EAK 16-II ile FACS Arıtılmış Timik Epitel Hücreleri 3-D Toplama Teşvik / EAKIIH6 Kendi toplanan Hidrojel

Özet

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.

Özet

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.

Giriş

Timus edinilmiş bağışıklık sisteminin işlevi için önemlidir patojen reaktif, kendine dayanıklı T hücrelerinin çeşitli nüfusun oluşturulması için primer lenfoid organıdır. Bu timik stroma sünger benzeri üç boyutlu (3-D) matris boyunca göç, gelişmekte olan timositleri, lenfosit progenitör hücreler olarak kemik iliğinden göç dinamik bir organdır, soy-şartname ve farklılaşma tabi, ve sonunda da göç olgun T hücreleri. bu iyi programlanmış sürecin başarısı büyük ölçüde göç timositlerde ve konut timik epitel hücreleri (Tecs) kurulması ve timus mikroçevresinin bütünlüğünü korumak için gerekli olan timik stroma baskın nüfus arasındaki çapraz konuşma bağlıdır.

anatomik bir konumda ve eşsiz fonksiyon esas alınarak, TECS iki alt ayrılabilir: kortekste Tecs yanıtlayabiliyor olan (cTECs)Kendi kendine MHC (majör histokompatibilite kompleks) seçilmesi olan kişidir T hücreleri (pozitif seçim) ve otoreaktif T hücreleri (negatif seçim) ^1,2 ortadan kaldırmak için gerekli olan medullada Tecs (mTECs) yazılmıştır. Birçok faktör (örneğin, yaşlanma, enfeksiyon, radyasyon, ilaç tedavileri) tehlikeye adaptif bağışıklık sonuçlanan timik epitele geri dönüşü olmayan hasarlara neden olabilir. Çok sayıda girişimlerine rağmen, timus fonksiyonu yeniden nedeniyle timik mikro çoğaltmak zorluk zorlu olmuştur. 2-B ortamında kültürlenmiştir Tecs hızlı thymopoiesis ^3,4 kritik genlerin ekspresyonunu azaltmak ise Özellikle, timik üç boyutlu (3-D) konfigürasyonu, Tecs hayatta kalma ve işlevi için önemlidir.

EAK16-II (AEAEKAKAEAEAKAK) ve C-ucu histidinylated analog EAKIIH6 (AEAEKAKAEAEAKAKHHHHHH), düşük molekül ağırlıklı, deiyonize Su sağlama içinde çözünür olan amfifilik oligopeptitlerdir20 mM NaCI (insan vücut sıvısı normal tuz konsantrasyonunun 154 mM) daha yüksek iyonik güce maruz kaldığı zaman R, β-fibriller oluşturur jelleşme ama geçer. Bu çevre duyarlı özellik 3D yapıları oluşturmak üzere onları çok yönlü yapı taşlarını yapar. kompleksleri, protein ilaçları ve diğer biyomoleküllerin demirlemek için bir adaptör olarak hizmet verebilir (: EAKII-H6 üzerinde His-tag takma mekanizması, hangi anti-His IgG'ler / Fc bağlayıcı rekombinant protein A / G (pA / G αH6) sağlar örneğin hidrojel karma yapısını ^5-8, antikorlar).

Daha önce hidrojel üzerine bağlanan flüoresan etiketli IgG molekülleri kadar 13 gün ⁹ enjeksiyon yerinde muhafaza edilebileceğini göstermiştir. ΑH6 Dahası,: Anti-CD4 IgG'lerin ile sabitlenen pA / G adaptörleri EAK16 II / EAKIIH6 (EAK) hidrojel ilave edildi, CD4 + T hücreleri, spesifik olarak ¹⁰ ele geçirildi. benzer bir teknik kullanılarak, yakın zamanda göstermiştir ki TECS C 3-D-çekiş(: PA / G: αEpCAM αH6) TEC-özel anti-EpCAM antikorları taşıyan adaptör kompleksleri ile EAK hidrojel terfi ould. Çıplak farelerin böbrek kapsülleri altına nakledildiklerinde, EAK hidrojel gömülü TEC kümeleri etkili in vivo ^11,12 işlevsel T hücrelerinin gelişimini destekler.

Burada hızlı ve etkin bir floresan aktive hücre (FACS) ile Tecs arındırmak ve EAK hidrojel sistemi ile 3-D TEC agrega üretmek için bizim yöntemini gösterir.

Protokol

Deneylerde kullanılan tüm hayvanlar Allegheny Sağlık Ağı / Allegheny Şarkıcı Araştırma Enstitüsü Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Kurulu tarafından incelenen ve onaylanan protokol çerçevesinde Allegheny-Singer Araştırma Enstitüsü'nde hayvan tesisine yerleştirilmiştir bulundu.

1. kollagenaz Timüsü özümsemek

1. Hasat timüs bezleri.
   1. Timus bezleri hasat için 3-5 haftalık C57BL6 / J karbondioksit fareler (CO ₂₎ odasına euthanize. Ayrıntılı olarak, 3-5 dakika boyunca _CO2 indüksiyonu altında bölme fareler yerleştirin ve kalp ya da solunum doğrulayarak ölüm teyit etmektedir.
   2. Sırtında karkas yatırın ve% 70 etanol ile vücut ıslak. deri yoluyla karın üzerinde keskin, düz diseksiyon makas ile küçük bir yatay bir kesi yapmak. onun tersyüz böylece her iki ucunda (baş ve bacaklar) deriyi çekin.
   3. diseksiyon makas hemen altında yatay bir kesim olundüşük kaburga ve yanlara diyafram kesti. Bir forseps ile kılıç şeklinde sürecini tutun ve her iki tarafta yukarı geçmeden kaburga orta kesti. timus açıkça görülebilecek şekilde kaburga / sternum yukarı çekin.
      Not: Thymus, doğrudan kalbin üstüne yatıyor 2 lob oluşur ve beyaz saydam renk olduğunu.
   4. yavaşça kepçe ve bağ dokusu ve yıkama çözeltisi içinde transfer kapalı timus lobları çekin kavisli bir forseps kullanarak (Malzeme listesi bakınız).
2. 9 ml RPMI-1640 (Roswell Park Memorial Institute orta 1640), 0.025 mg / ml saflaştınlmış kolajenaz, 10 mM HEPES [4- (2-hidroksietil) -1-piperazinetansülfonik asit] ve 0.2 mg / ml karıştırılarak sindirim çözeltisi hazırlayın 50 ml'lik bir santrifüj tüpü içinde DNase I. kullanılana kadar 37 ° C su banyosu içinde sindirim çözeltisi tutun.
   Not: hazırlanan sindirim solüsyonunun miktarı bir 5 ml polistiren yuvarlık tabanlı birlikte inkübe edilebilir en fazla beş yetişkin fare Thymi için yeterlidiralt tüp.
3. 5-6 ml RPMI-1640 ihtiva eden bir 60 mm doku kültürü çanağı timus aktarın.
4. Lenfositler dışarı akmasına izin vermek, küçük parçalar halinde 28 G insülin şırınga iğnesi (yaklaşık 1 mm ³ kare) ile timus teşrih.
5. cam Pasteur pipeti ile petri olan RPMI-1640 ile timik parçaları durulayın. çanak eğin ve timik fragmanları dibe edelim. Yavaş yavaş aspire ve bir cam pipet kullanarak RPMI-1640 süpernatant atın. Solüsyon daha az opak olana kadar cam pipet ile 4-5 kez 5-6 ml RPMI-1640 ile bu durulama adımı yineleyin.
   Not: Cam pipetler bu aşamada tavsiye edilir, timik fragmanlar timik dokuların aşırı kaybına neden plastik sopa eğilimindedir beri. Prosedürün geri kalanı için, plastik pipet kullanın.
6. Adım 1.5'de tarif edildiği gibi son yıkamadan sonra, süpernatant atılır. 3 mi sindirim çözeltisi ekleyin ve 5 ml'lik yuvarlak dipli bir p haline timus parçaları ve çözeltisiniolystyrene tüp.
7. tüp rotator Tüp 12 rpm'lik bir dönme hızında 6 dakika için 37 ° C de inkübe edilir.
8. kuluçkadan sonra timik fragmanları yerçekimiyle tüpün dibine yerleşmek sağlar. Pasteur pipeti ile süpernatan toplamak ve yıkama solüsyonu 10 ml bir 50 ml'lik santrifüj tüpüne aktarılır. 5 dakika boyunca 300 xg'de santrifüj, supernatant atmak ve 10 ml yıkama solüsyonu hücreleri tekrar süspansiyon. buz üzerinde tutun.
9. Yineleyin yuvarlak alt polistiren tüp 5 ml timik parçaları iki kez 1.6-1.8 adımları. Aynı 50 ml tüp içinde süpernatant havuz.
   Not: Santrifüj, ikinci ve üçüncü yıkama için gerekli değildir.
10. 50 ml santrifüj tüpüne tüp ve transferi herhangi bir geri kalan parçaları parçalamak için son sindirimden sonra, yukarı pipetleyin ve 2 ml plastik pipet serolojik aşağı.
11. Santrifüj 5 dakika boyunca 300 x g'de 50 ml tüp, çamaşır Buffe 10 ml süpernatan, tekrar süspansiyon aspire100 mikron hücre süzgecinden r ve filtre. buz üzerinde tutun.

Kesintili Yoğunluk Gradyan ile TECS 2. zenginleştirilmesi

1. 2.4 mi yoğunluk gradyan ortamı (su içinde iyodiksanol ağ / hac% 60) ve 9.6 ml yıkama solüsyonu karıştırılarak% 21 yoğunluk gradyan çözeltisi hazırlayın.
2. 2.5 ml yıkama tamponunda 5 dakika ve tekrar süspansiyon için 300 xg'de adım 1.11 50 ml toplama tüpü ayrışmış timik hücreleri Santrifüj.
3. Hücre süspansiyonu 20 ml RPMI-1640 ortamı ekleyin.
4. elektronik bir pipet ile 10 ml'lik bir serolojik pipet% 21 yoğunluk gradyan çözeltisi 12 ml doldurun. 50 ml santrifüj borusu içeren hücrelerin alt serolojik pipet ucu yerleştirin ve yoğunluk gradyan çözeltisi yerçekimi ile tüpün dibine drenaj sağlar.
   1. Yavaşça farklı yoğunluktaki iki kat üreten bitirmek için pipetlemeyin yoğunluk gradyan çözüm sınırdışı.
5. 600 x g'de santrifüj foR bir sallanan kepçeli rotor oda sıcaklığında 20 dakika. yavaş düzeyde yavaşlama hızını ayarlayın.
6. Yeni 50 ml tüp üst tabaka ve arayüz aktarın.
   Not: TECS çoğu arayüzü tutulur. Lenfositler Santrifüj işleminden sonra tüpün dibine çöker. Bu hücreler, başka amaçlar için kullanılmak üzere ise, üç kez 20 ml yıkama solüsyonu ile pelet yıkayın. Yıkama tamponu, 10 ml tekrar süspansiyon hücreleri.
7. 4 ° C'de 6 dakika boyunca 400 xg'de adım 2.6 ve santrifüj tüpe 40 ml yıkama solüsyonu ekleyin. Bir pipet ile süpernatant, aspire kaldırmak için.
8. Adım 2.7 açıklandığı gibi yıkama ve aspirasyon 2 kez daha tekrarlayın.
9. yıkama çözeltisi, 2 ml ve yeniden süspanse hemasitometre ile hücre sayımı.

FACS ile 3. Yalıtımlı Tecs

1. Yıkama solüsyonu ve transfer 1x10 ⁶ hücre / 100 ul konsantrasyonunda adım 2.9 hücreleri ayarlayın(Akış sıralayıcı tarafından tavsiye edilen şekilde polipropilen veya polistirenin,) 5 mL'lik yuvarlak dipli bir tüp hücre.
2. 1x10 ⁶ hücre başına 2 ul anti-Fc reseptörü IgG ekleyin ve 10 dakika boyunca 4 ° C'de inkübe edin.
3. (: 150 seyrelti, örnek başına 10 ul 1) ve anti-EpCAM, anti-CD45 ekleyin (1: 100 seyrelti, örnek başına 10 ul) antikorları ve en fazla 20 dakika süreyle 4 ° C'de inkübe edin.
4. 4 ° C'de 6 dakika boyunca 400 x g'de 2 ml yıkama çözeltisi ve santrifüj ile hücreler yıkanır. Bir pipet ile süpernatant aspire.
5. 1 mi 1 x fosfat tamponlu tuzlu su (PBS) içinde tekrar süspansiyon hücreleri.
6. 100 mikron süzgeç süzülür.
7. sıralama enstrüman hücreleri uygulayın. Yan dağınık ışık (SSC) / ileri-dağınık ışık (FSC) paneli (ölü hücreler), ¹³ sıralamak için CD45- EpCAM + için seçilen nüfus ardından kapı üzerinde küçük hücreler hariç lenfosit ve TEC nüfusu seçin.

4. GTEC / EAK Agregalarının eneration

Not: reaktif hazırlama ve laminer kaputun altında karıştırma hücreyi içeren adımları uygulayın.

1. steril bir 1.5 ml mikrosantrifüj tüpü içinde, anti-His-tag IgG 4 ul anti-EpCAM IgG 8 ul ve PA / G 2.6 ul karıştırılarak pA / G Adaptör kompleksleri hazırlamak, ve 5 dakika boyunca oda sıcaklığında inkübe edilir.
2. Yıkama çözeltisi ve pipet düşük buharlaşmalı, 96 gözlü yuvarlak tabanlı doku kültürü plakası, bir oyuk 100 ul 5x10 ⁴ hücre / ml aşama 3,7 kriteri Tecs ayarlayın. hücrelere 14.6 ul pA / G Adaptör kompleksleri ekleyin. 4 ° C'de 20 dakika süreyle sallanan bir platform üzerinde plaka koyun.
3. 200 ul yıkama çözeltisi ile bir kez yıkanır. 6 dakika boyunca 400 x g'de plaka santrifüj. Bir mikropipet ile süpernatant atın.
4. 200 ul% 10 sukroz çözeltisi ile bir kez yıkanır. 6 dakika boyunca 400 x g'de santrifüjleyin. Bir mikropipet ile süpernatant atın.
5. 30 ul 10% s yeniden süspanse hücrelerioyuk başına terile sukroz çözeltisi.
6. EAKIIH6 10 ul (7.5 mg / ml) ilave edin ve oda sıcaklığında 5 dakika inkübe edilir.
7. TEC karışımına EAK16-II 'nin 20 ul (10 mg / ml) eklenir.
8. jelleşme başlatmak için sisteme tam ortam 100 ul ekle. Oda sıcaklığında 15-20 dakika süre ile bir çalkalama platformunda plaka koyun.
9. 37 ° C'de inkübatör içinde plaka koyun ve% 5 _CO2. 2-4 saat sonra, tam bir ortamda bir 100 ul ilave edin.
10. kullanılana kadar her gün orta değiştirin.
    1. Aspire bir mikropipet kullanarak ve yavaşça kuyunun duvarına pipet koyarak önceden ısıtılmış orta 100 ul eklemek jel bozmadan yüzeyden orta 100 ul.

TEC / EAK Agregalarının 5. Karakterizasyonu

1. In vivo TEC / EAK agrega fonksiyonunu incelemek için, bir atimik çıplak böbrek kapsülü altında O / N kültür ve nakli sonrasında TEC / EAK hidrojel toplamakFare, daha önce prosedür ^11,14 tarif kullanarak.
2. 4-6 hafta anti-CD4 bir kokteyli ile nakli ve lekeyi yayınlamak çıplak farelerde, -CD8, -CD45 EDTA içeren, kan toplama tüpüne 50-100 ul kan örnekleri hasadı çevre T hücrelerinin gelişimini izlemek ve -CD3 ¹² antikorları.
3. Tek hücre analiz yazılımı ¹² kullanılarak akış sitometrisi ile çevresel kan lökositleri (FCM) T-lenfositlerin oranı analiz edin.

Sonuçlar

CD45- stromal hücreler ettirecek yoğunluk gradyan ayırma protokolü kullanılarak etkinliğini incelemek için, arayüz ve çökelen lenfosit pelet iki hasat hücreleri, anti-CD45 ve anti-EpCAM antikor ile boyandı. Hem anti-Ulex Europaeus Agglutinin 1 (UEA1) ve anti-MHC Sınıf II antikorlar yanı sıra diğer CTEC ve MTec alt kümeleri tespit etmek boyama kokteyli alındı. Şekil 1'de gösterildiği gibi, rutin TECS 15-20 kat zenginleşme yakın yakalamayı ba?...

Tartışmalar

TECS timus stroma baskın nüfus ve timüs bezlerinin yapısı ve fonksiyonu için temel rolleri oynarken, onlar toplam timik sellülarite sadece yaklaşık 0.1-0.5% temsil etmektedir. Bunlar aynı zamanda, hücre ölümü, yüksek yüzdeleri zaman, yani, tedavi hücre dışı matrisin (ECM) ile ilgili Tecs ayırmak için, kollajenaz sindirimi aşağıdaki koşullar kırılgan hücrelerdir. Onların nadir (~ 200.000 fare timus başına) ve kırılganlık o TECS izole etmek zor bir görev yaptı. TEC izole yüks...

Malzemeler

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