בודדות של HSPC המכיל אזורי מח עצם של כ 90 - 120 עובי מיקרומטר, (איור 1), ואחריו זמן לשגות סרטי 4D של HSPCs זוהה (איור 1 ג וסרט). תוצאות שאינן אופטימליות מתקבלות אם מלט השיניים אינו ערוך בצורה אופטימלית, למשל המים יכולים לדלוף מאזורים אטומים שאינם, ועל אף שניתן עקף מהחלק העליון של בעלה, כל תקופת הזמן שבה העדשה לא טבלה לתוך מים מוביל לf השחורה<html> Rames. להיסחף קצת בתמונות הוא בלתי נמנע בשל התפשטות תרמית של החומרים של בעל העכבר, אולם ניתן מודגש על ידי הידבקות בטון הכי מוצלחת, שהובילו לניתוק הדרגתי של העכבר, ועל ידי הפרעות של ההדמיה להגדיר, שמוביל לקפיצות פתאומיות של המוקד במהלך הדמיה הזמן לשגות. הסחף במהלך הדמיה הזמן לשגות ריבוי נקודות יכול להיגרם גם על ידי אי דיוקים בתנועות השלב שבו בוחנים מחדש את העמדות צילמו בעבר. חפצי דריפט וגמגום בזמן לשגות סרטים ניתן לתקן על ידי שימוש באלגוריתמי רישום תמונה. שולחן עירור 1 והגדרות פליטה. <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td style="width:204px;"> צבע ערוץ </td><td style="width:213px;"> עירור </td><td style="width:208px;"> פליטה </td></tr><tr><td style="width:204px;"> GFP </td>13px; &quot;&gt; 488 ננומטר </td><td style="width:208px;"> 500-530 ננומטר </td></tr><tr><td style="width:204px;"> Autofluorescence </td><td style="width:213px;"> 543 ננומטר </td><td style="width:208px;"> 560-610 ננומטר </td></tr><tr><td style="width:204px;"> עשיתי </td><td style="width:213px;"> 633 ננומטר </td><td style="width:208px;"> 640-700 ננומטר </td></tr><tr><td style="width:204px;"> SHG </td><td style="width:213px;"> 840 ננומטר (MP) </td><td style="width:208px;"> 400-450 ננומטר </td></tr></tbody></table><img alt="איור 1" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51683/51683fig1highres.jpg" width="600" /> איור 1 בהדמית 4D vivo של HSPCs בcalvarium עכבר. תאי דוגמאות לתוצאות שהתקבלו (ב &#39;) פרוסות 2D מערימת 3D (עומק כולל הוא 114 מיקרומטר), המכילה אות מעצם קולגן (לבן), עשה שכותרתו (אדומה) - מתאר () של הניסוי (C B).. , Cel autofluorescentls (צהוב) ותאי osteoblastic (ירוק). ברים סולם: 100 מיקרומטר פרוסות (C) 2D מסרט 4D הזמן לשגות מראה HSC (אדום) עשה שכותרתו הנודד בקרבת תאי osteoblastic (ירוק).. הקו המקווקו מדגיש את התזוזה של התא. ברים סולם: 50 מיקרומטר (B) ו100 מיקרומטר (C). הערה:. הסרט המתקבל מרכישת הזמן לשגות ב( C) מוצג במאמר וידאו <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51683/51683fig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a>

Watch this Scientific Journal Video about In Vivo 4-Dimensional Tracking of Hematopoietic Stem and Progenitor Cells in Adult Mouse Calvarial Bone Marrow at JoVE.com

In Vivo 4-Dimensional Tracking of Hematopoietic Stem and Progenitor Cells in Adult Mouse Calvarial Bone Marrow

הטבע של האינטראקציות בין תאי גזע hematopoietic ואב (HSPCs) ונישות מח עצם הוא הבין היטב. שינויי חומרה מותאם אישית ופרוטוקול רכישה רב שלבים לאפשר את השימוש בשני הפוטונים ומיקרוסקופיה confocal לתמונת vivo לשעבר HSPCs שכותרתו התביית בתוך אזורי מוח עצם, אינטראקציות מעקב ותנועה.

במעקב 4 ממדי Vivo של תאי גזע ואבות היווצרות דם במבוגרי עכבר calvarial מח עצם

Through a delicate balance between quiescence and proliferation, self renewal and production of differentiated progeny, hematopoietic stem cells (HSCs) ...

in-vivo-4-dimensional-tracking-hematopoietic-stem-progenitor-cells

Research

JoVE Journal

Biology

In Vivo 4-Dimensional Tracking of Hematopoietic Stem and Progenitor Cells in Adult Mouse Calvarial Bone Marrow

13.7K Views.  Imperial College London.  הטבע של האינטראקציות בין תאי גזע hematopoietic ואב (HSPCs) ונישות מח עצם הוא הבין היטב. שינויי חומרה מותאם אישית ופרוטוקול רכישה רב שלבים לאפשר את השימוש בשני הפוטונים ומיקרוסקופיה confocal לתמונת vivo לשעבר HSPCs שכותרתו התביית בתוך אזורי מוח עצם, אינ?...

Video: In Vivo 4-Dimensional Tracking of Hematopoietic Stem and Progenitor Cells in Adult Mouse Calvarial Bone Marrow

Transplantation of Whole Kidney Marrow in Adult Zebrafish

Hematopoietic stem cells (HSC) are a rare population of pluripotent cells that maintain all the differentiated blood lineages throughout the life of an organism. The functional definition of a HSC is a transplanted cell that has the ability to reconstitute all the blood lineages of an irradiated recipient long term. This designation was established by decades of seminal work in mammalian systems. Using hematopoietic cell transplantation (HCT) and reverse genetic manipulations in the mouse, the underlying regulatory factors of HSC biology are beginning to be unveiled, but are still largely under-explored. Recently, the zebrafish has emerged as a powerful genetic model to study vertebrate hematopoiesis. Establishing HCT in zebrafish will allow scientists to utilize the large-scale genetic and chemical screening methodologies available in zebrafish to reveal novel mechanisms underlying HSC regulation. In this article, we demonstrate a method to perform HCT in adult zebrafish. We show the dissection and preparation of zebrafish whole kidney marrow, the site of adult hematopoiesis in the zebrafish, and the introduction of these donor cells into the circulation of irradiated recipient fish via intracardiac injection. Additionally, we describe the post-transplant care of fish in an "ICU" to increase their long-term health. In general, gentle care of the fish before, during, and after the transplant is critical to increase the number of fish that will survive more than one month following the procedure, which is essential for assessment of long term (&lt;3 month) engraftment. The experimental data used to establish this protocol will be published elsewhere. The establishment of this protocol will allow for the merger of large-scale zebrafish genetics and transplant biology.

In this article, we demonstrate a method to perform HCT in adult zebrafish.

השתלה של מח כליות שלמים דג הזברה למבוגרים

Hematopoietic stem cells (HSC) are a rare population of pluripotent cells that maintain all the differentiated blood lineages throughout the life of an ...

Homing of Hematopoietic Cells to the Bone Marrow

Homing is the phenomenon whereby transplanted hematopoietic cells are able to travel to and engraft or establish residence in the bone marrow. Various chemomkines and receptors are involved in the homing of hematopoietic stem cells. [1, 2]
This paper outlines the classic homing protocol used in hematopoietic stem cell studies. In general this involves isolating the cell population whose homing needs to be investigated, staining this population with a dye of interest and injecting these cells into the blood stream of a recipient animal. The recipient animal is then sacrificed at a pre-determined time after injection and the bone marrow evaluated for the percentage or absolute number of cells which are positive for the dye of interest. In one of the most common experimental schemes, the homing efficiency of hematopoietic cells from two genetically distinct animals (a wild type animal and the corresponding knock-out) is compared. This article describes the hematopoietic cell homing protocol in the framework of such as experiment.

This article describes a protocol used to study the homing of hematopoietic cells to their niches in the bone marrow.

ביות של תאים hematopoietic אל מח העצם

Homing is the phenomenon whereby transplanted hematopoietic cells are able to travel to and engraft or establish residence in the bone marrow.  Various ...

Isolation and Large Scale Expansion of Adult Human Endothelial Colony Forming Progenitor Cells

This paper introduces a novel recovery strategy for endothelial colony forming progenitor cells (ECFCs) from heparinized but otherwise unmanipulated adult human peripheral blood within a mean of 12 days. After large scale expansion &gt;1x108 ECFCs can be obtained for further tests. Advantageously by using pHPL the contact of human cells with bovine serum antigens can be excluded. By flow cytometry and immunohistochemistry the isolated cells can be characterized as ECFC and their in vitro functionality to form vascular like structures can be tested in a matrigel assay. Further these cells can be subcutaneously injected in a mouse model to form functional, perfused vessels in vivo. After long term expansion and cryopreservation proliferation, function and genomic stability appear to be preserved. 3,4
This animal-protein free isolation and expansion method is easily applicable to generate a large quantity of ECFCs.

Endothelial colony forming progenitor cells (ECFCs) are a promising tool to study vascular homeostasis and repair.1,2 This paper introduces a novel animal-serum free method for isolation and expansion of ECFC from heparinised adult human peripheral blood with pooled human platelet lysate (pHPL) diminishing the risk of anti-bovine immunisation.

בידוד הרחבת בקנה מידה גדול של תאים אנושיים למבוגרים האנדותל המושבה יצירת אב

This paper introduces a novel recovery strategy for endothelial colony forming progenitor cells (ECFCs) from heparinized but otherwise unmanipulated adult ...

Phenotypic Analysis and Isolation of Murine Hematopoietic Stem Cells and Lineage-committed Progenitors

The bone marrow is the principal site where HSCs and more mature blood cells lineage progenitors reside and differentiate in an adult organism. HSCs constitute a minute cell population of pluripotent cells capable of generating all blood cell lineages for a life-time1. The molecular dissection of HSCs homeostasis in the bone marrow has important implications in hematopoiesis, oncology and regenerative medicine. We describe the labeling protocol with fluorescent antibodies and the electronic gating procedure in flow cytometry to score hematopoietic progenitor subsets and HSCs distribution in individual mice (Fig. 1). In addition, we describe a method to extensively enrich hematopoietic progenitors as well as long-term (LT) and short term (ST) reconstituting HSCs from pooled bone marrow cell suspensions by magnetic enrichment of cells expressing c-Kit. The resulting cell preparation can be used to sort selected subsets for in vitro and in vivo functional studies (Fig. 2).
Both trabecular osteoblasts2,3 and sinusoidal endothelium4 constitute functional niches supporting HSCs in the bone marrow. Several mechanisms in the osteoblastic niche, including a subset of N-cadherin+ osteoblasts3 and interaction of the receptor tyrosine kinase Tie2 expressed in HSCs with its ligand angiopoietin-15 concur in determining HSCs quiescence. "Hibernation" in the bone marrow is crucial to protect HSCs from replication and eventual exhaustion upon excessive cycling activity6. Exogenous stimuli acting on cells of the innate immune system such as Toll-like receptor ligands7 and interferon-&alpha;6 can also induce proliferation and differentiation of HSCs into lineage committed progenitors. Recently, a population of dormant mouse HSCs within the lin- c-Kit+ Sca-1+ CD150+ CD48- CD34- population has been described8. Sorting of cells based on CD34 expression from the hematopoietic progenitors-enriched cell suspension as described here allows the isolation of both quiescent self-renewing LT-HSCs and ST-HSCs9. A similar procedure based on depletion of lineage positive cells and sorting of LT-HSC with CD48 and Flk2 antibodies has been previously described10. In the present report we provide a protocol for the phenotypic characterization and ex vivo cell cycle analysis of hematopoietic progenitors, which can be useful for monitoring hematopoiesis in different physiological and pathological conditions. Moreover, we describe a FACS sorting procedure for HSCs, which can be used to define factors and mechanisms regulating their self-renewal, expansion and differentiation in cell biology and signal transduction assays as well as for transplantation.

A method to analyse the distribution of bone marrow hematopoietic progenitors in flow cytometry as well as to efficiently isolate highly purified hematopoietic stem cells (HSCs) is described. The isolation procedure is essentially based on magnetic enrichment of c-Kit+ cells and cell sorting to purify HSCs for cellular and molecular studies.

ניתוח בידוד פנוטיפי של Murine בתאי גזע hematopoietic ו-Lineage מחויבים אבות

The bone marrow is the principal site where HSCs and more mature blood cells lineage progenitors reside and differentiate in an adult organism. HSCs ...

In vivo Clonal Tracking of Hematopoietic Stem and Progenitor Cells Marked by Five Fluorescent Proteins using Confocal and Multiphoton Microscopy

We developed and validated a fluorescent marking methodology for clonal tracking of hematopoietic stem and progenitor cells (HSPCs) with high spatial and temporal resolution to study in vivo hematopoiesis using the murine bone marrow transplant experimental model. Genetic combinatorial marking using lentiviral vectors encoding fluorescent proteins (FPs) enabled cell fate mapping through advanced microscopy imaging. Vectors encoding five different FPs: Cerulean, EGFP, Venus, tdTomato, and mCherry were used to concurrently transduce HSPCs, creating a diverse palette of color marked cells. Imaging using confocal/two-photon hybrid microscopy enables simultaneous high resolution assessment of uniquely marked cells and their progeny in conjunction with structural components of the tissues. Volumetric analyses over large areas reveal that spectrally coded HSPC-derived cells can be detected non-invasively in various intact tissues, including the bone marrow (BM), for extensive periods of time following transplantation. Live studies combining video-rate multiphoton and confocal time-lapse imaging in 4D demonstrate the possibility of dynamic cellular and clonal tracking in a quantitative manner.

In vivo Clonal Tracking of Hematopoietic Stem and Progenitor Cells Marked by Five Fluorescent Proteins using Confocal and Multiphoton Microscopy

Combinatorial 5 fluorescent proteins marking of hematopoietic stem and progenitor cells allows in vivo clonal tracking via confocal and two-photon microscopy, providing insights into bone marrow hematopoietic architecture during regeneration. This method allows non-invasive fate mapping of spectrally-coded HSPCs-derived cells in intact tissues for extensive periods of time following transplantation.

במשובט מעקב vivo של גזע hematopoietic ובתאים המסומנים על ידי חמישה חלבונים ניאון באמצעות Confocal וmultiphoton מיקרוסקופית

We developed and validated a fluorescent marking methodology for clonal tracking of hematopoietic stem and progenitor cells (HSPCs) with high spatial and ...

Osteoclast Derivation from Mouse Bone Marrow

Osteoclasts are highly specialized cells that are derived from the monocyte/macrophage lineage of the bone marrow. Their unique ability to resorb both the organic and inorganic matrices of bone means that they play a key role in regulating skeletal remodeling. Together, osteoblasts and osteoclasts are responsible for the dynamic coupling process that involves both bone resorption and bone formation acting together to maintain the normal skeleton during health and disease.
As the principal bone-resorbing cell in the body, changes in osteoclast differentiation or function can result in profound effects in the body. Diseases associated with altered osteoclast function can range in severity from lethal neonatal disease due to failure to form a marrow space for hematopoiesis, to more commonly observed pathologies such as osteoporosis, in which excessive osteoclastic bone resorption predisposes to fracture formation.
An ability to isolate osteoclasts in high numbers in vitro has allowed for significant advances in the understanding of the bone remodeling cycle and has paved the way for the discovery of novel therapeutic strategies that combat these diseases. 
Here, we describe a protocol to isolate and cultivate osteoclasts from mouse bone marrow that will yield large numbers of osteoclasts.

Osteoclasts are the principal bone-resorbing cell in the body. An ability to isolate osteoclasts in large numbers has resulted in significant advances in the understanding of osteoclast biology. In this protocol, we describe a method for isolation, cultivating and quantifying osteoclast activity in vitro.

גזירה האוסטאוקלסטים מעכבר מח עצם

Osteoclasts are highly specialized cells that are derived from the monocyte/macrophage lineage of the bone marrow. Their unique ability to resorb both the ...

A Graphical User Interface for Software-assisted Tracking of Protein Concentration in Dynamic Cellular Protrusions

Filopodia are dynamic, finger-like cellular protrusions associated with migration and cell-cell communication. In order to better understand the complex signaling mechanisms underlying filopodial initiation, elongation and subsequent stabilization or retraction, it is crucial to determine the spatio-temporal protein activity in these dynamic structures. To analyze protein function in filopodia, we recently developed a semi-automated tracking algorithm that adapts to filopodial shape-changes, thus allowing parallel analysis of protrusion dynamics and relative protein concentration along the whole filopodial length. Here, we present a detailed step-by-step protocol for optimized cell handling, image acquisition and software analysis. We further provide instructions for the use of optional features during image analysis and data representation, as well as troubleshooting guidelines for all critical steps along the way. Finally, we also include a comparison of the described image analysis software with other programs available for filopodia quantification. Together, the presented protocol provides a framework for accurate analysis of protein dynamics in filopodial protrusions using image analysis software.

We present a software solution for semi-automated tracking of relative protein concentration along the length of dynamic cellular protrusions.

ממשק משתמש גרפי למעקב בסיוע תוכנה של ריכוז חלבון בהפרעות ניידות דינמיות

Filopodia are dynamic, finger-like cellular protrusions associated with migration and cell-cell communication. In order to better understand the complex ...

In Vivo Two-photon Imaging of Megakaryocytes and Proplatelets in the Mouse Skull Bone Marrow

Platelets are produced by megakaryocytes, specialized cells located in the bone marrow. The possibility to image megakaryocytes in real time and their native environment was described more than 10 years ago and sheds new light on the process of platelet formation. Megakaryocytes extend elongated protrusions, called proplatelets, through the endothelial lining of sinusoid vessels. This paper presents a protocol to simultaneously image in real time fluorescently labeled megakaryocytes in the skull bone marrow and sinusoid vessels. This technique relies on a minor surgery that keeps the skull intact to limit inflammatory reactions. The mouse head is immobilized with a ring glued to the skull to prevent movements from breathing.
Using two-photon microscopy, megakaryocytes can be visualized for up to a few hours, enabling the observation of cell protrusions and proplatelets in the process of elongation inside sinusoid vessels. This allows the quantification of several parameters related to the morphology of the protrusions (width, length, presence of constriction areas) and their elongation behavior (velocity, regularity, or presence of pauses or retraction phases). This technique also allows simultaneous recording of circulating platelets in sinusoid vessels to determine platelet velocity and blood flow direction. This method is particularly useful to study the role of genes of interest in platelet formation using genetically modified mice and is also amenable to pharmacological testing (study the mechanisms, evaluating drugs in the treatment of platelet production disorders). It has become an invaluable tool, especially to complement in vitro studies as it is now known that in vivo and in vitro proplatelet formation rely on different mechanisms. It has been shown, for example, that in vitro microtubules are required for proplatelet elongation per se. However, in vivo, they rather serve as a scaffold, elongation being mainly promoted by blood flow forces.

In Vivo Two-photon Imaging of Megakaryocytes and Proplatelets in the Mouse Skull Bone Marrow

We describe here the method for imaging megakaryocytes and proplatelets in the marrow of the skull bone of living mice using two-photon microscopy.

ב-Vivo הדמיה דו-פוטונית של מגהקריוציטים ופרופלטלטים במח העצם של גולגולת העכבר

Platelets are produced by megakaryocytes, specialized cells located in the bone marrow. The possibility to image megakaryocytes in real time and their ...

Assessment of Cellular Bioenergetics in Mouse Hematopoietic Stem and Primitive Progenitor Cells using the Extracellular Flux Analyzer

Under steady state, hematopoietic stem cells (HSCs) remain largely quiescent and are believed to be predominantly reliant on glycolysis to meet their energetic needs. However, under stress conditions such as infection or blood loss, HSCs become proliferative and rapidly produce downstream progenitor cells, which in turn further differentiate, ultimately producing mature blood cells. During this transition and differentiation process, HSCs exit from quiescence and rapidly undergo a metabolic switch from glycolysis to oxidative phosphorylation (OxPHOS). Various stress conditions, such as aging, cancer, diabetes, and obesity, can negatively impact mitochondrial function and thus can alter the metabolic reprogramming and differentiation of HSCs and progenitors during hematopoiesis. Valuable insights into glycolytic and mitochondrial functions of HSCs and progenitors under normal and stress conditions can be gained through the assessment of their extracellular acidification rate (ECAR) and oxygen consumption rate (OCR), which are indicators of cellular glycolysis and mitochondrial respiration, respectively. 
Here, a detailed protocol is provided to measure ECAR and OCR in mouse bone marrow-derived lineage-negative cell populations, which include both hematopoietic stem and primitive progenitor cells (HSPCs), using the extracellular flux analyzer. This protocol describes approaches to isolate lineage-negative cells from mouse bone marrow, explains optimization of cell seeding density and concentrations of 2-deoxy-D-glucose (2-DG, a glucose analog that inhibits glycolysis) and various OxPHOS-targeted drugs (oligomycin, FCCP, rotenone, and antimycin A) used in these assays, and describes drug treatment strategies. Key parameters of glycolytic flux, such as glycolysis, glycolytic capacity, and glycolytic reserve, and OxPHOS parameters, such as basal respiration, maximal respiration, proton leak, ATP production, spare respiratory capacity, and coupling efficiency, can be measured in these assays. This protocol allows ECAR and OCR measurements on non-adherent HSPCs and can be generalized to optimize analysis conditions for any type of suspension cells.

The method presented here summarizes optimized protocols for assessing cellular bioenergetics in non-adherent mouse hematopoietic stem and primitive progenitor cells (HSPCs) using the extracellular flux analyzer to measure the extracellular acidification rate (ECAR) and oxygen consumption rate (OCR) of HSPCs in real time.

הערכה של ביו-אנרגיה תאית בגזע המטופויאטי של עכברים ובתאי אב פרימיטיביים באמצעות מנתח השטף החוץ-תאי

Under steady state, hematopoietic stem cells (HSCs) remain largely quiescent and are believed to be predominantly reliant on glycolysis to meet their ...

CRISPR/Cas9 Gene Editing of Hematopoietic Stem and Progenitor Cells for Gene Therapy Applications

CRISPR/Cas9 is a highly versatile and efficient gene-editing tool adopted widely to correct various genetic mutations. The feasibility of gene manipulation of hematopoietic stem and progenitor cells (HSPCs) in vitro makes HSPCs an ideal target cell for gene therapy. However, HSPCs moderately lose their engraftment and multilineage repopulation potential in ex vivo culture. In the present study, ideal culture conditions are described that improves HSPC engraftment and generate an increased number of gene-modified cells in vivo. The current report displays optimized in vitro culture conditions, including the type of culture media, unique small molecule cocktail supplementation, cytokine concentration, cell culture plates, and culture density. In addition to that, an optimized HSPC gene-editing procedure, along with the validation of the gene-editing events, are provided. For in vivo validation, the gene-edited HSPCs infusion and post-engraftment analysis in mouse recipients are displayed. The results demonstrated that the culture system increased the frequency of functional HSCs in vitro, resulting in robust engraftment of gene-edited cells in vivo.

The present protocol describes an optimized hematopoietic stem and progenitor cell (HSPC) culture procedure for the robust engraftment of gene-edited cells in vivo.