É necessária uma assinatura da JoVE para visualizar este conteúdo. Faça login ou comece sua avaliação gratuita.
Method Article
Usamos a coloração de proliferação celular para identificar células quiescentes no modelo de leucemia linfoblástica aguda T de peixe-zebra. A coloração é retida em células que não se dividem e reduzida durante a proliferação celular, permitindo a seleção de células dormentes para interrogação posterior. Este protocolo fornece uma ferramenta funcional para estudar a auto-renovação no contexto da quiescência celular.
A quiescência celular é um estado de parada de crescimento ou proliferação lenta que é descrito em células-tronco normais e cancerígenas (CSCs). A quiescência pode proteger as CSCs de drogas quimioterápicas antiproliferativas. Em modelos de camundongos com xenoenxerto derivado de pacientes (PDX) de leucemia linfoblástica aguda de células T (T-ALL), as células quiescentes estão associadas à resistência ao tratamento e à estaminalidade. Os corantes de proliferação celular são ferramentas populares para o rastreamento da divisão celular. O corante fluorescente é covalentemente ancorado em grupos amina na membrana e macromoléculas dentro da célula. Isso permite o rastreamento de células marcadas para até 10 divisões, que podem ser resolvidas por citometria de fluxo.
Em última análise, as células com as maiores taxas de proliferação terão baixa retenção de corante, pois serão diluídas a cada divisão celular, enquanto as células dormentes e de divisão mais lenta terão a maior retenção. O uso de corantes de proliferação celular para isolar células dormentes foi otimizado e descrito em modelos de camundongos T-ALL. Complementar aos modelos de camundongos existentes, o modelo T-ALL de peixe-zebra derivado de rag2: Myc fornece um excelente local para interrogar a auto-renovação em T-ALL devido à alta frequência de células-tronco leucêmicas (LSCs) e à conveniência do peixe-zebra para experimentos de transplante em larga escala.
Aqui, descrevemos o fluxo de trabalho para a coloração de células T-ALL de peixe-zebra com um corante de proliferação celular, otimizando a concentração do corante para células de peixe-zebra, passando células coradas com sucesso in vivo e a coleta de células com níveis variados de retenção de corante por classificação de células vivas de animais transplantados. Dada a ausência de fabricantes de superfície celular bem estabelecidos para LSCs em T-ALL, essa abordagem fornece um meio funcional para interrogar células quiescentes in vivo. Para resultados representativos, descrevemos a eficiência do enxerto e a frequência de LSC de células de alta e baixa retenção de corante. Este método pode ajudar a investigar propriedades adicionais de células quiescentes, incluindo resposta a medicamentos, perfis transcricionais e morfologia.
As células-tronco adultas são responsáveis pela regeneração de tipos celulares diferenciados em um determinado órgão e estão predominantemente presentes em um estado dormente e sem divisão 1,2. Por exemplo, as células-tronco hematopoiéticas (HSCs), que mantêm o sangue, permanecem em grande parte quiescentes, e apenas uma pequena fração entra no ciclo celular para se auto-renovar ou se diferenciar para gerar componentes sanguíneos maduros3. Da mesma forma, nos cânceres, uma subpopulação rara de células chamadas células-tronco cancerígenas (CSCs) possui a capacidade de autorrenovação e é responsável pela manutenção a longo prazo da malignidade4. As células-tronco cancerígenas existem in vivo em um estado de quiescência ou crescimento lento, o que pode permitir que elas escapem dos tratamentos antiproliferativos contra o câncer5, evitem a depuração pelo sistema imunológico6, reduzam o estresse oxidativo e melhorem suas vias de reparo do DNA7. Mesmo um baixo número de CSCs deixadas para trás após o tratamento pode potencialmente repovoar o tumor, resultando na recaída do paciente8. Assim, a compreensão da quiescência celular é uma grande promessa para a identificação de vulnerabilidades potenciais das CSCs e o desenvolvimento de novas maneiras de direcioná-las.
Corantes de proliferação celular, como a coloração de éster carboxifluoresceína succinimidil (CFSE) e seus derivados, são comumente usados para rastrear a frequência das divisões celulares9. O corante permeia a membrana celular e, uma vez dentro da célula, sofre ativação por esterases intracelulares em um produto fluorescente. O composto fluorescente resultante é retido dentro da célula através das ligações amida covalentes formadas entre a fração succinimidil e os grupos funcionais amina das proteínas intracelulares10. Com cada divisão celular, o composto fluorescente é dividido igualmente entre as duas células resultantes, causando uma diluição de sinal dupla. Este corante permite a detecção de até 10 divisões celulares por meio da análise de citometria de fluxo11.
Essa abordagem foi utilizada anteriormente para enriquecer populações de CSC in vitro, identificando populações de células de ciclo lento com alta retenção do corante11,12. Na LLA-T, o CFSE tem sido usado para rastrear o crescimento tumoral in vivo em xenoenxertos derivados de pacientes em camundongos. Após a marcação celular e três semanas de transplante, a análise de citometria de fluxo mostrou uma população rara de células que ainda retinham a fluorescência do CFSE. Essa população foi associada a stemness, resistência ao tratamento e alta semelhança com células causadoras de recidiva em pacientes13. Assim, este corante fornece uma ferramenta útil para o estudo dos fenótipos de células-tronco de leucemia (LSC) em T-ALL.
O objetivo do trabalho é estender a aplicação do corante de proliferação celular para estudar a quiescência in vivo usando um modelo T-ALL de peixe-zebra. Em particular, o modeloT-ALL de peixe-zebra acionado por rag2: Myc fornece um excelente local para o estudo da auto-renovação devido à alta frequência de LSCs em comparação com modelos de camundongos e doenças humanas15. Além disso, o uso de peixe-zebra permite estudos de transplante em larga escala, que podem ser feitos a um custo muito menor de cuidados e manutenção em comparação com seus equivalentes de camundongos16. O peixe-zebra também é excelente para aplicações de imagem ao vivo, pois as células tumorais marcadas com fluorescência podem ser facilmente visualizadas usando um microscópio de fluorescência simples para estimar a taxa de desenvolvimento do tumor16.
Neste protocolo, descrevemos o fluxo de trabalho para coloração de células T-ALL de peixe-zebra com corante de proliferação celular seguido de propagação in vivo de células coradas em peixe-zebra CG1 singênico. Após o desenvolvimento da leucemia, descrevemos a classificação das células que retiveram o corante e seu uso para um experimento de transplante de diluição limitante subsequente para quantificar as taxas de auto-renovação do LSC. Este protocolo pode ser estendido para aplicações adicionais, incluindo triagem de drogas in vivo de compostos potenciais para o direcionamento de LSCs quiescentes. Além disso, as células coletadas podem ser usadas para diferentes análises a jusante, como perfil transcriptômico, proteômica e metabolômica, oferecendo insights exclusivos sobre o comportamento de LSCs quiescentes em T-ALL.
Neste protocolo, estamos usando células T-ALL de peixe-zebra marcadas com GFP que foram geradas anteriormente na cepa CG1 e, portanto, podem ser injetadas diretamente no peixe-zebra CG1 singênico do receptor15. Resumidamente, a leucemia foi gerada por microinjeção de DNA de rag2:Myc e rag2:GFP em embriões de peixe-zebra CG1 de célula única. Os animais foram monitorados quanto ao desenvolvimento de leucemia a partir de 3 semanas após a injeção, usando microscopia de fluorescência. As células de leucemia GFP-positivas foram isoladas com FACS e transplantadas em série no peixe-zebra receptor CG1 para gerar clones com alta frequência de LSC. Os detalhes de todo o protocolo são descritos por Blackburn et al.15.
Alternativamente, a LLA-T primária derivada de rag2:Myc pode ser gerada por microinjeção de DNA de embriões de peixe-zebra17. A microinjeção de DNA de rag2:Myc com um repórter fluorescente acionado por rag2, como GFP, pode resultar no desenvolvimento de células B, células T e LLA18 mista. Os clones de leucemia utilizados neste protocolo foram previamente verificados como T-ALL15. Todos os procedimentos experimentais envolvendo peixe-zebra foram revisados e aprovados pelo Comitê Institucional de Cuidados e Uso de Animais da Universidade de Kentucky, protocolo 2019-3399.
1. Propagação de células T-ALL de peixe-zebra in vivo
2. Colheita de células de leucemia marcadas com fluorescência
3. Otimização da concentração do corante de proliferação celular (CellTrace Far Red) para coloração e viabilidade celular do peixe-zebra
NOTA: Para este protocolo, e uma vez que as células tumorais são marcadas com GFP, usamos um corante de proliferação de glóbulos vermelhos distantes (CellTrace Far Red) para evitar sobreposição espectral, que será referido como CT-FR.
4. Propagação de células de peixe-zebra T-ALL coradas com CT-FR in vivo
5. Preparação para a classificação de células T-ALL de peixe-zebra coradas com CT-FR
6. Classificação
NOTA: Mantenha todos os tubos e a placa doadora no gelo o tempo todo, exceto quando usados para triagem.
7. Transplante de células classificadas na diluição limitante e no rastreamento do início do tumor
8. Determinação da frequência de células-tronco leucêmicas
Figura 1: Fluxo de trabalho para o uso da coloração de rastreamento celular para isolar células quiescentes no modelo T-ALL de peixe-zebra. Ilustração esquemática da coloração de células T-ALL de peixe-zebra com a coloração de proliferação celular, propagação em um peixe-zebra CG1 (painel superior) e classificação de células com base na retenção da coloração de proliferação celular (painel do meio). As células coletadas foram usadas para um ensaio de diluição limitante para determinar a frequência de LSCs (painel inferior). Abreviaturas: LLA-T = leucemia linfoblástica aguda de células T; LSCs = células-tronco leucêmicas; CT-FR = CellTrace Vermelho Distante; FITC = isotiocianato de fluoresceína; PE = ficoeritrina. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Seguimos o protocolo descrito acima para classificar as células que retiveram o corante de proliferação celular, CT-FR, e as usamos para um ensaio de diluição limitante (LDA) para estimar a frequência de LSC nas populações CT-FR High e CT-FR Low. Para definir o gating para o experimento de citometria de fluxo, usamos um controle sem fluoróforo (sem cor), além de controles de cor única (Figura 2A). Esses quadrantes foram usados par...
Os LSCs são conhecidos por serem resistentes aos tratamentos convencionais de quimioterapia antiproliferativa, e encontrar terapias direcionadas contra essas células é uma grande promessa na redução da ocorrência de recidiva e na melhoria do prognóstico do paciente20. Pesquisas anteriores descreveram o uso de colorações de proliferação de células fluorescentes para identificar uma pequena população de células quiescentes associadas à resistência a...
Os autores não têm conflitos de interesse a divulgar.
O financiamento para esta pesquisa foi fornecido pelo Instituto Nacional do Câncer (R37CA227656 ao JSB). Esta pesquisa também foi apoiada pelos Recursos Compartilhados de Citometria de Fluxo e Monitoramento Imunológico do Centro de Câncer Markey da Universidade de Kentucky (P30CA177558).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
26 G/2” micro-syringe | Hamilton | 87930 | NA |
35 µm filter cap FACS tubes | Falcon | 352235 | NA |
40 µm cell strainer | CELLTREAT | 229482 | NA |
96-well skirted PCR plate | Thermo Fisher Scientific | AB0800 | NA |
Cell sorter | Sony Biotechnology | SY3200 | NA |
CellTrace Far Red | Thermo Fisher Scientific | C34564 | NA |
Conical tubes | VWR | 10026-078 | NA |
DAPI | Thermo Fisher Scientific | 62248 | NA |
DMSO | Sigma-Aldrich | D4818 | NA |
Dulbecco'sPhosphate-buffered saline (PBS) | Caisson Labs | 22110001 | NA |
Epifluorescence stereo microscope | Nikon | SMZ25 | NA |
Fetal Bovine Serum (FBS) | Sigma-Aldrich | 12306C | NA |
Fish system water | N/A | N/A | 0.03-0.05% salinity, pH 6.5-8, buffered with sodium bicarbonate |
Microcentrifuge tubes | Thermo Fisher Scientific | C2171 | NA |
MS-222 | Pentaire | TRS-1 | tricaine mesylate, an anesthetic |
Petri dishes | Corning | 07-202-011 | NA |
Razor blades | American Line | 66-0089 | NA |
Trypan Blue | Thermo Fisher Scientific | T10282 | NA |
Solicitar permissão para reutilizar o texto ou figuras deste artigo JoVE
Solicitar PermissãoThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. Todos os direitos reservados