콜라게나아제 E를 사용하여 뮤린 결장에서 라미나 프로프리아 단핵 세포의 분리

요약

이 프로토콜의 목표는 콜라게나제를 사용하여 조직의 효소 소화에 의해 결장의 라미나 프로피리아에 있는 단핵 세포를 분리하는 것입니다. 이 프로토콜은 단일 핵 세포의 효율적인 분리를 허용하여 단일 세포 현탁액을 생성하여 강력한 면역 세포 증식에 사용할 수 있습니다.

초록

창 자 본문에 면역 세포의 가장 큰 수에 가정. 작고 큰 장 내 면역 계통은 외인성 항원에 노출하고 강력한 미생물 유래 면역 자극에 대한 반응을 조절합니다. 이러한 이유로, 장은 크론병및 궤양성 대장염, 이식편 대 숙주질환(GVHD)과 같은 염증성 장질환을 포함하되 이에 국한되지 않는 많은 질병에서 면역 조절 및 염증의 주요 표적 부위이다. 골수 이식 (BMT), 그리고 많은 알레르기 및 전염성 조건. 위장 염증과 대장염의 뮤린 모델은 GI 합병증을 연구하고 예방 및 치료를 위한 전략을 전임상적으로 최적화하는 데 많이 사용됩니다. 장에서 면역 세포의 격리 및 phenotypic 분석을 통해 이러한 모델에서 수집 된 데이터는 위장 및 전신 염증 성 질환을 개량 할 수있는 추가 면역 이해에 중요하다. 이 보고서는 혼합 실리카 기반 밀도 구배 계면을 사용하여 결장으로부터 단핵 세포(MNC)를 분리하기 위한 매우 효과적인 프로토콜을 설명합니다. 이 방법은 오염 된 파편을 최소화하면서 생존 가능한 백혈구의 상당수를 재현하여 유세포 분석 또는 다른 방법에 의해 후속 면역 자형법을 허용합니다.

서문

위장 (GI) 관은 주로 음식에서 영양소의 처리 및 재흡수에 전념하지만, 위관은 또한 혈관, 림프, 신경계 및 수많은 다른 장기의 무결성에 중심 적인 역할을 유지합니다. 그것의 점막 및 점막 면역 계통^1. GI 면역 계통은 음식, 공생 박테리아, 또는 침입 병원체에서 외국 항원에 그것의 일정한 노출 때문에 위장 및 전신 건강 둘 다에 있는 영향력 있는 역할을 합니다^1,2. 따라서, GI 면역 계통은 병원성 항원^1,2에적절히 반응하면서 비병원성 항원을 용인하는 섬세한 균형을 유지해야 한다. 관용과 방어의 균형이 중단되면, 국소화 또는 전신 면역 dysregulation 및 염증은 질병의 무수한 의 결과로 발생할 수 있습니다^1,2,3.

창자 항구 적어도 70% 본문에 있는 모든 림프 세포의^4. 대부분의 1 차적인 면역학 상호 작용은 창자에 있는 3개의 면역 국중 적어도 1개를 관련시킵니다: 1) Peyer의 패치, 2) 상피 내 림프구 (IEL) 및 3) 라미나 프로피아 림프구 (LPL). 이들의 각각은 창자^5에있는 일반적인 면역 도전에 급속하게 반응하는 면역 세포의 복잡한 상호 연결된 네트워크로 이루어져 있습니다. 근육 점막 위의 기질로 제한되는 느슨하게 구조화 된 라미나 프로프리아는 창자 점막의 결합 조직이며 융모, 혈관 구조, 림프 배수 및 점막 신경계뿐만 아니라 많은 선천성 신경 조직에 대한 비계를 포함합니다. 및 적응 면역 하위 집합^6,7,8,9. LPL은^CD4+ 및^CD8+ T 세포로 구성되며, 약 2:1의 비율로, 혈장 세포 및 골수성 혈통 세포, 수지상 세포, 비만 세포, 호산구 및 대식세포^6을포함한다.

다양한 질병 상태에 관련되어 있는 면역 dysregulation 및 창자의 염증을 이해에 있는 증가하는 관심사가 있습니다. 크론병 및 궤양성 대장염과 같은 조건은 모두 대장염증^10,11,12의다양한 수준을 나타낸다. 추가적으로, 동종 골수 이식 (allo-BMT)를 겪는 골수 또는 면역 계통의 악성 또는 비 악성 무질서를 가진 환자는 1) 조건정 식이요법에서 직접 독성을 포함하여 대장염의 각종 양식을 개발할 수 있습니다 BMT 전, 2) BMT 및 3) 이식편 대 숙주 질환(GVHD)에 의해 유발된 감염은 BMT^13,14,15이후 조직에서 공여자 알로항원에 반응하는 기증자 형 T 세포에 의해 구동된다. 이 모든 포스트 BMT 합병증은 장의 면역 군대에 있는 중요한 변경 귀착됩니다^16,17,18. 제안된 방법은 마우스 결장에서 면역 세포 축적의 신뢰할 수 있는 평가를 허용하고, BMT 후 뮤린 수용자에 적용될 때, 이식 내성 19에 관여하는 기증자 및 수용자 면역 세포 둘 다의 효율적인 분석법을 용이하게^{한다. ,20}. 창 자 염증의 추가 원인은 악성 포함, 음식 알레르기, 또는 창 자 미생물의 중단. 이 프로토콜은 결장에서 창자 단핵 세포의 접근을 허용하고, 수정으로, 이 전임상 뮤린 모형의 소장의 백혈구에.

"내장 및 면역 세포 및 격리"라는 검색어를 사용한 PubMed 검색은 면역 세포를 추출하기 위해 소장 소화 방법을 설명하는 200 개 이상의 간행물을 보여줍니다. 그러나, 결장에 대 한 유사한 문학 검색 콜론에서 면역 세포의 격리를 지정 하는 잘 설명 된 프로토콜을 산출. 이것은 결장이 더 많은 근육과 간질 층을 가지고 있기 때문일 수 있습니다, 그것을 더 어렵게 소장 보다는 소화하기 위하여 렌더링합니다. 기존 프로토콜과 달리, 이 프로토콜은 다른 세균성 콜라게나제(콜라게나제 D/콜라게나아제 I)없이 클로스트리디움 의 콜라주나아제 E를 사용합니다. 우리는 이 프로토콜을 사용하여, 결장 조직의 소화가 나트륨 versenate (EDTA), Dispase II및 와 같은 반대로 응집 시약의 추가 없이 고립된 창자 단핵 면역 세포 (MNC)의 질을 보존하면서 달성될 수 있다는 것을 보여줍니다 deoxyribonuclease I (DNAse I)^21,22,23. 이 프로토콜은 추가 지시 된 연구를 위해 뮤린 결장에서 생존 가능한 MNC의 재현 가능한 강력한 추출을 허용하도록 최적화되어 있으며 결장의 면역학 또는 소장 (수정)의 연구에 자신을 빌려주어야합니다^{24, 25}.

프로토콜

모든 연구는 미국 협회가 정한 수의학적 기준을 충족하는 마이애미 밀러 의과 대학의 기관 동물 관리 및 사용 위원회 (IACUC)에 의해 검토되고 승인된 설치류 연구 프로토콜에 따라 수행되었습니다. 실험실 동물 과학 (AALAS)에 대 한.

1. 솔루션 준비

1. 표 1에 기재된 바와 같이, 결장 완충제, 실리카 계 밀도 분리 매체 100%, 실리카 계 밀도 분리 매체 66%, 실리카 계 밀도 분리 매체 44%, 콜라제나제 E 소화 완충제 및 FACS 버퍼를 준비한다.
   1. 수술 전날 결장 완충을 준비하고 4 °C에서 하룻밤 보관하십시오.
   2. 시술 전날 100% 실리카 계 밀도 분리 매체를 준비하고 4°C에서 하룻밤 동안 보관하고, 해동시 오전에 실온에 두었다.
   3. 실온 100% 실리카 계 밀도 분리 매및 결장 완충액을 사용하여 격리의 아침에 66% 및 44% 실리카 기반 분리 매체를 준비합니다.
   4. 적당량의 클로스트리디움-유래콜라게나아제 E를 측정하고 시술 전에 -20°C에서 하룻밤 동안 보관하였다. 다음 날 아침, 콜라게나아제 소화 완충액을 유도하기 위해 결장 완충액을 적정량에 녹입니다. 콜라게나아제 소화 완충액이 있는 모든 배양물의 경우, 용액을 37°C로 미리 데우다.
2. 프로토콜 단계 전체에 대해 1개의 원심분리기를 20°C에서 유지하고 회전 속도를 859 x g로유지하며, 그라데이션 원심분리를 위해 브레이크가 비활성화(0 감속)됩니다. 세척 단계에 대한 표준 감속과 함께 4 °C 및 회전 속도를 859 x g로설정합니다.

2. 결장 수확

1. CO2 질식을 통해 마우스를 안락사시키고 AALAC 승인 확인 방법.
2. 마우스를 스파인 위치에 놓고 70% 에탄올로 모피에 스프레이합니다. 큰 조직 가위를 사용하여 수직 중간선을 절개하고 손상되지 않은 각막에 노출하십시오.
3. 미세 해부 가위를 사용하여, 각막을 엽니 다. 집게를 사용하여 작은 창자를 한쪽으로 이동하고 내림차순 결장에 노출시면 됩니다. 결장의 직장 부분을 최대한 노출하기 위해 내림차순 결장에서 약간 위로 당깁니다. 골반 깊은 원위 직장을 잘라 해부하고 말단 직장에서 cecal 캡에 하나의 단위로 전체 결장제거.
4. 50 mL 폴리프로필렌 튜브에 20 mL 냉각 결장 완충제에 결장 옮기십시오.

3. 결장 청소

1. 축축한 종이 타월에 결장과 가위 또는 집게의 무딘 끝으로 창자 벽에 가벼운 압력을 가하여 단단한 대변을 추출하십시오.
2. 페트리 접시에 결장과 18G 무딘 채우기 바늘10 mL 주사기를 사용하여 차가운 결장 완충액 10 mL로 용기를 씻어.
3. 결장콜을 축축한 종이 타월로 옮기고 가위의 날카로운 끝으로 장간막과 지방을 제거합니다.
4. 5-10 mL 냉장 콜론 버퍼 교반으로 채워진 페트리 접시에 결장을 놓고 남은 결장 내용물세척합니다. 2-3회 반복합니다.
5. 신선한 차가운 결장 버퍼로 채워진 페트리 접시에 더 근육질의 직장 끝에서 근위 결장 (단일 직사각형 오픈 콜론 조각을 생성)에 세로로 잘라. 기존 용지를 버리고 깨끗한 차가운 콜론 버퍼로 리필하십시오.
6. 페트리 접시에 격렬하게 소용돌이치며 5-10 mL의 차가운 결장 완충제를 각 세척 후 교체하여 소장을 3회 세척합니다.
7. 직사각형 결장 조직을 콜론 버퍼로 적신 종이 타월에 놓고 수평으로 자른 다음 작은 조각 (3mm x 3mm 섹션)으로 자릅니다.
8. 50 mL 폴리 프로필렌 원추형 튜브에 20 mL 냉장 콜론 버퍼에 미세 한 포셉을 사용 하 여 신중 하 게 콜 론 조각을 수집합니다.
9. 결장 단편을 3회 세척하고, 각각 20 mL 결장 완충제에서 세척하고, 튜브를 30s. 각 교반 사이에 격렬하게 소용돌이치면서, 조직 단편이 튜브의 바닥에 정착하도록 한다. 다이너티트 또는 진공은 상월제를 흡인하면서 각 세척 사이의 흡인 과정에서 조직 단편 손실을 방지한다.
   참고: 각 세척 후 튜브를 변경할 필요가 없습니다.

4. 콜라게나아제 소화 1

1. 콜라게나아제 소화 완충제 20 mL를 50 mL 폴리프로필렌 원엽 튜브의 세척된 결장 단편에 첨가합니다.
2. 폐쇄 된 50 mL 튜브를 37 °C에 인큐베이션 궤도 셰이커에 놓고 60 분 동안 2 x g로 설정된 회전 속도를 유지합니다. 필요한 경우 회전 속도를 점진적으로 증가시키면 조직 조각이 튜브 바닥에 정착하지 않도록 합니다.

5. 실리카 기반 분리 매체 그라데이션 준비

1. 20°C(실온) 및 결장 완충액에서 100% 실리카 기반 밀도 분리 매체를 사용하여 66% 및 44% 실리카 기반 밀도 분리 매체를 준비합니다.
2. 실리카 기반 밀도 분리 매체 를 66% 5mL를 3개의 분리된 15mL 폴리프로필렌 튜브각각에 붓습니다. 결장 당 3 개의 튜브를 준비하십시오. 이는 그라데이션 절연 절차의 더 높은 밀도 기반을 형성하며, 그 위에 는 더 낮은 밀도 분리 매체가 겹쳐져 분리 그라데이션을 작성합니다.
3. 사용할 때까지 20°C에서 보관하십시오.

6. 소화 1에서 상급의 컬렉션

1. 25 mL 의 혈청학적 피펫을 사용하여 상량체만 을 수집하고 40 μm 기공 여과 직물 세포 스트레이너를 통해 상급체를 걸러내고 깨끗한 50 mL 폴리프로필렌 원유관에 넣은 후 콜라게나아제 소화 1이 완료된다. 기존 조직 조각을 흡인하지 않도록주의하십시오.
   참고: 튜브에 남아있는 눈에 보이는 조직 조각을 유지합니다. 이들은 두 번째 콜라게나아제 소화를 겪게 됩니다 (단계 8).

7. 담금질 콜라게나아제 소화 완충제

1. 차가운 결장 완충제으로 50 mL 폴리 프로필렌 튜브를 완전히 채웁니다.
   참고: 콜라게나제는 37°C에서 활성; 따라서 차가운 버퍼는이 효소를 비활성화합니다.
2. 튜브를 800 x g에서 4°C에서 5분 동안 원심분리합니다.
   1. 진공 포부를 통해 상급을 폐기하십시오. 신선한 결장 완충액 25 mL로 세포를 씻고 원심 분리기를 800 x g에서 5 분 동안 씻으하십시오.
   2. 신선한 차가운 콜론 버퍼의 1 mL 미만에서 펠릿을 다시 일시 중단합니다.
   3. 50 mL 폴리 프로필렌 원점 튜브를 얼음 위에 놓습니다.

8. 콜라게나아제 소화 2

1. 4단계(소화 1)를 반복하고 나머지 조직 단편을 6.1단계에서 유지하였다.

9. 소화 후 조직 분리 2

1. 18 G 무딘 끝 바늘을 통해 관과 10 mL 주사기 사이 조직 단편을 격렬하게 앞뒤로 플러시합니다.
2. 총 조직 파편이나 파편이 보이지 않는 때까지 계속, 최소 7-8 완전한 통로에 대한이 플러시를 반복합니다.

10. 필터 셀

1. 조직 분리 현탁액을 40 μm-기공 여과 직물 세포 스트레이너를 통해 깨끗한 50 mL 폴리프로필렌 튜브로 전달한다.
2. 여과 직물 세포 스트레이너를 10 mL 냉각 된 콜론 버퍼로 씻어 필터에 감아진 모든 세포를 복구하십시오.

11. 담금질 콜라게나아제 소화

1. 50 mL 폴리 프로필렌 원추형 튜브를 차가운 결장 완충제으로 림에 채웁니다.
   참고: 콜론 버퍼의 온도는 콜라게나제 활성의 담금질을 보장하는 데 중요합니다.
2. 4 °C에서 800 x g에서 5 분 동안 회전하십시오.
3. 진공 포부를 통해 상급을 폐기하십시오.
4. 신선한 차가운 결장완충액 25 mL로 다시 일시 중단한 다음 4 °C에서 원심분리, 800 x g를 5 분 동안 세척하십시오.
5. 진공 포부를 통해 상급을 폐기하십시오.
6. 콜라게나아제 소화 1(단계 7)에서 11.4단계에서 해당 튜브로 재부유된 펠릿을 풀링합니다.
7. 11.4 단계 (세척 및 원심 분리)를 반복합니다.

12. 실리카 기반 밀도 분리 매체 그라데이션 분리

참고: 콜라게나제 활성의 신속한 담금질을 보장하기 위해 가능한 한 빨리 12-18단계를 수행하십시오.

1. 11.7단계에 이어, 콜론당 44% 실리카 계 밀도 분리 매의 총 24 mL에서 각 펠릿을 재중단시켰다.
2. 10 mL의 혈청학적 파이펫을 사용하여 5.2단계(66% 실리카 계 밀도 분리 매체 포함)에서 제조된 3개의 튜브 각각에 12.1단계로부터 의 8 mL의 매체를 천천히 층화한다. 인터페이스의 중단을 방지하기 위해 그라데이션을 계층화하는 동안 44% 밀도 분리 매체의 일정하고 느린 흐름을 유지합니다.
3. 계량 스케일 또는 저울을 사용하여 원심 분리기 버킷 내의 모든 튜브의 균형을 신중하게 조정합니다.
4. 20 °C에서 브레이크없이 원심 분리기에서 859 x g에서 튜브를 20 분 회전시면됩니다. 로터가 튜브를 제거하기 전에 휴식을 취하도록 허용하고 그라데이션 인터페이스에서 세포를 방해하지 않도록 주의하십시오.

13. 그라데이션 인터페이스에서 단핵 셀 수집

1. 그라데이션 인터페이스(5mL 마크 근처)를 시각화하여 일반적으로 1-2mm 두께의 흰색 밴드(MNC 포함)가 있는 경우.
   참고: 백색 밴드가 보일 수도 있습니다. 그러나 MNC는 이 인터페이스에 있으며 그라데이션 인터페이스의 선명도를 흐리게 해야 합니다.
2. 진공 흡입 및 인터페이스에 대한 더 쉬운 파이펫 액세스를 허용하기 위해 상단 그라데이션의 상위 7 mL을 폐기합니다.
3. 연속 수동 흡입과 꾸준한 회전 손목 동작을 사용하여 셀의 인터페이스 층을 깨끗한 50mL 폴리 프로필렌 원점 튜브로 수집합니다. 2 그라데이션 사이의 인터페이스가 명확하고 refractile (셀의 지우기) 때까지 수집합니다.
4. 차가운 FACS 버퍼 50 mL로 수집 튜브를 채웁니다. 4 °C, 800 x g에서 5 분 동안 회전하십시오.
5. 진공 흡인을 통해 상구체를 흡인하고 FACS 버퍼의 1 mL에서 펠릿을 다시 일시 중단합니다.
6. 적절한 죽은 세포 배제 방법을 사용하여 1:2 희석에서 혈세포계의 세포를 계산합니다.
7. FACS 염색 또는 갓 분리된 결장 MNC로 다른 분석으로 진행합니다.

결과

뮤린 결장 질환 모델로 작업할 때, 염증 과정에 관여하는 결장의 MNC, 다중 면역 세포 서브세트를 정량화하고 질적으로 평가할 수 있는 것이 도움이 된다. 이 프로토콜의 적용을 통해 얻은 MNC의 단세포 현탁액은 강력하고 재현 가능한 방식으로 이러한 현상형 특성화를 용이하게 한다. 다양한 실험 설정하에서 이러한 격리 방법의 적용에 대한 원리의 증거로서, 우리는 이 방?...

토론

이 시각적 프로토콜은 라미나 프로피아 림프구(LPL)를 포함하는 결장 단핵 세포의 분리를 위한 잘 용납되는 방법을 기술한다. 이 프로토콜은 염증성 사이토카인과 조직 손상이 회복 된 MNC의 가난한 생존력에 자신을 빌려 심각한 이식 후 마우스 대장염 모델을 평가에 최적화 된 것을 감안할 때, 우리는 이러한 방법이 다른 것으로 번역 될 수 있음을 예상 결장 MNC의 현상학적 분석을 요구하는 응용 프...

자료

Name	Company	Catalog Number	Comments
60 mm Petri DIsh	Thermo Scientific	150288
1x PBS	Corning	21-040-CV
10x PBS	Lonza BioWhittaker	BW17-517Q
10 mL Disposable Serological Pipette	Corning	4100
10 mL Syringe	Becton Dickinson	302995
15 mL Non-Sterile Conical Tubes	TruLine	TR2002
18 G Blunt Needle	Becton Dickinson	305180
25 mL Disposable Serological Pipette	Corning	4250
40 μm pore size Cell Strainer	Corning	352340
50 mL Falcon Tube	Corning	21008-951
Bovine Serum Albumin (BSA)	Sigma	A4503-1KG
Fixation Buffer	Biolegend	420801
E. coli Collagenase E from Clostridium histolyticum	Sigma	C2139
EDTA, 0.5 M Sterile Solution	Amresco	E177-500ML
Fetal Bovine Serum	Thermo /Fisher Scientific -HyCLone	SV30014.03
HEPES	GE Healthcare-HyClone	SH30237.01
Percoll	GE Healthcare-Life Sciences	1708901
RPMI Medium	Corning	17-105-CV
Sodium Azide	VWR Life Science Amresco	97064-646
Trypan Blue	Lonza BioWhittaker	17-942E