EAK 16-II와 FACS 정화 흉선 상피 세포의 3 차원 집계를 홍보 / EAKIIH6 자기 조립 하이드로 겔을

요약

This video demonstrates a protocol to enrich thymic epithelial cells (TECs) with density gradient for FACS isolation. It also shows the use of EAK16-II/EAKIIH6 peptides to promote the TEC aggregate formation. The microenvironments of EAK16-II/EAKIIH6 hydrogel provide the 3-D configuration necessary to maintain the survival and function of the TECs.

초록

Thymus involution, associated with aging or pathological insults, results in diminished output of mature T-cells. Restoring the function of a failing thymus is crucial to maintain effective T cell-mediated acquired immune response against invading pathogens. However, thymus regeneration and revitalization proved to be challenging, largely due to the difficulties of reproducing the unique 3D microenvironment of the thymic stroma that is critical for the survival and function of thymic epithelial cells (TECs). We developed a novel hydrogel system to promote the formation of TEC aggregates, based on the self-assembling property of the amphiphilic EAK16-II oligopeptides and its histidinylated analogue EAKIIH6. TECs were enriched from isolated thymic cells with density-gradient, sorted with fluorescence-activated cell sorting (FACS), and labeled with anti-epithelial cell adhesion molecule (EpCAM) antibodies that were anchored, together with anti-His IgGs, on the protein A/G adaptor complexes. Formation of cell aggregates was promoted by incubating TECs with EAKIIH6 and EAK16-II oligopeptides, and then by increasing the ionic concentration of the medium to initiate gelation. TEC aggregates embedded in EAK hydrogel can effectively promote the development of functional T cells in vivo when transplanted into the athymic nude mice.

서문

흉선이 획득 면역계의 기능에 필수적인 병원체 반응성 자기 저항성 T 세포의 다양한 집단의 생성을 담당 차 림프 기관이다. 그것은 흉선 기질의 스폰지 상 3 차원 (3-D) 매트릭스를 통해 이주 현상 흉선 세포는 림프구 전구 세포와 골수 이민 동적 인 기관이다 계통 명세서 및 분화를 거쳐, 최종적으로 이주 성숙한 T 세포. 이 아니라 프로그래밍 프로세스의 성공은 주로 이주 흉선 및 신청 흉선 상피 세포 (TEC는) 설정 및 흉선 미세 환경의 무결성을 유지하기위한 필수적인 가슴샘 기질의 주된 집단 간의 크로스 토크에 따라 다르다.

그 해부학 적 위치 및 고유 함수에 기초하여, TEC는 두 개의 서브 세트들로 분할 될 수있다 : 피질의 열팽창 계수의 차이이다 respon (cTECs)자기 MHC (주요 조직 적합성 복합체)을 선택하기위한 sible은 T 세포 (긍정적 인 선택) 및 자기 반응성 T 세포 (음 선택) ^{1, 2를} 제거하기위한 필수적인 수질의 열팽창 계수의 차이 (mTECs)을 제한. 많은 요인 (예를 들어, 노화, 감염, 방사선 조사, 약물 치료) 손상된 적응 면역의 결과로, 흉선 상피 세포에 돌이킬 수없는 손상을 일으킬 수 있습니다. 수많은 시도에도 불구하고, 흉선 기능을 복원하기 때문에 흉선 미세 환경을 재현하는 어려움에 도전하고있다. 2 차원 환경에서 배양 TEC는 빠르게 thymopoiesis ^3,4에 중요한 유전자의 발현이 감소하는 반면 특히 흉선 3 차원 (3-D)의 구성은, 열팽창 계수의 차이의 생존과 기능에 중요하다.

EAK16-II (AEAEKAKAEAEAKAK)과 C 말단 histidinylated 아날로그 EAKIIH6 (AEAEKAKAEAEAKAKHHHHHH)은 저 분자량, 탈 물 공급에 가용성 인 양친 매성 올리고 펩타이드이다20 mM의 염화나트륨 (인간 체액 정상 염 농도 154 mM)을보다 높은 이온 강도에 노출되었을 때 R, β-브릴을 형성 겔화하지만 겪는다. 이 환경에 응답 특성은 3 차원 구조를 형성하기 위해 그들에게 다목적 빌딩 블록을 만든다. 단지 단백질 약물과 다른 생체 분자를 고정 할 수있는 어댑터 역할을 할 수 있습니다 (: EAKII-H6에 그의 태그는 도킹 메커니즘을하는 항 그의 IgG를 / 된 Fc 결합 재조합 단백질 A / G (PA / G는 αH6) 제공 예를 들어 하이드로 겔 합성 ^5-8 항체).

우리는 이전에 하이드로 겔에 고정 형광 표지의 IgG 분자 최대 십삼일 ⁹ 주사 부위에 유지 될 수 있음을 증명하고있다. αH6 때 또한 : 안티 - CD4 IgG를 함께 고정 PA / G 어댑터가 EAK16-II / EAKIIH6 (EAK) 하이드로 겔에 첨가하고, CD4 + T 세포는 특별히 ^(10)를 체포했다. 유사한 기술을 사용하여, 최근 입증하는 TEC는 (C)의 3-D 통합(: PA / G : αEpCAM αH6) TEC-특정 안티는 EpCAM 항체를 운반하는 어댑터 단지와 EAK 하이드로 겔에 승진 울드. 누드 마우스의 신장 캡슐 밑에 이식하면 EAK 히드로 겔에 포함 된 TEC 클러스터 효과적으로 생체 내에서 기능적 ^11,12 T 세포의 발달을 지원할 수있다.

여기서 우리는 신속하고 효과적으로 형광 - 활성화 된 세포 (FACS)를 정렬과 열팽창 계수의 차이를 정화하고 EAK 하이드로 젤 시스템과 3 차원 TEC 응집체를 생성하기 위해 방법을 도시한다.

프로토콜

실험에 사용 된 모든 동물은 앨 건강 네트워크 / 앨 가수 연구소의 기관 동물 관리 및 사용위원회에 의해 검토 및 승인 프로토콜에서 앨-가수 연구소에서 동물 시설에 수용되었다.

1. 콜라게나로 흉선 소화

1. 수확 흉선 분비.
   1. 흉선을 수확 3-5 주령 C57BL6 / J의 이산화탄소에 마우스 (CO ₂₎ 챔버를 안락사. 구체적으로, 3 ~ 5 분 동안 CO ₂ 유도에서 챔버에 마우스를 배치하고 심장 또는 호흡 정지를 확인하여 죽음을 확인합니다.
   2. 그 뒷면에있는 시체를 놓고 70 % 에탄올로 몸을 젖은. 피부를 통해 자사의 복부에 날카로운 직선 해부 가위로 작은 수평 절개를합니다. 이 밖에 내부에 켜져 있도록 양쪽 끝 (머리와 다리)에 피부를 당겨.
   3. 해부 가위 바로 아래에 수평 절단합니다가장 낮은 리브와 옆으로 다이어프램을 잘라. 겸자와 칼 모양의 과정을 잡고 양쪽에 최대 진행 리브의 중간을 잘라. 흉선은 명확하게 볼 수 있도록 갈비 / 흉골을 당깁니다.
      참고 : 흉선은 직접 심장의 상단에 놓여 두 엽으로 구성되어 있으며 흰색 반투명​​ 색이다.
   4. 부드럽게 특종 및 결합 조직 및 세척 용액에 전송 오프 흉선 로브를 당겨, 곡선 집게를 사용하여 (물질의 목록 참조).
2. 9 ml로 RPMI-1640 (로스웰 파크 메모리얼 연구소 매체-1640) 0.025 ㎎ / ㎖ 정제 된 콜라겐, 10 mM의 HEPES [4- (2- 히드 록시 에틸) -1- 피페 라진 에탄 술폰산, 0.2 ㎎ / ㎖을 혼합하여 소화 용액을 준비 50 ㎖의 원심 분리기 튜브의 DNase I. 사용할 때까지 37 ° C의 물을 욕조에서 소화 용액을 유지합니다.
   참고 제조 소화 용액의 양이 하나 5 ㎖ 폴리스틸렌 원형 - 함께 배양 할 수 최대 5 성인 마우스 thymi, 충분바닥 튜브.
3. 5-6 ml의 RPMI-1640을 함유 한 60mm의 조직 배양 접시에 흉선 전송.
4. 림프구가 유출 할 수있는 작은 조각으로 28 G 인슐린 주사기 바늘 (약 1mm ³ 사각형)과 흉선을 해부하다.
5. 유리 파스퇴르 피펫으로 배양 접시에 RPMI-1640과 흉선 조각을 씻어. 접시를 기울여과 흉선 조각이 바닥에 정착 할 수 있습니다. 천천히 대기음과 유리 피펫을 사용하여 RPMI-1640 상층 액을 버린다. 이 솔루션은 덜 불투명 때까지 유리 피펫으로 4-5 회 5-6 ml의 RPMI-1640이 세척 단계를 반복합니다.
   참고 : 유리 피펫은이 단계에서 권장, 흉선 조각이 흉선 조직의 과도한 손실이 발생, 플라스틱에 집착하는 경향이 있기 때문이다. 절차의 나머지, 플라스틱 피펫을 사용합니다.
6. 단계 1.5에 기재된 바와 같이 최종 헹굼 후, 상층 액을 제거한다. 3 ㎖ 소화 솔루션을 추가하고 5 ㎖의 둥근 바닥 페이지로 흉선 조각과 솔루션을 전송olystyrene 튜브.
7. 튜브의 회전에 튜브를 넣고 12 rpm의 회전 속도로 6 분 동안 37 ℃에서 배양한다.
8. 배양 후, 흉선 단편은 중력에 의해 상기 튜브의 하단에 정착하자. 파스퇴르 피펫으로 상층 액을 수집하고 세척 용액 10 ㎖로 50 ml의 원심 분리기 튜브로 전송할 수 있습니다. 5 분 동안 300 XG에서 원심 분리하고, 상청액을 버리고, 10 mL의 세척 용액으로 세포를 재현 탁. 얼음에 보관하십시오.
9. 반복 둥근 바닥 폴리스티렌 튜브 5 ml의에서 흉선 조각에 두 번 1.6-1.8 단계를 반복합니다. 같은 50 ML 튜브에 뜨는 수영장.
   주 : 원심 번째 및 세 번째 세척 필요는 없다.
10. 50 ㎖의 원심 분리기 튜브에 튜브 및 전송에 남아있는 조각을 무너 뜨리는 최종 소화 한 후, 최대 피펫 2 ml의 플라스틱 혈청 학적 피펫 아래.
11. 원심 분리기에서 5 분 동안 300 XG에서 50 ㎖ 튜브 세척 buffe 10ml에 뜨는, 재현 탁 대기음100 μm의 셀 스트레이너를 통해 연구 및 필터. 얼음에 보관하십시오.

불연속 밀도 기울기와 TEC는 2. 심화

1. 2.4 mL의 밀도 구배 배지 (물 iodixanol의 V / w 60 %) 및 ​​9.6 mL의 세척 용액을 혼합하여 21 % 밀도 구배 용액을 제조 하였다.
2. 2.5 ml의 세척 버퍼에 5 분,에 resuspend 300 XG에 단계 1.11에서 50 ㎖ 수집 관에서 해리 흉선 세포를 원심 분리기.
3. 세포 현탁액에 20 ml의 RPMI-1640 배지를 추가합니다.
4. 전자 피펫으로 10 ㎖의 혈청 학적 피펫에서 21 % 밀도 구배 용액 12 ml를 채 웁니다. 50 mL의 원심 분리 튜브 함유 세포 하단의 혈청 피펫의 선단을 배치하고, 밀도 구배 용액이 중력을 통해 상기 튜브의 하단에 배수 할 수있다.
   1. 부드럽게 밀도가 다른 두 층을 생성 완료 피펫에서 밀도 구배 용액을 배출.
5. 600 XG FO에서 원심 분리기R 스윙 버킷 로터에서 실온에서 20 분. 가장 느린 수준에서 감속 속도를 설정합니다.
6. 새로운 50 ㎖ 튜브에 상단 층과의 계면을 전송.
   참고 : 열팽창 계수의 차이의 대부분은 인터페이스에 유지됩니다. 림프구는 원심 분리 후 튜브의 바닥에 침전됩니다. 이들 세포는 다른 용도로 사용되는 경우, 3 회 20 ㎖ 세척 용액 펠렛을 헹군다. 세척 완충액 10ml에 세포를 재현 탁.
7. 4 ° C에서 6 분 동안 400 XG에 단계 2.6 및 원심 분리기 튜브에 40 ml의 세척 솔루션을 추가 할 수 있습니다. 피펫으로 상층 액, 흡인를 제거합니다.
8. 단계 2.7에 기재된 바와 같이 세척하고, 흡인 2 회 더 반복한다.
9. 세척 용액 2 ㎖에 재현 탁하고는 혈구 세포 계산.

FACS 3. 분리의 열팽창 계수의 차이

1. 세정액 및 전송로 1 × ¹⁰⁶ 세포 / 100 ㎕의 농도로 290 단계에서 세포를 조절(유동 분류기의 지침에서 권장하는 폴리 프로필렌 또는 폴리스티렌) 5 ㎖의 둥근 바닥 튜브에 세포.
2. 1 × ⁶ 셀 당 2 μL 방지 Fc 수용체 IgG를 추가하고 10 분 동안 4 ° C에서 품어.
3. (150 희석, 샘플 당 10 μl의 1) 및 안티는 EpCAM 항 CD45 추가 (1 : 100 희석, 샘플 당 10 μL) 항체 이상 20 분 동안 4 ° C에서 품어.
4. 4 ° C에서 6 분 동안 400 XG에 2 ml의 세척 용액을 원심 분리로 세포를 씻으십시오. 피펫으로 뜨는을 대기음.
5. 1 ㎖의 1X 인산 완충 생리 식염수 (PBS)으로 세포를 재현 탁.
6. 100 μm의 스트레이너를 통해 필터링합니다.
7. 정렬 악기의 셀을 적용합니다. 사이드 산란광 (SSC) / 전방 산란 광 (FSC) 패널 (죽은 세포), ^(13)을 정렬 CD45-는 EpCAM +의 선택 인구에 다음 게이트에서 가장 작은 세포를 제외한 림프구와 TEC 인구를 선택합니다.

4. GTEC / EAK 집계의 eneration

참고 : 시약 준비 및 층류 후드 혼합 셀을 포함하는 단계를 수행합니다.

1. 멸균 된 1.5 ml의 마이크로 원심 튜브에 안티 그의 태그 IgG를 4 μL, 안티는 EpCAM IgG의 8 μL 및 PA / G 2.6 μL를 혼합하여 PA / G 어댑터 착물을 준비하고, 5 분 동안 RT에서 배양한다.
2. 세척 용액 및 피펫 낮은 증발, 96 웰 둥근 바닥 조직 배양 플레이트 잘 하나에 100 μL와 5 × ⁴ 세포 / ml로 단계 3.7에서 분류 열팽창 계수의 차이를 조정합니다. 세포에 14.6 μl의 PA / G 어댑터 단지를 추가합니다. 4 ℃에서 20 분 동안 흔들 플랫폼에서 접시를 놓습니다.
3. 200 ㎕를 세척 용액으로 한 번 씻으십시오. 6 분 동안 400 XG에 접시를 원심 분리기. 마이크로 피펫으로 상층 액을 버린다.
4. 200 ㎕의 10 % 자당 용액으로 한 번 씻으십시오. 6 분 동안 400 XG에 원심 분리기. 마이크로 피펫으로 상층 액을 버린다.
5. 30 μl의 10 %의에서 재현 탁 세포물론 당 terile 자당 솔루션입니다.
6. EAKIIH6 10 μL (7.5 ㎎ / ㎖)를 첨가하고, 실온에서 5 분 동안 품어.
7. 가 TEC 혼합물에 EAK16-II의 20 μL (10 ㎎ / ㎖)를 추가합니다.
8. 겔화을 시작하는 시스템에 완전 배지 100 μl를 추가합니다. 실온에서 15 ~ 20 분 동안 플랫폼 통에 접시를 놓습니다.
9. 37 ° C에서 인큐베이터에있는 접시를 놓고 5 % CO _2. 2-4 시간 후, 전체 매체의 다른 100 μl를 추가합니다.
10. 사용할 때까지 매일 매체를 변경합니다.
    1. 대기음 마이크로 피펫을 사용하여 조심스럽게 웰의 벽에 피펫 팁을 배치하여 예열 배지 100 ㎕를 추가 겔을주지 않고 표면으로부터 배지 100 ㎕.

가 TEC / EAK 집계 5. 특성

1. 생체 내에서 TEC / EAK 집계의 기능을 조사하기 위해, 무 흉선 누드의 신장 캡슐에서 O / N 문화와 이식 후 TEC / EAK 하이드로 겔을 수집마우스, 이전 절차 ^{11,14 설명} 사용.
2. 4~6주 안티 CD4의 칵테일 이식 얼룩을 게시 누드 마우스 -CD8, -CD45에서 EDTA를 함유 혈관으로 50 ~ 100 ㎕의 혈액 샘플을 채취하여 주변의 T 세포의 발달을 모니터링 및 -CD3 ^(12)는 항체.
3. 단일 세포 분석 소프트웨어 ^{(12)를 사용하여} 유동 세포 계측법으로 말초 혈액 백혈구 (FCM)에 T 림프구의 백분율을 분석한다.

결과

CD45- 간질 세포를 풍부하게하는 밀도 구배 분리 프로토콜을 사용의 효과를 조사하기 위해, 인터페이스 석출 림프구 펠렛 모두에서 수확 한 세포를 항 CD45, 항는 EpCAM 항체로 염색 하였다. 두 방지 Ulex Europaeus 응집소 1 (UEA1) 및 안티 MHC 클래스 II 항체는 더 CTEC 및 mTEC 하위 집합을 식별하기 위해 염색 칵테일에 포함되었다. 도 1에 도시 된 바와 같이, 우리는 일상적 ...

토론

열팽창 계수의 차이가 흉선 기질의 주된 인구이며 흉선 샘의 구조와 기능에 필수적인 역할을하지만, 이들은 총 흉선 세포 수의 약 0.1 ~ 0.5 %를 차지한다. 그들은 또한 세포 사멸의 높은 비율이 때때로 즉, 치료는 세포 외 기질 (ECM)의 열팽창 계수의 차이를 해리, 콜라게나 제 소화 다음 관찰 깨지기 세포이다. 그들의 희귀 (~ 20 만 마우스의 흉선 당)과 취약성은 그것을 열팽창 계수의 차이를 분...

자료

Name	Company	Catalog Number	Comments
TEC Isolation
70% Ethanol	Decon Laboratories	2701(1 Gallon)	Ethanol 200 Proof, deionized water
Dissecting scissors, straight	Fine Science Tools, Inc.	91460-11
Graefe forceps, straight	Fine Science Tools, Inc.	11053-10
Graefe forceps, curved	Fine Science Tools, Inc.	11052-10
Washing solution			1x PBS, 0.1% BSA, 2 mM EDTA
1x PBS (Phosphate buffered saline)	Gibco	10010-023
BSA (Bovine serum albumin)	Sigma	A1470-100G
EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid)	Invitrogen	15575-038
Digestion solution			9 ml RPMI-1640, 0.025 mg/ml Liberase TM Research grade, 10 mM HEPES, 0.2 mg/ml DNaseI
RPMI-1640	Gibco	11879-020
Liberase TM Research Grade	Roche	05 401 127 001	referred as "purified collagenase"
1 M HEPES	Lonza	17-737E
Dnase I	Roche	10 104 159 001
50 ml Centrifuge tube	Corning	430290
60 mm tissue culture dish	Falcon	353002
1/2 cc U-100 Insulin syringe 28 1/2 G	Becton Dickinson	329461
5 ml Polystyrene round-bottom tube	Falcon	352058
5 ml glass pipet	Fisher Healthcare	13-678-27E	Use for rinsing the thymic fragments. Thymic fragments tend to stick to the wall with plastic pipets.
MACSmix tube rotator	Miltenyi	130-090-753
100 µm Cell strainer	Falcon	352360
Density gradient medium: OptiPrep	Axis-Shield
Cell Sorting
5 ml Polypropylene round-bottom tube	Falcon	352063
Anti-mouse CD16/CD32 (Fc Block)	BD Biosciences	553142	Use as undiluted, 2 µl per sample
Anti-mouse CD45-PercpCy5.5	eBioscience	45-0451-80	Use at 1:150, 10 µl per sample
Anti-mouse CD326 (EpCAM)-PE	eBioscience	12-5791-82	Use at 1:100, 10 µl per sample
BD Influx	BD Biosciences
Single cell analysis software	FlowJo
EAK Gel Assembly
Anti-His-Tag	AnaSpec	29673	"anti-His-Tag IgG"
Purified anti-mouse CD326 (EpCAM)	BioLegend	118202	"anti-EpCAM IgG"
Recombinant protein A/G	Pierce Biotechnology
1.5 ml Safe-Lock Tubes, Biopur, Sterile	Fisher Healthcare	05-402-24B	referred as "1.5 ml microcentrifuge tube"
96-well, Tissue culture plate, Round-bottom with low evaporation lid	BD Falcon	353917
Rocking platform: Nutator Mixer no.1105	BD Clay Adams
10% sucrose	Sigma	S0389	Prepare with sterile distilled water
EAK16-II (AcNH-AEAEAKAKAEAEAKAK-CONH2)	American Peptide Company		custom synthesized, 10 mg/ml
EAKIIH6 (AcNH-AEAEAKAKAEAEAKAKHHHHHH-CONH2)	American Peptide Company		custom synthesized, 7.5 mg/ml
Complete medium			RPMI-1640, 10% FBS, 1% Pen/Strep, 1% L-glutamine, 1% NEAA, 5 mM HEPES, 50 µM 2-Mercaptoethanol
RPMI-1640	Gibco	11879-020
FBS (Fetal Bovine Serum)	Atlanta Biologicals	S11150	Heat inactivated before use
Pen/Strep	Gibco	15140-122
L-glutamine 200 mM (100x)	Gibco	25030-081
NEAA (non-essential amino acid) 100x	Gibco	11140-050
1 M HEPES	BioWhittaker	17-737E
2-Mercaptoethanol (100x)	Millipore	ES-007-E
Platform shaker: The Belly Dancer	Stovall Life Sciences Inc.	model: USBDbo