Name: identification and isolation of burst-forming unit and colony-forming unit erythroid progenitors from mouse tissue by flow cytometry
Uploaded: 2022-11-04T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Identification and Isolation of Burst-Forming Unit and Colony-Forming Unit Erythroid Progenitors from Mouse Tissue by Flow Cytometry at JoVE.com

Diese Arbeit wird durch die NIH-Zuschüsse R01DK130498, R01DK120639 und R01HL141402 unterstützt

Alle Experimente wurden in Übereinstimmung mit den Tierprotokollen A-1586 durchgeführt und 202200017 vom Institutional Animal Care and Use Committee der Chan Medical School der University of Massachusetts genehmigt.
ANMERKUNG: Hier werden zwei Protokolle beschrieben: Erstens die durchflusszytometrische Analyse (Abschnitt 1), gefolgt von Protokollanpassungen für die durchflusszytometrische Sortierung (Abschnitt 2). Das folgende Protokoll verwendet ein Durchflusszytometer/-sortiergerät mit 1...

<ol>
	<li>Tusi, B. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Population+snapshots+predict+early+haematopoietic+and+erythroid+hierarchies.">Population snapshots predict early haematopoietic and erythroid hierarchies.</a> Nature. 555 (7694), 54-60 (2018).</li><li>Socolovsky, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+role+of+specialized+cell+cycles+during+erythroid+lineage+development:+Insights+from+single-cell+RNA+sequencing.">The role of specialized cell cycles during erythroid lineage development: Insights from single-cell RNA sequencing.</a> International Journal of Hematology. 116 (2), 163-173 (2022).</li><li>Hwang, Y., Hidalgo, D., Socolovsky, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+shifting+shape+and+functional+specializations+of+the+cell+cycle+during+lineage+development.">The shifting shape and functional specializations of the cell cycle during lineage development.</a> WIREs Mechanisms of Disease. 13 (2), 1504 (2021).</li><li>Axelrad, A. A., McLeod, D. L., Shreeve, M. M., Heath, D. S., Robinson, W. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Properties+of+Cells+that+Produce+Erythrocytic+Colonies+In+Vitro.">Properties of Cells that Produce Erythrocytic Colonies In Vitro.</a> Hemopoiesis in Culture. , (1974).</li><li>Heath, D. S., Axelrad, A. A., McLeod, D. L., Shreeve, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Separation+of+the+erythropoietin-responsive+progenitors+BFU-E+and+CFU-E+in+mouse+bone+marrow+by+unit+gravity+sedimentation.">Separation of the erythropoietin-responsive progenitors BFU-E and CFU-E in mouse bone marrow by unit gravity sedimentation.</a> Blood. 47 (5), 777-792 (1976).</li><li>Iscove, N. N., Sieber, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Erythroid+progenitors+in+mouse+bone+marrow+detected+by+macroscopic+colony+formation+in+culture.">Erythroid progenitors in mouse bone marrow detected by macroscopic colony formation in culture.</a> Experimental Hematology. 3 (1), 32-43 (1975).</li><li>Gregory, C. J., McCulloch, E. A., Till, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Erythropoietic+progenitors+capable+of+colony+formation+in+culture:+State+of+differentiation.">Erythropoietic progenitors capable of colony formation in culture: State of differentiation.</a> Journal of Cell Physiology. 81 (3), 411-420 (1973).</li><li>Gregory, C. J., Tepperman, A. D., McCulloch, E. A., Till, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Erythropoietic+progenitors+capable+of+colony+formation+in+culture:+Response+of+normal+and+genetically+anemic+W-W-V+mice+to+manipulations+of+the+erythron.">Erythropoietic progenitors capable of colony formation in culture: Response of normal and genetically anemic W-W-V mice to manipulations of the erythron.</a> Journal of Cell Physiology. 84 (1), 1-12 (1974).</li><li>Gregory, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Erythropoietin+sensitivity+as+a+differentiation+marker+in+the+hemopoietic+system:+studies+of+three+erythropoietic+colony+responses+in+culture.">Erythropoietin sensitivity as a differentiation marker in the hemopoietic system: studies of three erythropoietic colony responses in culture.</a> Journal of Cell Physiology. 89 (2), 289-301 (1976).</li><li>Pop, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+key+commitment+step+in+erythropoiesis+is+synchronized+with+the+cell+cycle+clock+through+mutual+inhibition+between+PU.1+and+S-phase+progression.">A key commitment step in erythropoiesis is synchronized with the cell cycle clock through mutual inhibition between PU.1 and S-phase progression.</a> PLoS Biology. 8 (9), 1000484 (2010).</li><li>Koulnis, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Identification+and+analysis+of+mouse+erythroid+progenitors+using+the+CD71/TER119+flow-cytometric+assay.">Identification and analysis of mouse erythroid progenitors using the CD71/TER119 flow-cytometric assay.</a> Journal of Visualized Experiments. (54), e2809 (2011).</li><li>Liu, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Suppression+of+Fas-FasL+coexpression+by+erythropoietin+mediates+erythroblast+expansion+during+the+erythropoietic+stress+response+in+vivo.">Suppression of Fas-FasL coexpression by erythropoietin mediates erythroblast expansion during the erythropoietic stress response in vivo.</a> Blood. 108 (1), 123-133 (2006).</li><li>Socolovsky, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ineffective+erythropoiesis+in+Stat5a(-/-)5b(-/-)+mice+due+to+decreased+survival+of+early+erythroblasts.">Ineffective erythropoiesis in Stat5a(-/-)5b(-/-) mice due to decreased survival of early erythroblasts.</a> Blood. 98 (12), 3261-3273 (2001).</li><li>Chen, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Resolving+the+distinct+stages+in+erythroid+differentiation+based+on+dynamic+changes+in+membrane+protein+expression+during+erythropoiesis.">Resolving the distinct stages in erythroid differentiation based on dynamic changes in membrane protein expression during erythropoiesis.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 106 (41), 17413-17418 (2009).</li><li>Hwang, Y., Hidalgo, D., Socolovsky, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+shifting+shape+and+functional+specializations+of+the+cell+cycle+during+lineage+development.">The shifting shape and functional specializations of the cell cycle during lineage development.</a> WIREs Mechanisms of Disease. 13 (2), 1504 (2020).</li><li>Hidalgo, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=EpoR+stimulates+rapid+cycling+and+larger+red+cells+during+mouse+and+human+erythropoiesis.">EpoR stimulates rapid cycling and larger red cells during mouse and human erythropoiesis.</a> Nature Communications. 12 (1), 7334 (2021).</li><li>Porpiglia, E., Hidalgo, D., Koulnis, M., Tzafriri, A. R., Socolovsky, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stat5+signaling+specifies+basal+versus+stress+erythropoietic+responses+through+distinct+binary+and+graded+dynamic+modalities.">Stat5 signaling specifies basal versus stress erythropoietic responses through distinct binary and graded dynamic modalities.</a> PLoS Biology. 10 (8), 1001383 (2012).</li><li>Koulnis, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Contrasting+dynamic+responses+in+vivo+of+the+Bcl-xL+and+Bim+erythropoietic+survival+pathways.">Contrasting dynamic responses in vivo of the Bcl-xL and Bim erythropoietic survival pathways.</a> Blood. 119 (5), 1228-1239 (2012).</li><li>Shearstone, J. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Global+DNA+demethylation+during+mouse+erythropoiesis+in+vivo.">Global DNA demethylation during mouse erythropoiesis in vivo.</a> Science. 334 (6057), 799-802 (2011).</li><li>Koulnis, M., Liu, Y., Hallstrom, K., Socolovsky, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Negative+autoregulation+by+Fas+stabilizes+adult+erythropoiesis+and+accelerates+its+stress+response.">Negative autoregulation by Fas stabilizes adult erythropoiesis and accelerates its stress response.</a> PLoS One. 6 (7), 21192 (2011).</li><li>Pronk, C. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Elucidation+of+the+phenotypic,+functional,+and+molecular+topography+of+a+myeloerythroid+progenitor+cell+hierarchy.">Elucidation of the phenotypic, functional, and molecular topography of a myeloerythroid progenitor cell hierarchy.</a> Cell Stem Cell. 1 (4), 428-442 (2007).</li><li>Dolznig, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Expansion+and+differentiation+of+immature+mouse+and+human+hematopoietic+progenitors.">Expansion and differentiation of immature mouse and human hematopoietic progenitors.</a> Methods in Molecular Medicine. 105, 323-344 (2005).</li><li>Li, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isolation+and+transcriptome+analyses+of+human+erythroid+progenitors:+BFU-E+and+CFU-E.">Isolation and transcriptome analyses of human erythroid progenitors: BFU-E and CFU-E.</a> Blood. 124 (24), 3636-3645 (2014).</li><li>Zhang, J., Socolovsky, M., Gross, A. W., Lodish, H. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+of+Ras+signaling+in+erythroid+differentiation+of+mouse+fetal+liver+cells:+Functional+analysis+by+a+flow+cytometry-based+novel+culture+system.">Role of Ras signaling in erythroid differentiation of mouse fetal liver cells: Functional analysis by a flow cytometry-based novel culture system.</a> Blood. 102 (12), 3938-3946 (2003).</li><li>Flygare, J., Rayon Estrada, V., Shin, C., Gupta, S., Lodish, H. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=HIF1alpha+synergizes+with+glucocorticoids+to+promote+BFU-E+progenitor+self-renewal.">HIF1alpha synergizes with glucocorticoids to promote BFU-E progenitor self-renewal.</a> Blood. 117 (12), 3435-3444 (2011).</li><li>Pronk, C. J., Attema, J., Rossi, D. J., Sigvardsson, M., Bryder, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deciphering+developmental+stages+of+adult+myelopoiesis.">Deciphering developmental stages of adult myelopoiesis.</a> Cell Cycle. 7 (6), 706-713 (2008).</li><li>Khoramian Tusi, B., Socolovsky, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-throughput+single-cell+fate+potential+assay+of+murine+hematopoietic+progenitors+in+vitro.">High-throughput single-cell fate potential assay of murine hematopoietic progenitors in vitro.</a> Experimental Hematology. 60, 21-29 (2018).</li><li>Erslev, A. J., Caro, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Erythropoietin+titers+in+response+to+anemia+or+hypoxia.">Erythropoietin titers in response to anemia or hypoxia.</a> Blood Cells. 13 (1-2), 207-216 (1987).</li><li>Koury, M. J., Bondurant, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+molecular+mechanism+of+erythropoietin+action.">The molecular mechanism of erythropoietin action.</a> European Journal of Biochemistry. 210 (3), 649-663 (1992).</li></ol>

Die Fähigkeit, BFU-e- und CFU-e-Vorläufer prospektiv direkt aus frischem Gewebe mit hoher Reinheit zu isolieren, war den Forschern bisher entgangen. Unser neuartiger Ansatz, der mit scRNAseq und Zellschicksalstests 1,27 validiert wurde, bietet nun die Werkzeuge dafür.
Es gibt eine Reihe von Schlüsselpunkten für die erfolgreiche Ausführung sowohl der Sortier- als auch der Analyseprotokolle. Zuerst müssen die Zellen bei 900 x ...

Die Erythropoese kann in zwei Hauptphasen unterteilt werden: frühe Erythropoese und erythroide terminale Differenzierung (Abbildung 1)1,2,3. Bei der frühen Erythropoese binden sich hämatopoetische Stammzellen an die erythroide Linie und führen zu frühen erythroiden Vorläuferzellen, die erstmals in den 1970er Jahren aufgrund ihres koloniebildenden Potenzials im halbfesten Medium 4,5,6,7,8,9 identifiziert wurden . Im Großen und Ganzen werden erythroide Vorläuferzellen in zwei Kategorien unterteilt: frühere Vorläufer, die jeweils zu einem "Burst" (einem großen Aggregat kleinerer erythroider Zellverbände) führen, der als "burst-bildende Einheit Erythroid" oder BFU-e 4,5,6 bezeichnet wird; und ihre Nachkommen, die jeweils einen einzelnen, kleinen erythroiden Zellhaufen oder eine Kolonie bilden, die als "koloniebildende Einheit Erythroid" oder CFU-e 7,8,9 bezeichnet wird. BFU-e und CFU-e exprimieren noch keine terminalen erythroiden Gene und sind morphologisch nicht erkennbar. Nach einer Reihe von Selbsterneuerungs- oder Expansionszellteilungen durchläuft die CFU-e einen Transkriptionsschalter, bei dem erythroide Gene wie Globine induziert werden, wodurch sie in eine erythroide terminale Differenzierung (ETD) übergeht1,10. Während der ETD durchlaufen Erythroblasten drei bis fünf reifende Zellteilungen, bevor sie zu Retikulozyten enukleieren, die zu roten Blutkörperchen heranreifen.
Erythroblasten während der terminalen Differenzierung wurden ursprünglich aufgrund ihrer Morphologie in Proerythroblasten, basophile, polychromatische und orthochromatische eingeteilt. Das Aufkommen der Durchflusszytometrie ermöglichte ihre prospektive Sortierung und Isolierung basierend auf der Zellgröße (gemessen durch Vorwärtsstreuung, FSC) und zwei Zelloberflächenmarkern, CD71 und Ter11911,12,13 (Abbildung 1). Dieser und ähnliche durchflusszytometrische Ansätze 14 haben die Untersuchung der molekularen und zellulären Aspekte der ETD revolutioniert und ermöglichen eine entwicklungsstadienspezifische Analyse von Erythroblasten in vivo und in vitro 10,15,16,17,18,19,20. Der CD71/Ter119-Ansatz wird heute routinemäßig in der Analyse von erythroiden Vorstufen eingesetzt.
Bis vor kurzem war ein ähnlicher, zugänglicher durchflusszytometrischer Ansatz für die direkte, hochreine prospektive Isolierung von CFU-e und BFU-e aus Mausgewebe den Forschern entgangen. Stattdessen haben die Forscher durchflusszytometrische Strategien verwendet, die nur einen Bruchteil dieser Vorläuferzellen isolieren, oft in Gegenwart von nicht-erythroiden Zellen, die innerhalb derselben durchflusszytometrischen Untergruppen co-reinigen21. Folglich beschränkte sich die Untersuchung von BFU-e und CFU-e auf In-vitro-Differenzierungssysteme, die BFU-e und CFU-e von früheren Vorläuferzellen des Knochenmarks ableiten und amplifizieren. Es ist dann möglich, durchflusszytometrische Strategien anzuwenden, die CFU-e von BFU-e in diesen erythroid-mit Vorläuferzellen angereicherten Kulturen unterscheiden22,23. Ein alternativer Ansatz verwendet fetale CFU-e und BFU-e, die in der Mitte der Schwangerschaft stark mit der Ter119-negativen Fraktion der fetalen Leber der Maus angereichert sind 10,24,25. Keiner dieser Ansätze erlaubt es jedoch, adulte BFU-e und CFU-e in ihrem physiologischen Zustand in vivo zu untersuchen. Das Ausmaß der Herausforderung kann eingeschätzt werden, wenn man sich daran erinnert, dass diese Zellen auf der Grundlage von Koloniebildungstests im adulten Knochenmark mit einer Häufigkeit von nur 0,025% bzw. 0,3% vorhanden sind6.
Das hier beschriebene Protokoll ist ein neuartiger durchflusszytometrischer Ansatz, der auf einer einzelzelligen transkriptomischen Analyse von frisch geernteten Kit+ Maus-Knochenmarkzellen basiert (Kit wird von allen frühen Vorläuferpopulationen des Knochenmarks exprimiert)1. Unser Ansatz enthält einige Zelloberflächenmarker, die bereits von Pronk et al.21,26 verwendet wurden. Einzelzell-Transkriptome wurden verwendet, um Kombinationen von Zelloberflächenmarkern zu bestimmen, die erythroide und andere frühe hämatopoetische Vorläuferzellen identifizieren (Abbildung 2). Insbesondere kann der CD55+-Anteil von Lineage-negativen (Lin-) Kit+-Zellen in fünf Populationen unterteilt werden, von denen drei zusammenhängende Segmente der erythroiden Trajektorie ergeben (Abbildung 2). Die transkriptomischen Identitäten jeder dieser Populationen wurden durch Sortierung bestätigt, gefolgt von scRNAseq und Projektion der sortierten Einzelzell-Transkriptome zurück auf die ursprüngliche transkriptomische Karte (die Genexpression in jeder der fünf Populationen und der gesamte Knochenmarkdatensatz können in https://kleintools.hms.harvard.edu/paper_websites/tusi_et_al/index.html untersucht werden)1 . Das Zellschicksalspotenzial jeder der Populationen wurde mit traditionellen Koloniebildungstests (Abbildung 2) sowie einem neuartigen Hochdurchsatz-Einzelzell-Schicksalstestbestätigt 1,27. Diese Analysen zeigen, dass der neuartige durchflusszytometrische Ansatz zu einer hochreinen Isolierung aller BFU-e- und CFU-e-Vorläuferzellen von frischem adultem Knochenmark und Milz führt. Insbesondere enthält Population 1 (P1) nur CFU-e und keine anderen hämatopoetischen Vorläufer, und Population 2 (P2) enthält alle BFU-e-Vorläufer des Knochenmarks und eine kleine Anzahl von CFU-e, aber keine anderen Vorläufer1. Das detaillierte Protokoll unten wird mit einem Beispielexperiment an Mäusen veranschaulicht, denen entweder Kochsalzlösung oder das Erythropoese-stimulierende Hormon Erythropoietin (Epo) injiziert wurden.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>0.5 M EDTA, pH 8.0</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>15575020</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1000 &#181;L large orifice tips</td>
			<td>USA sceintific</td>
			<td>1011-9000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Alexa Fluor 647 anti-mouse CD55 (DAF) Antibody</td>
			<td>BioLegend</td>
			<td>131806</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>APC/Cyanine7 anti-mouse CD117 (c-kit) Antibody</td>
			<td>BioLegend</td>
			<td>105826</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Biotin-CD11b</td>
			<td>BD Biosciences</td>
			<td>557395</td>
			<td>M1/70 (clone)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Biotin-CD19</td>
			<td>BD Biosciences</td>
			<td>553784</td>
			<td>1D3 (clone)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Biotin-CD4</td>
			<td>BD Biosciences</td>
			<td>BDB553045</td>
			<td>RM4-5 (clone)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Biotin-CD8a</td>
			<td>BD Biosciences</td>
			<td>BDB553029</td>
			<td>53-6.7 (clone)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Biotin-F4/80</td>
			<td>Biolegend</td>
			<td>123106</td>
			<td>BM8 (clone)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Biotin-Ly-6G and Ly-6C</td>
			<td>BD Biosciences</td>
			<td>553125</td>
			<td>RB6-8C5 (clone)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Biotin-TER-119</td>
			<td>BD Biosciences</td>
			<td>553672</td>
			<td>TER-119 (clone)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bovine Serum Albumin</td>
			<td>Sigma aldritch</td>
			<td>A1470</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Brilliant Violet 421 anti-human/mouse CD49f Antibody</td>
			<td>BioLegend</td>
			<td>313624</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Brilliant Violet 605 anti-mouse CD41 Antibody</td>
			<td>BioLegend</td>
			<td>133921</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Brilliant Violet 650 anti-mouse CD150 (SLAM) Antibody</td>
			<td>BioLegend</td>
			<td>115931</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BUV395 Rat Anti-Mouse TER-119/Erythroid Cells</td>
			<td>BD Biosciences</td>
			<td>563827</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ChromPure Rabbit IgG, whole molecule</td>
			<td>Jackson ImmunoResearch Laboratories</td>
			<td>011-000-003</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DAPI (4&#39;,6-Diamidino-2-Phenylindole, Dihydrochloride)</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>D1306</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digital DIVA hardware and software for LSR II</td>
			<td>BD Biosciences</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FITC anti-mouse F4/80 Antibody</td>
			<td>BioLegend</td>
			<td>123108</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FITC Rat Anti-CD11b</td>
			<td>BD Biosciences</td>
			<td>557396</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FITC Rat Anti-Mouse CD19</td>
			<td>BD Biosciences</td>
			<td>553785</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FITC Rat Anti-Mouse CD4</td>
			<td>BD Biosciences</td>
			<td>553047</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FITC Rat Anti-Mouse CD8a</td>
			<td>BD Biosciences</td>
			<td>553031</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FITC Rat Anti-Mouse Ly-6G and LY-6C</td>
			<td>BD Biosciences</td>
			<td>553127</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FlowJo software&#160;</td>
			<td>FlowJo</td>
			<td>version 10</td>
			<td>Flow cytometer analysis software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LSR II digital multiparameter flow cytometer analyzer</td>
			<td>BD Biosciences</td>
			<td></td>
			<td>Flow cytometer&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NewlineNY Stainless Steel Hand Masher &#38; Bowl, Mortar and Pestle Set</td>
			<td>Amazon</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Normal rat serum</td>
			<td>Stem Cell Technologies</td>
			<td>13551</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PE anti-mouse CD105 Antibody</td>
			<td>BioLegend</td>
			<td>120408</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PE/Cyanine7 anti-mouse CD71 Antibody</td>
			<td>BioLegend</td>
			<td>113812</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phosphate Buffered Saline, 10x Solution</td>
			<td>Fisher scientific</td>
			<td>BP3994</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Streptavidin Nanobeads</td>
			<td>BioLegend</td>
			<td>480016</td>
			<td>Magnetic beads</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

identification and isolation of burst-forming unit and colony-forming unit erythroid progenitors from mouse tissue by flow cytometry

Frühe erythroide Vorläufer wurden ursprünglich durch ihr koloniebildendes Potenzial in vitro definiert und in burstbildende und koloniebildende "Einheiten" eingeteilt, die als BFU-e und CFU-e bekannt sind. Bis vor kurzem gab es keine Methoden zur direkten prospektiven und vollständigen Isolierung von reinen BFU-e- und CFU-e-Vorläuferzellen aus frisch isoliertem adultem Mausknochenmark. Um diese Lücke zu schließen, wurde ein Einzelzell-RNA-seq-Datensatz (scRNAseq) des Knochenmarks von Mäusen auf die Expression von Genen analysiert, die für Zelloberflächenmarker kodieren. Diese Analyse wurde mit Zellschicksalstests kombiniert, was die Entwicklung eines neuartigen durchflusszytometrischen Ansatzes ermöglicht, der die Identifizierung und Isolierung vollständiger und reiner Untergruppen von BFU-e- und CFU-e-Vorläuferzellen im Knochenmark oder in der Milz der Maus ermöglicht. Dieser Ansatz identifiziert auch andere Vorläufer-Untergruppen, einschließlich Untergruppen, die für basophile/Mastzell- und megakaryozytäre Potentiale angereichert sind. Die Methode besteht darin, frische Knochenmark- oder Milzzellen mit Antikörpern zu markieren, die gegen Kit und CD55 gerichtet sind. Vorläufer, die diese beiden Marker exprimieren, werden dann in fünf Hauptpopulationen unterteilt. Population 1 (P1 oder CFU-e, Kit+ CD55+ CD49f med/low CD105 med/high CD71 med/high) enthält alle CFU-e-Vorläufer und kann weiter unterteilt werden in P1-low (CD71med CD150 high) und P1-hi (CD71 high CD150low), entsprechend frühen bzw. späten CFU-e; Population 2 (P2 oder BFU-e, Kit+ CD55+ CD49f med/low CD105 med/high CD71low CD150high) enthält alle BFU-e-Vorläufer; Die Population P3 (P3, Kit+ CD55+ CD49f med/high CD105 med/low CD150 low CD41low) ist für basophile/mastzellige Vorläuferzellen angereichert; Population 4 (P4, Kit+ CD55+ CD49f med/high CD105med/low CD150high CD41+) ist für megakaryozytäre Vorläuferzellen angereichert; und Population 5 (P5, Kit+ CD55+ CD49f med/high CD105med/low CD150high CD41-) enthält Vorläuferzellen mit erythroidem, basophilem/mastzelligem und megakaryozytärem Potential (EBMP) und erythroiden/megakaryozytären/basophil-biased Multipotential-Progenitoren (MPPs). Dieser neuartige Ansatz ermöglicht eine höhere Präzision bei der Analyse von erythroiden und anderen hämatopoetischen Vorläuferzellen und ermöglicht auch die Referenzierung von Transkriptominformationen für jede durchflusszytometrisch definierte Population.

Das Protokoll beschreibt einen durchflusszytometrischen Ansatz zur Identifizierung von BFU-es und CFU-es in frisch geernteten Knochenmark- und Milzzellen. Es beginnt mit der Ernte von frischem BM und Milz von Mäusen und dem sofortigen Aufbringen des Gewebes auf Eis. Alle Verfahren werden in der Kälte durchgeführt, um die Lebensfähigkeit der Zellen zu erhalten. Die Zellen werden mit einem "Abstammungs"-Antikörper-Cocktail markiert, der den Ausschluss aller Zellen ermöglicht, die Marker differenzierter Blutlinien exp...

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Identification and Isolation of Burst-Forming Unit and Colony-Forming Unit Erythroid Progenitors from Mouse Tissue by Flow Cytometry

Hier beschreiben wir eine neuartige durchflusszytometrische Methode zur prospektiven Isolierung von Vorläuferzellen der frühen Burst-bildenden Einheit erythroid (BFU-e) und der koloniebildenden Einheit erythroid (CFU-e) direkt aus frischem Knochenmark und Milz der Maus. Dieses Protokoll, das auf der Grundlage von Einzelzell-Transkriptomdaten entwickelt wurde, ist das erste, das alle erythroiden Vorläuferzellen des Gewebes mit hoher Reinheit isoliert.

Identifizierung und Isolierung von Burst-bildenden Einheiten und koloniebildenden Einheiten erythroider Vorläuferzellen aus Mausgewebe mittels Durchflusszytometrie

Early erythroid progenitors were originally defined by their colony-forming potential in vitro and classified into burst-forming and colony-forming ...

Dieses Protokoll ermöglicht die Identifizierung und Isolierung von BFU-E und CFU-E erythroiden Vorläuferzellen direkt aus frisch geerntetem Mausgewebe wie Knochenmark und Milz. Mit dieser Technik können wir reine Populationen von erythroiden Vorläuferzellen isolieren, was mit den bisherigen Flussprotokollen nicht möglich war. Diese Methode verbessert unsere Fähigkeit, Mausmodelle mit Erythroiden zu untersuchen, erheblich, indem sie die Isolierung von Vorläuferzellen für viele nachgelagerte Experimente ermöglicht.Legen Sie zunächst die frisch präparierten Oberschenkelknochen und das Schienbein direkt in den Kaltfärbepuffer oder SB-5 und halten Sie die Röhrchen auf Eis, bis Sie bereit sind, das Knochenmark zu extrahieren. Legen Sie einen sauberen sterilisierten Mörser auf Eis in einen Eimer und übertragen Sie die Knochen in den Mörser. Schneiden Sie mit der Dissektionsschere etwa 1 Millimeter Enden jedes Knochens ab.Verwenden Sie eine 3-Milliliter-Spritze, die mit einer 26-Gauge-Nadel mit SB-5 ausgestattet ist, um das Knochenmark aus den Knochen zu spülen und in den Mörser zu sammeln, und wiederholen Sie den Vorgang 3 bis 5 Mal mit frischem Puffer, bis die Knochen farblos erscheinen. Filtern Sie das gespülte Knochenmark durch ein 100-Mikrometer-Netz und sammeln Sie die Zellen in einem 50-Milliliter-Zentrifugenröhrchen, das auf Eis gelegt wird. Als nächstes verwenden Sie den Mörser und den Stößel, um die gespülten Knochen in 5 bis 10 Milliliter SB-5 zu zerkleinern.Filtern Sie die Mischung aus zerkleinerten Knochen und puffern Sie sie durch das 100-Mikrometer-Zellsieb, um sich mit den zuvor gesammelten Zellen zu sammeln. Stellen Sie einen 100-Mikrometer-Maschenfilter auf einem leeren 50-Milliliter-Zentrifugenröhrchen auf, das auf Eis gelegt wird. Legen Sie eine einzelne Milz auf den Netzfilter und fügen Sie der Milz 0,5 bis 1 Milliliter SB-5 hinzu, um sicherzustellen, dass sie nicht austrocknet.Drücken Sie die Milz mit der Gummiseite eines 3- oder 5-Milliliter-Spritzenkolbens durch das Netz. Fügen Sie mehr SB-5, 5 Milliliter auf einmal, hinzu und pürieren Sie weiter, bis sich alle Zellen in der Tube gesammelt haben. Bereiten Sie eine einzellige Suspension vor, indem Sie die gesammelten Zellen mit 2 Millilitern SB-5 mit einer großen Öffnungsspitze auf und ab pipettieren.Färben Sie die Fluoreszenz minus eins oder FMO-Kontrollen, indem Sie alle Antikörper mit Ausnahme des gleichnamigen Antikörpers des FMO in die Zellsuspension im FACS-Röhrchen geben. Um die einfarbigen Kontrollen zu färben, fügen Sie der Zellsuspension im FACS-Röhrchen einen einzelnen Antikörper hinzu. Jedes Steuerrohr für 2 bis 3 Sekunden bei 3000 U/min vorwirbeln und dann bei 4 Grad Celsius 2,5 Stunden im Dunkeln schaukeln inkubieren.Nach der Inkubation waschen Sie die Zellen mit SB-5 und füllen Sie das Volumen der Zellsuspension mit SB-5 auf 4 Milliliter auf. Schleudern Sie die Zellen bei 900 g für 10 Minuten bei 4 Grad Celsius und saugen Sie den Überstand ab. Hängen Sie die ungefärbte und alle einfarbigen Kontrollen in 300 Mikroliter SB-5 und filtern Sie durch ein 40-Mikrometer-Filtergitter in neue FACS-Röhrchen.Stellen Sie eine DAPI-SB-5-Lösung her, indem Sie den DAPI-Bestand in einem Verhältnis von 1 zu 10.000 in SB-5 verdünnen. Suspendieren Sie das FMOS in 1,8 Milliliter DAPI SB-5 und DAPI einfarbige Steuerung in 300 Mikroliter DAPI SB-5 und filtern Sie sie dann durch ein 40-Mikrometer-Filtergitter in neue FACS-Röhrchen. Nach Zugabe der Antikörper-Mastermischung zu jeder Probe werden die Röhrchen für 2 bis 3 Sekunden bei 3000 U/min gewirbelt, gefolgt von einer Inkubation bei 4 Grad Celsius im Dunkeln für 2,5 Stunden im Schaukelzustand.Nach dem Waschen der Zellen, wie zuvor gezeigt, resuspendieren Sie die Proben in 1,8 Milliliter DAPI SB-5 und filtrieren Sie durch ein 40-Mikrometer-Filtergitter in ein neues FACS-Röhrchen und analysieren Sie die Proben mit einem Zystometer. Verwenden Sie die Vorwärtsstreuung, um die Trümmer basierend auf der Größe zu entfernen, und verwenden Sie dann das Histogramm Vorwärtsstreuhöhe versus Vorwärtsstreufläche, um Zellaggregate auszuschließen und einzelne Zellen auszuwählen. Wiederholen Sie den Ausschluss mit dem Histogramm Seitenstreuhöhe versus Seitenstreufläche.Schließen Sie die toten Zellen aus, indem Sie die positiven Zellen für DAPI ausschließen. Wählen Sie die Abstammungslinie negative TUR eine 19 negative Kit-positive Zellen. Und wählen Sie aus diesen eine Subpopulation aus, die CD 55 exprimiert.Unterteilen Sie die Abstammungslinie negative TUR 19, negatives Kit, positive, CD 55 positive Zellen in 2 Hauptpopulationen, P sechs und P sieben basierend auf der Expression von CD 49 F und CD 1 0 5. Basierend auf der Expression von CD 150 und CD 41 wird P 6 weiter unterteilt in P 3, P 4 und P 5. In ähnlicher Weise wird P 7 auf der Grundlage der Expression von CD 150 und CD 71 weiter unterteilt in BFUE, frühe CFUE und späte CFUE.In der vorliegenden Studie wurden aus den frisch entnommenen Knochenmark- und Milzzellen platz- und koloniebildende Einheiten identifiziert. Nach 72 Stunden Erythropoietin oder Vehikelinjektion in die Mäuse zeigte die Erythropoetin-Stimulation eine Ausdehnung der frühen und späten koloniebildenden Einheitenpopulationen P 1 niedrig und P 1 hoch in den geernteten Knochenmark- und Milzzellen. Die Reaktion von Knochenmark- und Milzvorläuferzellen auf Erythropoietin in vivo zeigte auch eine höhere Anzahl von Zellen in den frühen und späten koloniebildenden Einheitenpopulationen P 1 niedrig und P 1 hoch im Vergleich zur Vehikelkontrolle.Es ist am wichtigsten, eine einzelne Zellsuspension zu erzeugen, bevor die Zellen mit Antikörpern markiert werden. Dies kann erreicht werden, indem wiederholt nach oben und unten pipettiert wird und EDTA in den Puffer aufgenommen wird. Die gereinigten Vorläuferzellen können für jede nachgeschaltete zelluläre und molekulare Analyse verwendet werden.Zum Beispiel Einzelzell-Transkriptomik, Atesque, Kolonie-Assays und Biochemie. Diese Technik half uns, die Vorhersagen aus Einzelzell-RNA-seq-Experimenten zu testen.

Research

JoVE Journal

Developmental Biology

Characterization of Thymic Settling Progenitors in the Mouse Embryo Using In Vivo and In Vitro Assays

Characterization of Thymic Settling Progenitors in the Mouse Embryo Using In Vivo and In Vitro Assays

Charakterisierung von Thymic Einschwingzeit Vorläufern in der Mouse Embryo Verwendung<em&gt; In Vivo</em&gt; Und<em&gt; In-vitro-</em&gt; Assays

Characterizing thymic settling progenitors is important to understand the pre-thymic stages of T cell development, essential to devise strategies for T ...

Forschung

Entwicklungsbiologie

Step-specific Sorting of Mouse Spermatids by Flow Cytometry

Schritt spezifische Sortierung der Maus Spermatiden durch Durchflusszytometrie

The differentiation of mouse spermatids is one critical process for the production of a functional male gamete with an intact genome to be transmitted to ...

Identification Of Erythromyeloid Progenitors And Their Progeny In The Mouse Embryo By Flow Cytometry

Identifizierung von Erythromyeloid Progenitoren und deren Nachkommen in der Maus Embryo Durch Durchflusszytometrie

Macrophages are professional phagocytes from the innate arm of the immune system. In steady-state, sessile macrophages are found in adult tissues where ...

Isolating and Analyzing Cells of the Pancreas Mesenchyme by Flow Cytometry

Isolierung und Analyse von Zellen des Pankreas Mesenchyme durch Durchflusszytometrie

The pancreas is comprised of epithelial cells that are required for food digestion and blood glucose regulation. Cells of the pancreas microenvironment, ...

Expansion and Adipogenesis Induction of Adipocyte Progenitors from Perivascular Adipose Tissue Isolated by Magnetic Activated Cell Sorting

Expansion und Adipogenese Induktion von Adipozyten-Progenitoren aus perivaskulärem Fettgewebe, isoliert durch magnetisch aktivierte Zellsortierung

Expansion of Perivascular Adipose Tissue (PVAT), a major regulator of vascular function through paracrine signaling, is directly related to the ...

A Standardized Approach for Multispecies Purification of Mammalian Male Germ Cells by Mechanical Tissue Dissociation and Flow Cytometry

Ein standardisierter Ansatz für Multispezies Reinigung von männlichen männlichen Keimzellen durch mechanische Gewebedissoziation und Durchflusszytometrie

Fluorescence-activated cell sorting (FACS) has been one of the methods of choice to isolate enriched populations of mammalian testicular germ cells. ...

Isolation, Culture, and Differentiation of Bone Marrow Stromal Cells and Osteoclast Progenitors from Mice

Isolation, Kultur und Differenzierung von Stromazellen Knochenmarkzellen und Osteoklasten-Vorläufer von Mäusen

Bone marrow stromal cells (BMSCs) constitute a cell population routinely used as a representation of mesenchymal stem cells in vitro. They reside within ...

Isolation and Characterization of Cardiac Mesenchymal Stromal Cells from Endomyocardial Bioptic Samples of Arrhythmogenic Cardiomyopathy Patients

Isolierung und Charakterisierung von mesenchymaler Stromazellen Herzzellen von Endomyocardial bioptischen Proben von Arrhythmogenic Kardiomyopathie Patienten

A normal adult heart is composed of several different cell types, among which cardiac mesenchymal stromal cells represent an abundant population. The ...

Direct Lineage Reprogramming of Adult Mouse Fibroblast to Erythroid Progenitors

Direkte Linie Reprogrammierung von adulten Maus-Fibroblasten zu erythroiden Vorläuferzellen

Erythroid cell commitment and differentiation proceed through activation of a lineage-restricted transcriptional network orchestrated by a group of cell ...

Real-time Live-cell Flow Cytometry to Investigate Calcium Influx, Pore Formation, and Phagocytosis by P2X7 Receptors in Adult Neural Progenitor Cells

Echtzeit Live-Zelle Durchflusszytometrie, Calcium Zustrom, Porenbildung und Phagozytose durch P2X7-Rezeptoren im Erwachsenen neurale Vorläuferzellen zu untersuchen

Live-cell flow cytometry is increasingly used among cell biologists to quantify biological processes in a living cell culture. This protocol describes a ...