このプロトコルは、ヒト卵管上皮細胞を単離するための1日法を説明しています。単離された上皮細胞は、2次元(2D)培養でプレーティングするか、シングルセル懸濁液に解離して、フローサイトメトリーやシングルセルRNAシーケンシングなどのダウンストリーム実験に利用できます。
人間の卵管は生殖に内在しています。卵管の目的は、精子、卵子、そして受精が成功した場合は胚の通過を可能にすることです。卵管の内面を覆う上皮細胞は、病気の開始を含む正常な卵管プロセスと異常な卵管プロセスの両方に不可欠です。閉経後、卵管は体内で重要な役割を果たすのをやめ、上皮内細胞の構成が変化します。これらの上皮細胞を新鮮な卵管から分離し、間質細胞の汚染を最小限に抑えて単一細胞懸濁液にする方法を説明します。これらの細胞は、培養で増殖させたり、フローサイトメトリーやシングルセルRNAシーケンシングなどのさらなる解析に使用したりできます。この単離プロトコルは4-6時間で達成でき、即時ダウンストリーム分析に使用できる生細胞が得られます。この効率的なプロトコルは、濃縮された上皮集団を持つ卵管上皮細胞の単離を容易にします。
卵管は複数の部品で構成されています。卵巣から子宮まで、卵管は線毛、膨大部、峡部、および壁内部分で構成されています。線毛は卵管の端から伸びており、そこで卵巣から放出された卵子をつかみます。その後、卵子は膨大部を通って受精する可能性が最も高い峡部に移動し、最終的に壁内部分1を介して子宮に移されます。卵子の輸送を促進する卵管の最も内側の粘膜は、繊毛細胞と分泌細胞を含む管腔上皮の層で構成されています。繊毛細胞は線毛2により集中する傾向があります。それらは、卵子を卵管を通して卵巣から子宮に物理的に移動させる上で不可欠な役割を果たします。それらの付属物により、繊毛細胞は卵子を移動させるだけでなく、排卵後の遺伝毒性ストレスを取り除くこともできます3。
分泌型卵管上皮細胞は、栄養と配偶子の組み立てを助ける液体を分泌します4。卵管上皮に沿った繊毛細胞と分泌細胞の割合は、閉経後の状態では異なり、卵管が輸送において重要な機能を果たさなくなるため、繊毛細胞が減少します5。さらに、エストロゲンがないと、卵管は痕跡になると考えられています1,6。この卵管内の繊毛細胞の喪失は、漿液性癌を発症するリスクを高めると仮定されています7。さらに、卵管分泌上皮細胞は、卵管卵巣癌の最も攻撃的なサブタイプである高悪性度漿液性癌7,8のよく知られた前駆体である漿液性卵管上皮内癌(STIC)病変を引き起こすと考えられています。
このプロトコルの目的は、ヒト卵管から上皮細胞を単離し、それらを単一細胞懸濁液に解離することです。このプロトコルにより、多くの分析に使用できる濃縮された単一細胞上皮集団が得られます。本稿で示したように、単離後にフローサイトメトリー解析を行い、細胞を2次元でプレーティングしました。フローサイトメトリー解析では、ほとんどが生存可能で上皮性である単一細胞の存在が示されています。これらの解析には、生存率のe506、上皮細胞のEpCAM、免疫細胞のCD45、間質細胞のCD10の4つのマーカーを含めました。死細胞はe506生存率マーカーを用いて排除し、免疫細胞はCD45を用いてゲートアウトした。懸濁液が免疫細胞集団を有することが可能である。しかしながら、比較的純粋な上皮細胞集団を達成するために、CD45陽性細胞は、CD45枯渇キットを用いて枯渇させることができる。さらに、培養物に播種すると、CD45陽性細胞は増殖しないことがよくあります。この方法で単離され、2Dで増殖した細胞は、付着性の丸石のような上皮集団を示します。この方法は、細胞調製物の生成に使用でき、細胞調製物をシングルセルRNAライブラリーに開発することができます。
卵管上皮の細胞系統、生殖生活のさまざまな段階でのこれらの系統の変化、および悪性形質転換と起源につながるイベントの誘発を定義するための研究は、過去4年間でより顕著になっています6,9,10,11,12 .このプロトコルは、卵管上皮を分離し、それらを単一細胞に処理する効率的な方法を提供することにより、この分野の研究に大いに役立ちます。
このプロトコルは、前述の子宮上皮細胞単離法から適応されました13,14。匿名化された卵管の新鮮な標本は、カリフォルニア大学ロサンゼルス校(UCLA)のIRB承認プロトコル#10-0727を通じて収集され、約4〜6時間以内に単一細胞懸濁液に消化されました。
1.卵管の収集と準備
2. 上皮細胞の単離と解離
3. 単一細胞懸濁液への消化
4. フローサイトメトリー染色
5. フローサイトメトリーのデータ収集
6. 免疫細胞化学
濃縮された上皮細胞集団を単離した7つの卵管コレクションを含めました(図2A および 補足図S1A)。このシングルセル懸濁法の生存率と上皮細胞の濃縮を評価するために、フローサイトメトリーを実施しました。細胞生存率を測定するために、細胞を生存率マーカーe506で染色しました。これにより、分析時にすべての破片や死細胞をゲートアウトすることもできました。
この方法で単離した細胞の組成を決定するために、サンプルを上皮細胞マーカー(EpCAM)、間質細胞マーカー(CD10)、および免疫細胞マーカー(CD45)で染色しました。図2Bに見られるように、卵管組織から生存可能で濃縮された上皮細胞集団を単離しました。サンプルの生存率は平均82%でした。すべてのサンプルについて、CD45陽性細胞をゲートアウトした後、サンプルの平均80%のEpCAM陽性細胞を含む濃縮された上皮細胞集団を観察しました。間質細胞の汚染はありましたが、平均でわずか7.8%でした。図2Cは、めっき後4-6日後の2Dで単離された細胞を示しています。上皮細胞が一貫した付着性の丸石のようなクラスターを形成したため、上皮細胞が単離されたことは明らかです。補足図S1Bでは、細胞を単離後にプレーティングし、2〜6日間培養しました。免疫細胞化学を使用して、培養中で増殖する細胞の特性評価を行いました。培養中のほとんどの細胞は、EpCAMおよび分泌細胞マーカーであるPAX8に対して陽性でした。ビメンチン陽性と同定された細胞はごくわずかでした。繊毛細胞は、ビデオでキャプチャされたように培養中に見られました(補足ビデオS1に示されています)。
図1:実験的なスキーマ。 (A)卵管が取得されます。(B)余分な脂肪と結合組織が除去されます。(C) チューブを3~5mmにカットします。(D)ピースをPBSで洗浄し、EDTA 2xで5分間インキュベートし、1%トリプシンで40分間4°Cでインキュベートします。(E)2対の鉗子(1つは保持し、もう1つは押す)を使用して、卵管片から上皮細胞を排出します。(F)細胞を15mLチューブに移し、遠心してカウントします。(G)DMEM、コラゲナーゼ、およびDNaseに再懸濁します。30-45分間消化します (H) 100μmのストレーナーでひずみ。(I)遠心分離機で収穫し、カウントします。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図2:単離された上皮細胞の特性評価。 (A)患者の臨床情報とフローサイトメトリーの結果の表。(B)単離後にフローサイトメトリーを行い、濃縮された上皮細胞集団(EpCAM陽性)が単離されたことを示しました。アイソタイプネガティブコントロールは黒色で、実験結果はピンク色で示しています。(C)細胞は単離後に播種した。写真はメッキ後4〜6日で撮影しました。スケールバー = 100 μm。略語:AUB =異常な子宮出血;EIN = 子宮内膜上皮内腫瘍。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
補足 図S1:培養中の単離された上皮細胞の追加の特性評価。 (A)患者の臨床情報の表。(B)単離した細胞を、プレーティングの2〜6日後にEpCAM、分泌細胞マーカー(PAX8)、および間質細胞マーカー(ビメンチン)について培養および染色し、培養中の細胞タイプを特徴付けました。スケールバー = 50 μm。略語:EIN:子宮内膜上皮内腫瘍;DAPI=4',6-ジアミジノ-2-フェニルインドール。この図をダウンロードするには、ここをクリックしてください。
補足ビデオS1:繊毛細胞を叩くビデオを30倍倍で撮影し、培養中の繊毛細胞を示しました。このビデオをダウンロードするには、ここをクリックしてください。
卵管は生殖に重要な役割を果たし、ほとんどのHGSOCの起源部位であるため、卵管上皮の研究にかなりの関心が寄せられています。そのために、多くの研究者は、ヒトおよびマウスモデル10,11,12,15,16,17,18,19,20,21の両方で卵管細胞を単離するためのプロトコルを記載している。卵管上皮細胞の抽出と濃縮を説明する方法は、既存の卵管細胞単離プロトコルに追加されます。これらのプロトコル内には重複する部分がありますが、マウスとヒトで報告されている方法には一般的な2つのタイプがあります。1つ目は、卵管全体を細かく刻み、酵素的に消化することで、総細胞懸濁液10,12,15,16,17が得られます。2つ目は、攪拌または掻き取りによる脱落を含み、その結果、ティッシュのシート11,18,19,20,21が得られます。どちらの方法も、フローサイトメトリー、シーケンシング、in vitro培養などの下流実験を通じて上皮細胞を解析することができます。私たちの方法の主な利点は、プロトコルが酵素消化と機械的なプッシュステップを通じて上皮細胞のためにすでに濃縮されている卵管細胞の集団をもたらすことです。上皮に富んだこの集団は、さらに消化することができ、フローサイトメトリー、2D培養、免疫細胞化学、シングルセルRNAシーケンシングなどの多くのアプリケーションに使用できるシングルセル懸濁液が得られます。
細胞収量に影響を与えることがわかった主なステップには、卵管フラグメントが1%トリプシン/HBSSおよびDMEM/DNaseでインキュベートする時間が含まれます。いずれの溶液でも過剰にインキュベートすると、細胞が分解され、細胞の生存率が大幅に低下します。しかし、インキュベーション時間が不十分な場合、プロトコールステップ2.6で多くの上皮細胞が互いに接着し続けるため、研究者が多くの上皮細胞を押し出す能力が阻害されます。また、低濃度と高濃度の両方のトリプシン溶液が生存可能な卵管上皮細胞の収量を減少させたため、1%トリプシン溶液を使用することも重要です。化学的および機械的単離と消化ステップ(プロトコールステップ3.1)を組み合わせることで、組織から単一細胞懸濁液に移行するまでの時間を指数関数的に短縮できます。これにより、良好な生存率と、同じ日にダウンストリーム分析を実行する時間を確保できます。
プロトコールステップ1.4では、卵管カットのピースが3〜5mmの厚さであることを確認することが重要です。断片が大きすぎると、プロトコールステップ2.7の実行が困難になり、DMEM/DNaseでのインキュベーション時間が長くなるため、最終的には細胞収量が減少します。
細胞懸濁液は上皮細胞に富んでいますが、間質細胞の汚染は避けられません。調製物を純粋に上皮細胞にする必要がある場合は、フローサイトメトリーと説明したマーカーを使用した選別を行い、上皮細胞を単離し、間質細胞を枯渇させることができます。
この研究では、閉経後の卵管が使用されました。しかし、この方法は、閉経前の卵管に関する私たちの研究室で成功裏に利用されています。閉経前と閉経後の卵管の主な違いは、繊毛上皮細胞と分泌上皮細胞の組成です1。このプロトコルは、すべての生殖段階で機能します。
この効率的なプロトコルは、細胞系統の描写、生殖周期中および閉経後の動的変化、および高悪性度の漿液性卵巣癌の開始におけるそれらの役割を含む、卵管上皮の細胞タイプの調査を容易にします。
著者は、宣言する利益相反を持っていません。
著者Ruegg L、James-Allan LBとDiBernardo Gは、部分的にグレーターロサンゼルス退役軍人協会のプロジェクト1I01BX006019-01A2とI01BX006411 Memarzadeh S.著者Ochoa Cは、UCLAイーライと再生医療と幹細胞研究のEdythe Broad Center of Regenerative Medicineと幹細胞研究ローズヒルズ財団大学院奨学金トレーニングプログラムによってサポートされています。UCLAのTranslational Pathology Core Laboratory、特に組織調達の支援を提供してくださったKo Kiehle氏とChloe Yin氏に感謝します。また、Ken Yamauchi氏とBSCRC Microscopy coreのイメージング支援に感謝します。 図 1 は、BioRender.com (契約番号 JL27QWDYNT) を使用して作成されました。最後に、フローサイトメトリーの支援について、Felicia Cordea氏とBSCRCフローサイトメトリーコアに感謝します。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
1% Trypsin | Thermo Scientific | J63993.09 | |
100 µm Cell Strainer | Corning | 431752 | |
4% Paraformaldehyde | Electron Microscopy Sciences | 15710-S | |
5 mL round bottom tubes | Corning | 352008 | |
60 mm cell culture plate | Corning | CLS430589-500EA | |
6-well Cell Culture Plate | Corning | 353046 | |
Anti-CD10 | BioLegend | 312212 | |
Anti-CD326 (Ep-CAM) | BioLegend | 324218 | |
Anti-CD45 | BioLegend | 304026 | |
Anti-EpCAM | Abcam | ab223582 | |
Anti-IgG2a PerCP | BioLegend | 400250 | |
Anti-PAX8 | Sigma-Aldrich | 363M-15 | |
Anti-Vimentin | Agilent Technologies | M072501-2 | |
Chamber Slide System | Thermo Scientific | 154917PK | |
Collagenase | Thermo Scientific | 17100017 | |
DMEM | Thermo Scientific | 10569-010 | |
DNase I | Sigma | 10104159001 | |
EDTA | Sigma | 3690 | |
eFluor 506 | Invitrogen | 65-0866-14 | |
FBS | Sigma | F2442 | |
Fine point forceps | VWR | 102091-526 | Any finepoint forceps of your choice will work |
Fixable Viability Dye eFluor 506 | Invitrogen | 65-0866-14 | |
FlowJo software version 9 | BD Biosciences | Data analysis software | |
GlutaMAX | Gibco | 35050-061 | |
HBSS | Thermo Scientific | 14175-095 | |
MACSQuant Analyzer 10 flow cytometer | Miltenyi Biotec | ||
MACSQuant Calibration Beads | Miltenyi Biotec | 130-093-607 | |
Mammocult | Stemcell Technologies | 5620 | |
Normal Goat Serum | Fisher Scientific | PI31873 | |
PBS | Thermo Scientific | 14190-144 | |
Penicillin-Streptomyocin | Gibco | 15140-122 | |
PerCP Conjugated CD45 | BioLegend | 304026 | |
Red Blood Cell lysis buffer | Tonbo Biosciences | TNB-4300-L100 | |
Triton X-100 | Thermo Scientific | BP151-100 | |
Vannas-Tubingen Spring Scissors | Fine Science Tools | 15003-08 | |
VECTASHIELD with DAPI | Fisher Scientific | NC9524612 |
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