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Method Article
이 프로토콜은 쥐 이종 이식 모델에서 유전자 편집 세포를 포함한 몇 가지 조혈 또는 백혈병 줄기 세포의 대퇴 내 주사를 설명하며, 이를 통해 세포의 빠르고 안전한 이식뿐만 아니라 골수의 연속 분석도 가능합니다.
인간에서 조혈 세포 이식의 복잡성에도 불구하고 연구자들은 일반적으로 생쥐에서 정맥 주사 또는 대퇴 내(IF) 주사를 수행합니다. 쥐 모델에서 이 기술은 이식된 조혈 줄기 및 전구 세포(HSPC)의 파종 효율성을 향상시키기 위해 조정되었습니다. 이 논문은 BM에 존재하는 세포의 연속 특성화를 가능하게 하는 마우스의 IF 주입 및 다음과 같은 골수(BM) 흡인에 대한 자세한 단계별 기술 절차를 설명합니다. 이 방법은 정맥 주사로 생착하기 특히 어려운 세포 수가 적은 귀중한 샘플을 이식할 수 있습니다. 이 절차는 병리학적 분석에 중요한 이종 이식편의 생성을 용이하게 합니다. 말초혈액(PB)에 접근하는 것은 더 쉽지만, PB의 세포 구성은 HSPC의 틈새인 BM을 반영하지 않습니다. 따라서 BM 구획에 대한 접근을 제공하는 절차는 조혈을 연구하는 데 필수적입니다. 여기에 설명된 바와 같이 IF 주입 및 연속 BM 흡인은 마우스를 희생하지 않고 HSPC와 같이 BM에 농축된 세포의 전향적 검색 및 특성화를 가능하게 합니다.
혈액 시스템은 골수(BM)에 있는 조혈모세포(HSC)에 의해 평생 동안 유지됩니다1,2. BM 환경의 역동적인 변화를 연구하기 위해서는 정상 조혈과 악성 조혈의 생물학을 이해하는 것이 중요합니다 3,4. HSC를 인간 BM에 직접 이식하면 말초 혈액(PB) 주입보다 생착력이 높지만, 절차가 복잡하고 감염 위험이 높아 이 방법이 표준 관행의 일부가 되지 못합니다5. 생쥐의 경우, 동물을 희생시키지 않고 BM 접근을 용이하게 하는 절차는 조혈을 연속적으로 모니터링할 수 있는 자원을 제공합니다. 설명된 절차는 이식된 세포의 생착력이 높은 마우스를 생산하고 살아있는 마우스의 BM을 연속 샘플링할 수 있도록 하는 것을 목표로 합니다. 이 논문은 마우스-마우스 동종 이식 모델보다 생산하기가 더 어려운 인간 세포를 생착한 면역결핍 마우스를 사용하여 이종 이식 모델을 생산하는 데 중점을 둘 것입니다. 꼬리 또는 후안와 정맥을 통한 조혈모줄기세포와 전구세포(HSPC)를 이식하는 기존의 경우와 비교했을 때, 이 시술의 장점은 적은 양의 출발 물질로 높은 세포 생착을 할 수 있다는 것입니다.
생쥐의 BM 공동으로의 대퇴 내(IF) 세포 주입은 생체 내인간 HSPC를 연구하는 데 일반적으로 사용되지만, 6,7,8, 이 기술을 설명/촬영하는 공식적인 단계별 절차는 이전에 발표되지 않았습니다. 이 프로토콜은 적은 수의 이식된 세포에서 높은 생착을 가능하게 하고 BM을 연속적으로 샘플링하는 메커니즘을 가능하게 합니다. 또한, 이 방법을 활용하여 BM강에 직접 약물을 주입하는 것이 혈액 질환 치료에 미치는 영향을 분석할 수 있습니다. 여기에 설명된 절차는 마우스를 희생하지 않고 조혈 세포가 있는 BM에 접근하는 데 도움이 됩니다.
이 프로토콜은 BM 포부에 사용되는 기술과 유사하다9. 주요 차이점은 이 논문과 함께 제공되는 비디오 프로토콜은 세포를 골수에 주입하는 안전한 절차를 자세히 설명하는 반면, 이전 논문은 정맥을 통해 세포를 이식한 다음 연속 BM 흡인을 수행했다는 것입니다. 이 프로토콜은 소수의 세포주(그림 1), 정상 제대혈(CB) 유래 HSPC(CD34+)(그림 2) 및 HSC(CD34+CD38-CD45RA-CD90+)(그림 3), 정상 BM 유래 HSPC(CD34+CD38-)(그림 4), 환자 유래 백혈병 줄기세포(CD34+CD38-)(그림 5), CRISPR/Cas9 유전자 편집 정상 CB 유래 HSPC(CD34+) (그림 6) 및 급성 골수성 백혈병(AML)-iPSC(그림 7). 특히 정상적인 제대혈 유래 HSC의 경우 10개의 세포만으로 성공적으로 생착을 할 수 있었습니다. 이 방법은 변형되지 않았거나 유전자 편집된 원발성 인간 급성 골수성 백혈병 또는 CB 세포와 같은 희귀하거나 생성하기 어려운 세포 집단을 대상으로 수행하는 실험에 특히 유용합니다. 또한 이 절차는 다운스트림 실험에 즉시 사용할 수 있는 생착된 세포의 연속 분석을 위한 효율적인 방법을 설명합니다. 귀중한 시료를 낭비하지 않고 IF 주입을 보장하기 위해 이 기술을 공고히 하는 데 도움이 되는 Akaluc 기반 절차10가지 관행도 간략하게 설명했습니다.
6주에서 10주 된 수컷 또는 암컷 NOD. 이 프로토콜에는 Cg-Prkdcscid Il2rgtm1Wjl/SzJ(NSG) 마우스가 사용되었지만 모든 유형의 마우스에 적용할 수 있습니다. 조사는 실험 내용과 마우스의 종류에 따라 다르며, 마우스에 대한 조사 여부는 연구 목적에 따라 다릅니다. 여기에 설명된 모든 동물 절차는 실험실 동물의 관리 및 사용에 대한 지침에 따라 수행되었으며 스탠포드 대학의 실험실 동물 관리에 대한 관리 패널(APLAC #22264)의 승인을 받았습니다. 모든 정상 혈액 세포 집단을 신선하게 분류했습니다. IRB(Institutional Review Board)가 승인한 프로토콜(Stanford IRB, 33818)에 따라 Stanford Medical Center의 환자로부터 사전 동의하에 인간 AML 샘플을 채취했습니다.
1. 세포주, 조혈모세포 및 전구세포(HSPC) 또는 백혈병줄기세포(LSC)의 대퇴내 주사
참고: 이미징 장치로 주입된 세포를 쉽게 분석하기 위해 Akaluc/tdTomato 양성 K562 세포주를 생성하고 AkaLumine-HCl/Akauc을 기질10으로 사용했습니다. 이미징 장비를 사용할 수 없는 경우 렌티바이러스 또는 PiggyBac에 의해 형광 염료로 세포를 라벨링하고 유세포 분석으로 분석할 수 있습니다. 세포 준비의 세부 사항에 관계없이 골수에 투여된 세포가 BM에 안정적으로 진입했음을 증명할 수 있는 방법을 갖는 것이 이 기술을 개선하는 데 중요합니다(그림 1).
2. FACS 분석을 위한 대퇴골의 골수 세포 흡인
참고: 마우스로부터 BM 세포를 흡인하는 절차는 섹션 1에 설명된 방법과 매우 유사하며 일부 이전 문헌 9,11,12에서 배울 수 있습니다. 다음은 BM 주입 프로토콜과 흡인 프로토콜의 몇 가지 차이점에 대한 개요입니다.
이러한 프로토콜 1,14,15,16,17,18,19,20에 따라 각 샘플을 이식하고 이종 이식 마우스 모델을 확립했습니다. 여기서 실험의 목적은 여러 유형의 인간 세포를 사용한 IF 주입과...
쥐 이종 이식 모델은 정상 및 병리학적 인간 조혈을 모두 연구하는 데 중요합니다. BM은 조혈3의 근원입니다. 따라서 혈액 질환을 연구하려면 희귀 인간 줄기 세포를 쥐 BM에 성공적으로 생착해야 합니다. 지금까지 꼬리 정맥, 후안와 정맥, IF 주입 등의 이식 방법이 보고되고 있으며, 이러한 방법 중 어느 것이라도 이식된 세포를 생착할 수 있는 것으로 알?...
R.M.은 Kodikaz Therapeutic Solutions, Orbital Therapeutics 및 858 Therapeutics의 자문 위원회에 소속되어 있으며 Gilead Sciences에 라이선스를 부여한 CD47 암 면역 요법과 관련된 여러 특허의 발명자입니다. R.M.은 Pheast Therapeutics, MyeloGene 및 Orbital Therapeutics의 공동 창립자이자 지분 보유자입니다.
수년 동안 도움, 지원, 격려 및 영감을 주신 Majeti 연구소의 모든 구성원에게 감사드립니다. Stanford Stem Cell Institute의 유세포 분석 코어, 제대혈 연구를 위한 Binns 프로그램 및 샘플을 기증한 환자에게 감사드립니다. 인간 샘플의 경우, 정상 기증자, 인간 골수 및 말초 혈액 세포를 AllCells 또는 Stanford Blood Center에서 신선하게 채취했습니다. pBac-AkaLuc-tdTomato 플라스미드를 기증해 주신 스탠포드 대학의 Nakauchi 연구실에 감사드립니다. 무엇보다도 생쥐를 돌봐주시는 스탠포드 수의과대학의 수의사와 동물관리사 여러분께 감사의 말씀을 드립니다. 특히 동물센터의 책임자인 마이크 알바레스(Mike Alvares)는 쥐를 매우 철저하게 관리해 왔기 때문에 그가 없었다면 우리의 연구는 불가능했을 것이라고 해도 과언이 아닙니다.
이 연구는 NIH 보조금 1R01HL142637 및 1R01CA251331, Stanford Ludwig Center for Cancer Stem Cell Research and Medicine, The Leukemia & Lymphoma Society, The Mark Foundation for Cancer Research 및 The Paul G. Allen Frontiers Group을 통한 Blood Cancer Discoveries Grant 프로그램의 지원을 받았습니다. Y.N.은 나카야마 인간 과학 재단(Nakayama Foundation for Human Science)과 스탠포드 대학교 의과대학 학장의 박사후 연구원(Postdoctoral Fellowship)의 지원을 받았습니다. A.E.는 NCI의 수상 F32CA250304, 스탠포드의 고급 레지던트 교육 프로그램, 미국 혈액학 학회 학자상의 지원을 받았습니다.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
1/2 mL Syringe, 27 G | BD | 305620 | https://www.bd.com/en-ca/offerings/capabilities/bd-luer-lok-syringe-with-attached-needle/305620 |
ACK Lysing Buffer | Qualoty Biological | 118-156-101CS | https://www.qualitybiological.com/product/ack-lysing-buffer/ |
Biological Irradiator | Kimtron | IC-250 | https://www.kimtron.com/ic-250 |
Chlorhexidine | Nolvasan | NDC 54771-8701-1 | https://www.zoetisus.com/products/petcare/nolvasan-skin-and-wound-cleanser |
Ethyl alcohol, proof 190 | Gold Shield | https://goldsd.com/line-card/ | |
FACSCanto II | (Becton Dickinson and Company (BD), Franklin Lakes, NJ, USA | ||
Fetal Bovine Serum (FBS) | Omega Scientific | FB-01 | https://www.omegascientific.com/product/fetal-bovine-serum-usda-certified/ |
Flow cytometer, AriaII | Beckton Dickinson (BD) | cell sorting | |
IMDM | Gibco | 12440053 | https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/12440053 |
Isoflurane, USP | Dechra | NDC 17033-094-25 | https://www.dechra-us.com/our-products/us/companion-animal/dog/prescription/isoflurane-usp-inhalation-anesthetic |
NOD.Cg-Prkdcscid Il2rgtm1Wjl/SzJ (NSG) mice | Jackson Laboratory, Bar Harbor, ME, USA | Strain #:005557 | Six- to ten-week-old male or female |
Ophthalmic ointment, USP | Bausch Lomb | NDC 24208-780-55 | https://www.bausch.com/contentassets/2914df881e4344a 7a202cc5a0673c977/neomycin-and-polymyxin-b-sulfates-gramicidin-ophthalmic-solution.pdf |
OstiFen Injection (Caprofen) | VetOne | NDC 13985-748-20 | http://vetone.net/Default/CatHeaderPage?id=9534ccca-eac5-4d68-8ad8-46436067587b |
PBS, pH 7.4 | Homemade | ||
Penicillin-Streptomycin | Gibco | 15140122 | https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/15140122 |
Povidone-iodine | Betadine | NDC 67618-155-16 | https://www.betadine.com/veterinary-surgical-scrub-and-solution/ |
TokeOni (in the U.S.) | Sigma-Aldrich | 808350-5MG | AkaLumine-HCl/Akaluc; https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/aldrich/808350 |
UltraPure 0.5 M EDTA, pH 8.0 | Invitrogen | 15575020 | https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/15575020 |
Engraftment antibody panel (in vivo, mouse bone marrow) | |||
Antigen | Dilution | ||
Antigen: Anti-human CD45 Fluorophore: V450 Clone: HI30 | BD Biosciences | 560367 | 1:25 |
Antigen: Anti-mouse CD45.1 Fluorophore: PE-Cy7 Clone: A20 | eBioscience | 25-0453-81 | 1:50 |
Antigen:Anti-mouse TER-119 Fluorophore: PE-Cy5 Clone: TER-119 | eBioscience | 15-5921-83 | 1:100 |
Antigen:Anti-human CD3 Fluorophore: APC-Cy7 Clone: SK7 | BD Biosciences | 341090 | 1:12.5 |
Antigen:Anti-human CD19 Fluorophore: APC Clone: HIB19 | BD Biosciences | 555415 | 1:25 |
Antigen:Anti-human CD33 Fluorophore: PE Clone: WM53 | BD Biosciences | 555450 | 1:25 |
Live/Dead staining | Conc. | ||
PI | Invitrogen | 1 μg/mL | |
Compensation beads | |||
Negative control | BD Biosciences | See instruction for details | |
Anti-mouse Ig, κ | BD Biosciences | See instruction for details |
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