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Method Article
プロトコルは、ヒトCD59 /インターメディリシン細胞アブレーションツールを使用して、腎臓マクロファージの再生を研究するための選択的アブレーションのためのここで報告されています。この方法は、腎臓、肝臓、および脂肪組織における他の細胞集団の機能と再生の研究にも適用できます。
腎マクロファージ(RM)は、腎臓の健康、免疫監視、組織の恒常性、および損傷への反応のオーケストレーションに不可欠です。以前に、骨髄または胚起源のRMの明確な運命、ダイナミクス、およびニッチを研究するために、ヒトCD59(hCD59)/インターメディライシン(ILY)細胞アブレーションツールの使用を報告しました。RMは、卵黄嚢由来マクロファージ、胎児肝臓単球、および骨髄由来単球に由来し、循環単球の局所増殖と動員を通じて成人期に維持されます。ここでは、1)マウスRMにおけるhCD59のCre誘導性発現の生成と特性評価、2)ILYの精製とILY活性の特性評価、3)化合物マウスにおけるRMに対するhCD59発現の誘導、4)ILYを介したRMアブレーション後の再生の特性評価など、RMの再生を研究するための選択的アブレーションの詳細なプロトコルを報告します。ILYは、ILY投与から1日以内に効率的なマクロファージアブレーションにより、化合物マウスのRMを特異的かつ急速に枯渇させます。.腎マクロファージの再生はアブレーション後3日目までに始まり、7日目までに~88%回復しました。このモデルは、マクロファージの生物学を研究するための強力なツールを提供し、腎臓、肝臓、および脂肪組織の他の細胞集団を選択的に切除して、それらの機能と再生を調査するために使用できます。
腎マクロファージ(RM)は、腎臓の恒常性を維持し、免疫応答を調節し、損傷後の組織修復を促進する必須免疫細胞です。それらは、食作用、抗原提示、および炎症反応と抗炎症反応の両方のオーケストレーションを含むさまざまな機能を実行します1,2,3。局所環境に応じて、RMは炎症誘発性(M1)または抗炎症性(M2)の表現型のいずれかに分極し、損傷を悪化させるか治癒を促進する可能性があります4,5,6。RMの調節不全は、急性腎障害(AKI)および慢性腎臓病(CKD)の発症と進行に関与しており、腎臓の健康と病理において重要な役割を果たしています7,8。RMは、胚形成期の卵黄嚢由来マクロファージ、胎児の肝臓単球、成人期の骨髄由来単球など、さまざまな発生源から発生します。RMは、出生後の腎成長と並行して拡大および成熟し、主に出生前の胎児の肝臓単球に由来し、成人期までの自己維持は末梢単球によって補完されます9。成人では、循環する単球は恒常性シグナルまたは損傷シグナルによって腎臓に動員され、局所的な微小環境の影響下でマクロファージに分化します。RMの維持は、局所増殖および循環単球からの定期的な補充によって維持される9,10,11,12。
我々は以前に、骨髄または胚起源に由来するRMの明確な運命、ダイナミクス、および微小環境ニッチを調査するためのツール13,14として、ヒトCD59(hCD59)/インターメディライシン(ILY)細胞アブレーションシステムの使用を実証した9。ILYは、標的細胞膜に細孔を形成することにより、数秒以内にヒト細胞を選択的に溶解する15。この特異性は、ILYのヒトCD59(hCD59)に対する排他的な結合親和性から生じ、この受容体を欠く他の種由来の細胞に対する相互作用または溶解効果はない15。この概念に基づいて、トランスジェニックマウスモデルにおけるヒトCD59発現細胞の迅速、条件付き、および標的アブレーションを可能にするツールを設計しました インターメディライシン(ILY)14。このツールの使用を容易にするために、ヒトCD59の発現がCre媒介組換え13の後にのみ起こるフロックスSTOP-CD59ノックインマウス(ihCD59)を生成することにより、条件付きおよび標的細胞アブレーションのモデルを開発しました。以前には、CX3CR1cre-EFP遺伝子がCD11bintF480hi(腎マクロファージ9と定義)上に排他的に発現していることがわかりました。そこで、CX3CR1CreER2+/+ 系統を用いてihCD59マウスと交配し、腎マクロファージ上にhCD59を発現させた。遺伝子型がihCD59+/-/CX3CR1CreER+/-9(+/-、+/+、-/-はホモ接合体、ヘミジゾット、ノンキャリアトランスジェニックマウス)の化合物マウスの作製に成功しました。hCD59 +/-/CX3CR1CreER+/- 複合マウスにおけるタモキシフェンの投与 hCD59 発現により RM を条件付きで標識および標識9.ILY治療によるRMニッチの枯渇に続いて、末梢単球は速やかに骨髄由来のRMに分化し、前述した9で述べたようにニッチを効果的に再増殖させた。この再生は、CX3CR1/CX3CL1のシグナル伝達軸に大きく依存しており、RM集団の維持と回復の両方において重要な役割を果たしていることを強調しています9。また、その明確な解糖能力により、胚起源のRMは骨髄由来のRMよりも免疫複合体を捕捉する能力が高く、免疫課題に対してより敏感であることも示しています9。
CR誘導性hCD59(ihCD59)を介したILY投与後の迅速な細胞アブレーションを使用したRMの再生を調査するためのRMの選択的アブレーションの詳細なプロトコルを提示します。ILYの注射は、 CX3CR1CreER+/-/ihCD59+/- 化合物マウスでhCD59を条件付きかつ特異的に発現するRMの標的アブレーションを引き起こしました。アブレーション後、フローサイトメトリーを用いてマクロファージの動態変化をモニターし、マクロファージの急速な枯渇とそれに続くRMの再生を発見しました。組換えILYは 大腸菌 BL21(DE3)細胞で発現し、ニッケル-NTAアフィニティークロマトグラフィーを用いて精製しました。リコンビナントILYの純度と機能性は、SDS-PAGE、分光光度法、および溶血アッセイによって確認され、その特徴的なコレステロール依存性細胞溶解活性が実証されました。ILYを使用してマウスのRMを枯渇させ、ILY投与後1日以内に効率的なマクロファージアブレーションを達成しました。腎マクロファージの再生はアブレーション後3日目に始まり、7日目までに~85%回復しました。このデータは、再生が主に単球の動員によって駆動されることを示唆しています。このモデルは、マクロファージの生物学を研究するための強力なツールを提供し、腎臓病におけるマクロファージ集団の標的操作に対する治療の可能性を秘めています。 ihCD59/ILY細胞アブレーションツールは、腎臓、肝臓、脂肪組織、その他の臓器の細胞機能と再生を研究するために使用できます。
動物実験のプロトコルは、テュレーン大学医学部の動物管理および使用委員会(IACUC)によって承認されました(プロトコル番号1482)。実験マウス Cx3cr1CreER+/+ および ihCD59+/+は、10〜12週齢、体重25〜30gで、大学の動物施設で特定の病原体フリー(SPF)条件下で飼育されました。腎臓の分離を含むすべての手順は、研究者が汚染を防ぐために手袋とフェイスマスクを着用して、無菌環境で行われました。本試験で使用した試薬および機器の詳細については、 資料表をご覧ください。
1.動物の調理
2. ILY生産(14,15から派生)
3. SDS-PAGE電気泳動によるILY評価
4. ILY活性の溶血アッセイ
5. ヒト赤血球(RBC)の調製
6.タモキシフェン治療、RM枯渇、再生
7.マウスの安楽死
8.腎臓の消化
9.密度勾配遠心分離
10. フローサイトメトリー染色、取得
His-Tag組換えILYの精製は、14で前述したのと同じプロトコルに従っていました。ILYは、Streptococcus intermedius由来のILY遺伝子をコードするプラスミドで形質転換された大腸菌BL21(DE3)細胞で発現することに成功しました。IPTGによる誘導では、標的タンパク質の過剰発現が明らかでした。発現後、ILYをニッケル-NTAアフィニティークロマトグラフ...
この研究におけるHisタグ付き組換えILYの発現、精製、および機能検証の成功は、確立されたプロトコル15に従って行われました。しかし、このプロセスには、高いタンパク質収量、純度、および生物学的活性を確保するためのいくつかの重要なステップが含まれていました。IPTGによる 大腸菌 BL21(DE3)細胞の誘導は、封?...
著者らは、この原稿で報告された研究に影響を与えたと思われる可能性のある競合する金銭的利益や個人的な関係がないことを宣言します。金銭的、非金銭的、専門的、または個人的な所属を含む利益相反は、研究のデザイン、実施、解釈、またはプレゼンテーションに影響を与えていません。
この研究で使用されたプロトコルの開発と改良に貢献してくれたQin Labの過去と現在のメンバーに感謝の意を表します。また、オクラホマ大学健康科学センターのR.K.トゥイーテン博士のグループには、この研究に役立った組換えILYプラスミドを寛大に提供していただいたことに感謝します。この研究は、国立衛生研究所(NIH)の助成金NIH 5 P51OD011104-58、R01DK129881(X.Q.)、およびR21OD024931(X.Q.)を通じて支援されました。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
0.45 µm syringe filter | Millipore | SLHVR33RS | |
4-15% TGX Stain-Free Protein Gels | Bio-Rad | 4568084 | |
6X Loading buffer | Fisher | 50-103-6570 | |
70% Ethanol | WWR Life Science | 64-17-5 | |
ACK (Ammonium-Chloride-Potassium) Lysing Buffer | Gibco | A1049201 | |
Affinity resin beads | Millipore | 69670 | |
Ampicillin sodium solution | Zymo Research | A1001-5 | |
Anti-CD11b-PE-Cy7 (Clone M1/70) | Invitrogen | 25-0112-82 | |
Anti-CD16/32 (FcγRIII/II, Clone 93) | eBioscience | 48-0161-80 | |
Anti-CD45-e450 (Clone 30-F11) | eBioscience | 48-0451-82 | |
Anti-F4/80-BV605(Clone BM8) | BioLegend | 123133 | |
Anti-hCD59-PE (Clone OV9A2) | Invitrogen | 12-0596-42 | |
Aqua Live/Dead dye | Invitrogen | L34957A | |
Beads (resin) | Millipore | 69670 | |
Benzonase Nuclease | Millipore | 70664-10KUN | |
BugBuster protein extraction reagent | Millipore | 70584-4 | |
Centrifuge for microtubes | Eppendorf | 5424 | |
Centrifuge for tubes | Thermo Scientific | 75-001-241 | |
Collagenase type IV | Worthington Biochemical Corporation | LS004188 | |
Corn oil | Sigma Aldrich | C8267 | |
Deoxyribonuclease (DNAse) I | Worthington Biochemical Corporation | LS002007 | |
Detoxi-Gel resin column | Millipore | 69670 | |
DPBS (Dulbecco’s phosphate-buffered saline) solution | Corning | 21-031-CV | |
EDTA tubes | BD | 365974 | |
FBS (Fetal bovine serum) | Gibco | 10082-139 | |
Glycerol | Fisher | BP229-1 | |
HBSS (Hank’s Ballanced Salt Solution) | Gibco | 24020117 | |
IPTG (Isopropyl β-D-1-thiogalactopyranoside) | Millipore-Sigma | 206-703-0 | |
Isoflurane | VET one | 502017 | |
LB media | |||
LSRFortessa flow cytometer | BD Biosciences | ||
MES [2-(N-morpholino) ethanesulfonic acid] | Fisher | 50-488-796 | |
MOPS [3-(N-morpholino) propanesulfonic acid] | Fisher | 50-213-522 | |
Percoll density gradient media | Cytiva | 17089101 | |
Peristaltic pump | Fisher Scientific | Discontinued now, use alternative | |
PFA (Paraformaldehyde) | Thermo Scientific | I28800 | |
Purification column | Millipore | UFC900308 | |
rLysozyme solution | Novagen | 20C71110 | |
Shaking water bath | Thermo Scientific | TSSB15 | |
Slide-A-Lyzer dialysis kit | Thermo | 66107 | |
Sodium deoxycholate | Fisher | BP349-100 | Fresh made or less than a month |
Sterile cell strainer (40 μm) | Fisher Scientific | 22-363-547 | |
Tamoxifen | Sigma Aldrich | 6734 | |
Ultra centrifugal filter | Millipore | UFC900308 | |
Ultrapure water | Thermo | 10977-015 | |
Vortex mixer | Fisher Scientific | 2215365 | |
β-ME (β-mercaptoethanol) | Fisher | BP176-100 |
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