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Method Article
Questo protocollo descrive un metodo per l'isolamento di cellule endoteliali retiniche postnatali murine ottimizzate per la resa, la purezza e la vitalità delle cellule. Queste cellule sono adatte per approcci di sequenziamento di prossima generazione.
I recenti miglioramenti nel sequenziamento di prossima generazione hanno fatto progredire la conoscenza dei ricercatori sulla biologia molecolare e cellulare, con diversi studi che rivelano nuovi paradigmi nella biologia vascolare. L'applicazione di questi metodi a modelli di sviluppo vascolare richiede l'ottimizzazione delle tecniche di isolamento cellulare da tessuti embrionali e postnatali. La resa cellulare, la vitalità e la purezza devono essere tutte massime per ottenere risultati accurati e riproducibili dagli approcci di sequenziamento di prossima generazione. Il modello di vascolarizzazione retinica neonatale del topo viene utilizzato dai ricercatori per studiare i meccanismi dello sviluppo vascolare. I ricercatori hanno utilizzato questo modello per studiare i meccanismi dell'angiogenesi e la specifica del destino arterioso-venoso durante la formazione e la maturazione dei vasi sanguigni. L'applicazione di tecniche di sequenziamento di nuova generazione per studiare il modello di sviluppo vascolare retinico richiede l'ottimizzazione di un metodo per l'isolamento delle cellule endoteliali retiniche che massimizzi la resa, la vitalità e la purezza delle cellule. Questo protocollo descrive un metodo per l'isolamento, la digestione e la purificazione del tessuto retinico murino utilizzando la selezione cellulare attivata dalla fluorescenza (FACS). I risultati indicano che la popolazione di cellule endoteliali CD31+/CD45- purificata da FACS è altamente arricchita per l'espressione genica delle cellule endoteliali e non mostra alcun cambiamento nella vitalità per 60 minuti post-FACS. Sono inclusi risultati rappresentativi degli approcci di sequenziamento di nuova generazione su cellule endoteliali isolate con questo metodo, tra cui il sequenziamento dell'RNA di massa e il sequenziamento dell'RNA a singola cellula, dimostrando che questo metodo per l'isolamento delle cellule endoteliali retiniche è compatibile con le applicazioni di sequenziamento di prossima generazione. Questo metodo di isolamento delle cellule endoteliali retiniche consentirà tecniche avanzate di sequenziamento per rivelare nuovi meccanismi di sviluppo vascolare.
L'elevata capacità di sequenziamento degli acidi nucleici tramite approcci di sequenziamento di nuova generazione ha notevolmente migliorato la conoscenza dei ricercatori sulla biologia molecolare e cellulare. Queste tecniche avanzate includono il sequenziamento dell'RNA dell'intero trascrittoma, il sequenziamento del DNA di regioni mirate per identificare i polimorfismi a singolo nucleotide (SNP), il sequenziamento del DNA dei fattori di trascrizione legati nel sequenziamento dell'immunoprecipitazione della cromatina (ChIP) o le regioni aperte della cromatina nel sequenziamento della cromatina accessibile alla trasposasi (ATAC) e il sequenziamento dell'RNA a singola cellula1 . Nella biologia vascolare, questi progressi hanno permesso ai ricercatori di chiarire complicati meccanismi di sviluppo e malattia, insieme a distinguere i modelli di espressione genica lungo un continuum di fenotipi variabili 2,3. Gli esperimenti futuri possono definire ulteriormente meccanismi complessi combinando il sequenziamento di prossima generazione con modelli valutati di sviluppo vascolare, ma i metodi per la preparazione del campione devono essere compatibili con le tecniche avanzate di sequenziamento.
La qualità, l'accuratezza e la riproducibilità degli approcci di sequenziamento di nuova generazione dipendono dal metodo di preparazione del campione. Quando si isola un sottogruppo di cellule o si generano sospensioni monocellulari dai tessuti, metodi ottimali di digestione e purificazione sono essenziali per massimizzare il numero di cellule, la vitalità e la purezza della popolazione cellulare 4,5. Ciò richiede un equilibrio nel metodo di digestione: una forte digestione è necessaria per liberare le cellule dal tessuto e ottenere abbastanza cellule per gli approcci a valle, ma la vitalità cellulare sarà influenzata negativamente se la digestione è troppo forte 6,7. Inoltre, la purezza della popolazione cellulare è necessaria per risultati solidi e un'analisi accurata dei dati, che può essere realizzata tramite FACS. Ciò evidenzia l'importanza di ottimizzare i metodi di isolamento cellulare per applicare il sequenziamento di prossima generazione a modelli consolidati di sviluppo vascolare.
Un modello ben caratterizzato per studiare lo sviluppo vascolare è il modello di sviluppo vascolare retinico murino. La vascolarizzazione retinica murina si sviluppa postnatale in un plesso superficiale bidimensionale, con germinazione angiogenica iniziale dal nervo ottico visibile al giorno postnatale (P)3, fronte angiogenico con cellule a stelo e punta e maturazione iniziale dei vasi visibili a P6 e maturazione del plesso vascolare visibile dopo P9 8,9. Durante il rimodellamento del plesso vascolare iniziale, le cellule endoteliali subiscono una specifica verso fenotipi arteriosi, capillari e venosi in diversi vasi per generare una rete circolatoria10,11. Pertanto, questo metodo consente ai ricercatori di visualizzare la formazione del plesso vascolare angiogenico e la specifica e la maturazione endoteliale arterioso-venosa in vari punti temporali durante lo sviluppo9. Inoltre, questo modello fornisce un metodo per studiare gli effetti della manipolazione transgenica sull'angiogenesi e sullo sviluppo del plesso vascolare, che è stato applicato per lo studio dello sviluppo vascolare, delle malformazioni arterio-venose e della neovascolarizzazione indotta dall'ossigeno 12,13,14,15,16 . Al fine di combinare approcci di sequenziamento di nuova generazione con il modello di sviluppo vascolare retinico murino, è necessario un protocollo ottimizzato per l'isolamento delle cellule endoteliali dal tessuto retinico.
Questo protocollo descrive un metodo ottimizzato per digerire il tessuto retinico dai topi a P6 per massimizzare la resa, la purezza e la vitalità delle cellule. Il tessuto retinico viene isolato dai topi P6, digerito per 20 minuti, immunocolorato per CD31 e CD45 e purificato attraverso FACS per isolare una sospensione a singola cellula di cellule endoteliali in circa 2,5 ore (Figura 1A). Si è scoperto che queste cellule endoteliali mantengono un'elevata vitalità per 60 minuti dopo l'isolamento17, consentendo la preparazione della libreria per i metodi di sequenziamento di prossima generazione. Inoltre, vengono forniti risultati rappresentativi per i risultati del gating FACS e del controllo di qualità da due diversi metodi di sequenziamento di nuova generazione che utilizzano questo protocollo di isolamento: sequenziamento dell'RNA dell'intero trascrittoma e sequenziamento dell'RNA a singola cellula. Questo metodo consente di utilizzare approcci di sequenziamento di nuova generazione in combinazione con il modello di vascolarizzazione retinica per chiarire nuovi meccanismi di sviluppo vascolare.
I comitati istituzionali per la cura e l'uso degli animali dell'Università di Yale e dell'Università della Virginia hanno approvato tutti gli esperimenti sugli animali elencati in questo protocollo.
1. Ottenere occhi di topo per l'isolamento della retina
2. Isolare il tessuto retinico del topo
Figura 1: Panoramica del protocollo di isolamento. (A) Schema della sequenza temporale dell'isolamento con un tempo stimato per ogni fase: isolamento del tessuto retinico, digest, colorazione degli anticorpi, FACS e finestra di vitalità cellulare. (B) Guida passo-passo per l'isolamento del tessuto retinico dall'occhio, con fasi di dissezione numerate: 1) perforare la cornea, 2) lacrimare la cornea, 3) strappare la sclera, 4) rimuovere la sclera dalla retina, 5) rimuovere ulteriormente la sclera e il tessuto di collegamento dalla retina, 6) rimuovere il corpo vitreo e i vasi vitreali dalla retina. (C) Immagini rappresentative del tessuto retinico durante le varie fasi della digestione: Pre-digestione, Post-digestione, Pellet (le frecce nere evidenziano il tessuto retinico o il pellet cellulare). Ripubblicato con il permesso di Chavkin et al. pubblicato in S. Karger AG, Basilea17. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
3. Digerire il tessuto retinico in una sospensione monocellulare
4. Contare le celle
5. Immunocolorare le cellule con anticorpi
6. Prepararsi per la selezione cellulare attivata dalla fluorescenza
7. Impostare lo strumento FACS
8. Isolare le cellule endoteliali vitali tramite FACS
9. Eseguire il test di vitalità
10. Eseguire il test di espressione genica
La digestione del tessuto retinico e l'immunocolorazione per CD31 e CD45 si traducono in una popolazione identificabile di cellule endoteliali CD31+/CD45- dopo il gating per cellule, singole cellule e vitalità (Figura 2A). L'immunocolorazione CD45 è necessaria per eliminare le cellule CD31+/CD45+, che includono piastrine e alcuni leucociti21. I controlli devono essere eseguiti per ogni esperimento per mostrare la specificità degli anticorpi e guidare la strategia d...
Questo protocollo descrive un metodo per l'isolamento delle cellule endoteliali dal tessuto retinico murino postnatale che è stato ottimizzato per un elevato numero di cellule, purezza e vitalità. La purezza cellulare è ottenuta mediante isolamento FACS di popolazioni di cellule endoteliali dalla sospensione monocellulare digerita mediante immunocolorazione CD31+/CD45-. La qualità dell'isolamento è quantificata nei saggi per la vitalità mediante colorazione blu di Trypan ed espressione genica mediante qPCR per CD31...
Gli autori non hanno divulgazioni rilevanti.
Grazie alla Yale Flow Cytometry Facility, alla University of Virginia Flow Cytometry Core Facility, allo Yale Center for Genomic Analysis e alla University of Virginia Genome Analysis and Technology Core per il loro impegno, competenza e consulenza nel contribuire agli esperimenti presentati. Questo studio è stato finanziato da sovvenzioni NIH a N.W.C. (T32 HL007224, T32 HL007284), S.C. (T32 HL007284), K.W. (R01 HL142650) e K.K.H. (R01 HL146056, R01 DK118728, UH3 EB025765).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
2 mL Eppendorf safe-lock tubes | USA Scientific | 4036-3352 | |
5 ml Falcon Test Tubes with Cell Strainer Snap Cap | Corning | 352235 | |
60 mm Non TC-treated Culture Dish | Corning | 430589 | |
APC Rat Anti-Mouse CD31 | BD Biosciences | 551262 | |
APC Rat IgG2a κ Isotype Control | BD Biosciences | 553932 | |
BD FACSChorus Software | BD Biosciences | FACSCHORUS | |
BD FACSMelody Cell Sorter | BD Biosciences | FACSMELODY | |
Collagenase Type II | Sigma-Aldrich | 234115 | |
Costar 48-well Clear TC-treated Multiple Well Plates, Individually Wrapped, Sterile | Corning | 3548 | |
D-Glucose | Gibco | A2494001 | |
Disposable Graduated Transfer Pipettes | Fisher Scientific | 12-711-9AM | |
Dissecting Pan Wax | Carolina | 629100 | |
Dissection scissors | Fine Science Tools | 14085-08 | |
Dissection Stereo Microscope M165 FC | Leica | M165FC | |
Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM) | Gibco | 11965-052 | |
Dulbecco’s Phosphate Buffered Saline (PBS) | Gibco | 14190144 | |
Eppendorf Flex-Tubes Microcentrifuge Tubes 1.5 mL | Sigma-Aldrich | 22364120 | |
Fetal Bovine Serum (FBS) | Gemini Bio | 100-106 | |
Fine dissection forceps | Fine Science Tools | 11250-00 | |
Hank's Buffered Salt Solution (HBSS) | Gibco | 14175095 | |
HEPES (1M) | Gibco | 15630130 | |
iScript cDNA Synthesis Kit | Bio-Rad | 1708890 | |
Isoflurane, USP | Covetrus | 11695067772 | |
Isotemp General Purpose Deluxe Water Bath | Fisher Scientific | FSGPD20 | |
Primer: ActB_Forward: 5’- agagggaaatcgtgcgtgac -3’ | Integrated DNA Technologies | N/A | |
Primer: ActB_Reverse: 5’- caatagtgatgacctggccgt -3’ | Integrated DNA Technologies | N/A | |
Primer: CD31_Forward: 5’- gagcccaatcacgtttcagttt -3’ | Integrated DNA Technologies | N/A | |
Primer: CD31_Reverse: 5’- tccttcctgcttcttgctagct -3’ | Integrated DNA Technologies | N/A | |
Primer: CD45_Forward: 5’- gggttgttctgtgccttgtt -3’ | Integrated DNA Technologies | N/A | |
Primer: CD45_Reverse: 5’- ctggacggacacagttagca -3’ | Integrated DNA Technologies | N/A | |
Primer: VE-Cadherin_Forward: 5’- tcctctgcatcctcactatcaca -3’ | Integrated DNA Technologies | N/A | |
Primer: VE-Cadherin_Reverse: 5’- gtaagtgaccaactgctcgtgaat -3’ | Integrated DNA Technologies | N/A | |
Propidium iodide | Sigma-Aldrich | P4864 | |
RNeasy Plus Mini Kit | Qiagen | 74134 | |
Sorvall Legend Micro 21R Centrifuge, Refrigerated | ThermoFisher | 75002477 | |
SYBR-Green iTaq Universal SYBR Green Supermix | Bio-Rad | 172-5120 | |
Trypan Blue Solution | ThermoFisher | 15250061 | |
V450 Rat Anti-Mouse CD45 | BD Biosciences | 560501 | |
V450 Rat IgG2b, κ Isotype Control | BD Biosciences | 560457 |
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