Name: isolation method for long-term and short-term hematopoietic stem cells
Uploaded: 2023-05-19T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Isolation Method for Long-Term and Short-Term Hematopoietic Stem Cells at JoVE.com

Riconosciamo con gratitudine Hiroshi Kiyonari per la cura degli animali e per aver fornito topi riceventi a RIKEN BDR, così come Hitomi Oga, Kayoko Nagasaka e Masaki Miyahashi per la gestione del laboratorio presso l'Università di Kobe. Gli autori apprezzano molto anche il continuo supporto per questo lavoro. Masanori Miyanishi è stato supportato dalla Japan Society for the Promotion of Science (JSPS) KAKENHI Grant Numbers JP17K07407 e JP20H03268, dalla Mochida Memorial Foundation for Medical and Pharmaceutical Research, dalla Life Science Foundation of Japan, dalla Takeda Science Foundation, dalla Astellas Foundation for Research on Metabolic Disorders e da AMED-PRIME, AMED con il numero di sovvenzione JP18gm6110020. Taro Sakamaki è supportato dai numeri di sovvenzione JSPS KAKENHI JP21K20669 e JP22K16334 ed è stato supportato da il programma JSPS Core-to-Core e il programma RIKEN Junior Research Associate. Katsuyuki Nishi è stato supportato da JSPS Grant Number KAKENHI JP18J13408.

Tutti gli esperimenti sugli animali descritti sono stati approvati dal RIKEN Center for Biosystems Dynamics Research.
1. Precondizionamento dei topi riceventi
<ol><li>Preparare topi congeniti maschi C57BL / 6 di età compresa tra 8 e 10 settimane come topi riceventi. Il numero di topi riceventi dipende dal protocollo sperimentale. In genere prepariamo 10-20 topi per ogni condizione.<ol><li>Nutrire i topi con acqua sterilizzata integrata con enrofloxacina (170 mg / L). Poich?...

<ol>
	<li>Weissman, I. L., Shizuru, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+origins+of+the+identification+and+isolation+of+hematopoietic+stem+cells,+and+their+capability+to+induce+donor-specific+transplantation+tolerance+and+treat+autoimmune+diseases.">The origins of the identification and isolation of hematopoietic stem cells, and their capability to induce donor-specific transplantation tolerance and treat autoimmune diseases.</a> Blood. 112 (9), 3543-3553 (2008).</li><li>Majeti, R., Park, C. Y., Weissman, I. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Identification+of+a+hierarchy+of+multipotent+hematopoietic+progenitors+in+human+cord+blood.">Identification of a hierarchy of multipotent hematopoietic progenitors in human cord blood.</a> Cell Stem Cell. 1 (6), 635-645 (2007).</li><li>Spangrude, G. J., Heimfeld, S., Weissman, I. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Purification+and+characterization+of+mouse+hematopoietic+stem+cells.">Purification and characterization of mouse hematopoietic stem cells.</a> Science. 241 (4861), 58-62 (1988).</li><li>Ogawa, 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=Expression+and+function+of+c-kit+in+hemopoietic+progenitor+cells.">Expression and function of c-kit in hemopoietic progenitor cells.</a> Journal of Experimental Medicine. 174 (1), 63-71 (1991).</li><li>Ikuta, K., Weissman, I. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evidence+that+hematopoietic+stem+cells+express+mouse+c-kit+but+do+not+depend+on+steel+factor+for+their+generation.">Evidence that hematopoietic stem cells express mouse c-kit but do not depend on steel factor for their generation.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 89 (4), 1502-1506 (1992).</li><li>Osawa, M., Hanada, K., Hamada, H., Nakauchi, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Long-term+lymphohematopoietic+reconstitution+by+a+single+CD34-low/negative+hematopoietic+stem+cell.">Long-term lymphohematopoietic reconstitution by a single CD34-low/negative hematopoietic stem cell.</a> Science. 273 (5272), 242-245 (1996).</li><li>Christensen, J. L., Weissman, I. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flk-2+is+a+marker+in+hematopoietic+stem+cell+differentiation:+A+simple+method+to+isolate+long-term+stem+cells.">Flk-2 is a marker in hematopoietic stem cell differentiation: A simple method to isolate long-term stem cells.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 98 (25), 14541-14546 (2001).</li><li>Kiel, M. 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=SLAM+family+receptors+distinguish+hematopoietic+stem+and+progenitor+cells+and+reveal+endothelial+niches+for+stem+cells.">SLAM family receptors distinguish hematopoietic stem and progenitor cells and reveal endothelial niches for stem cells.</a> Cell. 121 (7), 1109-1121 (2005).</li><li>Morrison, S. J., Weissman, I. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+long-term+repopulating+subset+of+hematopoietic+stem+cells+is+deterministic+and+isolatable+by+phenotype.">The long-term repopulating subset of hematopoietic stem cells is deterministic and isolatable by phenotype.</a> Immunity. 1 (8), 661-673 (1994).</li><li>Spangrude, G. J., Brooks, D. M., Tumas, D. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Long-term+repopulation+of+irradiated+mice+with+limiting+numbers+of+purified+hematopoietic+stem+cells:+In+vivo+expansion+of+stem+cell+phenotype+but+not+function.">Long-term repopulation of irradiated mice with limiting numbers of purified hematopoietic stem cells: In vivo expansion of stem cell phenotype but not function.</a> Blood. 85 (4), 1006-1016 (1995).</li><li>Dykstra, B., Olthof, S., Schreuder, J., Ritsema, M., de Haan, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Clonal+analysis+reveals+multiple+functional+defects+of+aged+murine+hematopoietic+stem+cells.">Clonal analysis reveals multiple functional defects of aged murine hematopoietic stem cells.</a> Journal of Experimental Medicine. 208 (13), 2691-2703 (2011).</li><li>Grover, A., 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=Single-cell+RNA+sequencing+reveals+molecular+and+functional+platelet+bias+of+aged+haematopoietic+stem+cells.">Single-cell RNA sequencing reveals molecular and functional platelet bias of aged haematopoietic stem cells.</a> Nature Communications. 7, 11075 (2016).</li><li>Kataoka, 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=Evi1+is+essential+for+hematopoietic+stem+cell+self-renewal,+and+its+expression+marks+hematopoietic+cells+with+long-term+multilineage+repopulating+activity.">Evi1 is essential for hematopoietic stem cell self-renewal, and its expression marks hematopoietic cells with long-term multilineage repopulating activity.</a> Journal of Experimental Medicine. 208 (12), 2403-2416 (2011).</li><li>Gazit, 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=Fgd5+identifies+hematopoietic+stem+cells+in+the+murine+bone+marrow.">Fgd5 identifies hematopoietic stem cells in the murine bone marrow.</a> Journal of Experimental Medicine. 211 (7), 1315-1331 (2014).</li><li>Acar, 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=Deep+imaging+of+bone+marrow+shows+non-dividing+stem+cells+are+mainly+perisinusoidal.">Deep imaging of bone marrow shows non-dividing stem cells are mainly perisinusoidal.</a> Nature. 526 (7571), 126-130 (2015).</li><li>Chen, J. 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=Hoxb5+marks+long-term+haematopoietic+stem+cells+and+reveals+a+homogenous+perivascular+niche.">Hoxb5 marks long-term haematopoietic stem cells and reveals a homogenous perivascular niche.</a> Nature. 530 (7589), 223-227 (2016).</li><li>Ema, 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=Quantification+of+self-renewal+capacity+in+single+hematopoietic+stem+cells+from+normal+and+Lnk-deficient+mice.">Quantification of self-renewal capacity in single hematopoietic stem cells from normal and Lnk-deficient mice.</a> Developmental Cell. 8 (6), 907-914 (2005).</li><li>Morita, Y., Ema, H., Nakauchi, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heterogeneity+and+hierarchy+within+the+most+primitive+hematopoietic+stem+cell+compartment.">Heterogeneity and hierarchy within the most primitive hematopoietic stem cell compartment.</a> Journal of Experimental Medicine. 207 (6), 1173-1182 (2010).</li><li>Yamamoto, 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=Clonal+analysis+unveils+self-renewing+lineage-restricted+progenitors+generated+directly+from+hematopoietic+stem+cells.">Clonal analysis unveils self-renewing lineage-restricted progenitors generated directly from hematopoietic stem cells.</a> Cell. 154 (5), 1112-1126 (2013).</li><li>Fathman, J. W., 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=Upregulation+of+CD11A+on+hematopoietic+stem+cells+denotes+the+loss+of+long-term+reconstitution+potential.">Upregulation of CD11A on hematopoietic stem cells denotes the loss of long-term reconstitution potential.</a> Stem Cell Reports. 3 (5), 707-715 (2014).</li><li>Oguro, H., Ding, L., Morrison, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=SLAM+family+markers+resolve+functionally+distinct+subpopulations+of+hematopoietic+stem+cells+and+multipotent+progenitors.">SLAM family markers resolve functionally distinct subpopulations of hematopoietic stem cells and multipotent progenitors.</a> Cell Stem Cell. 13 (1), 102-116 (2013).</li><li>Haas, S., Trumpp, A., Milsom, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Causes+and+consequences+of+hematopoietic+stem+cell+heterogeneity.">Causes and consequences of hematopoietic stem cell heterogeneity.</a> Cell Stem Cell. 22 (5), 627-638 (2018).</li><li>Schroeder, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hematopoietic+stem+cell+heterogeneity:+Subtypes,+not+unpredictable+behavior.">Hematopoietic stem cell heterogeneity: Subtypes, not unpredictable behavior.</a> Cell Stem Cell. 6 (3), 203-207 (2010).</li><li>Muller-Sieburg, C. E., Sieburg, H. B., Bernitz, J. M., Cattarossi, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stem+cell+heterogeneity:+Implications+for+aging+and+regenerative+medicine.">Stem cell heterogeneity: Implications for aging and regenerative medicine.</a> Blood. 119 (17), 3900-3907 (2012).</li><li>Duran-Struuck, R., Dysko, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Principles+of+bone+marrow+transplantation+(BMT):+Providing+optimal+veterinary+and+husbandry+care+to+irradiated+mice+in+BMT+studies.">Principles of bone marrow transplantation (BMT): Providing optimal veterinary and husbandry care to irradiated mice in BMT studies.</a> Journal of the American Association for Laboratory Animal Science. 48 (1), 11-22 (2009).</li><li>Nishi, 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=Identification+of+the+minimum+requirements+for+successful+haematopoietic+stem+cell+transplantation.">Identification of the minimum requirements for successful haematopoietic stem cell transplantation.</a> British Journal of Haematology. 196 (3), 711-723 (2022).</li><li>Sakamaki, T., 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=Hoxb5+defines+the+heterogeneity+of+self-renewal+capacity+in+the+hematopoietic+stem+cell+compartment.">Hoxb5 defines the heterogeneity of self-renewal capacity in the hematopoietic stem cell compartment.</a> Biochemical and Biophysical Research Communications. 539, 34-41 (2021).</li></ol>

Tradizionalmente, le HSC definite dai marcatori di superficie cellulare sono state preparate per studiare le funzioni delle HSC, come la capacità di auto-rinnovamento e la multi-potenza 19,20,21. Tuttavia, la frazione HSC immunofenotipicamente definita (Lineage−c-Kit+Sca-1+CD150+CD34−/loFlk2−) contiene due popolazioni HSC discrete: LT-HSCs e ST-H...

Le cellule staminali ematopoietiche (HSC), che possiedono capacità di auto-rinnovamento e multipotenza, risiedono all'apice della gerarchia ematopoietica 1,2. Nel 1988, Weissman e colleghi hanno dimostrato per la prima volta che l'isolamento delle HSC di topo potrebbe essere ottenuto utilizzando la citometria a flusso3. Successivamente, una frazione definita da una combinazione di marcatori di superficie cellulare, Lineage−c-Kit+Sca-1+CD150+CD34−/loFlk2−, è stata riportata per contenere tutte le HSC nei topi 4,5,6,7,8.
Le HSCs immunofenotipicamente definite (Lineage−c-Kit+Sca-1+CD150+CD34−/loFlk2−) (di seguito, pHSCs) sono state precedentemente considerate funzionalmente omogenee. Tuttavia, recenti analisi monocellulari hanno rivelato che le pHSC mostrano ancora eterogeneità rispetto alla loro capacità di auto-rinnovamento9,10 e multipotenza11,12. In particolare, nella frazione pHSC sembrano esistere due popolazioni per quanto riguarda la loro capacità di auto-rinnovamento: le cellule staminali ematopoietiche a lungo termine (LT-HSCs), che hanno una capacità di auto-rinnovamento continuo, e le cellule staminali ematopoietiche a breve termine (ST-HSCs), che hanno capacità transitorie di auto-rinnovamento 9,10.
Ad oggi, i meccanismi molecolari della capacità di auto-rinnovamento che distinguono LT-HSCs e ST-HSCs rimangono poco conosciuti. È fondamentale isolare entrambe le popolazioni cellulari in base alle loro capacità di auto-rinnovamento e scoprire i meccanismi molecolari sottostanti. Sono stati inoltre introdotti diversi sistemi di segnalazione per purificare LT-HSC13,14,15; tuttavia, la purezza LT-HSC definita da ciascun sistema reporter è variabile e la purificazione LT-HSC esclusiva non è stata raggiunta fino ad oggi.
Pertanto, lo sviluppo di un sistema di isolamento per LT-HSC e ST-HSC accelererà la ricerca sulla capacità di auto-rinnovamento nella frazione pHSC. Nell'isolamento di LT-HSCs e ST-HSCs, uno studio che utilizza uno screening multi-step e imparziale ha identificato un singolo gene, Hoxb5, che è eterogeneamente espresso nella frazione pHSC16. Inoltre, l'analisi del midollo osseo dei topi reporter Hoxb5 ha rivelato che circa il 20% -25% della frazione pHSC è costituita da cellule Hoxb5 pos. Un test competitivo di trapianto utilizzando le pHSC Hoxb5 pos e le pHSC Hoxb5 neg ha rivelato che solo le pHSC Hoxb5pos possiedono una capacità di auto-rinnovamento a lungo termine, mentre le pHSC Hoxb5neg perdono la loro capacità di auto-rinnovamento entro un breve periodo, indicando che Hoxb5 identifica LT-HSC nella frazione pHSC16. 
Qui, dimostriamo un protocollo passo-passo per isolare LT-HSC e ST-HSC utilizzando il sistema di reporter Hoxb5 . Inoltre, presentiamo un saggio di trapianto competitivo per valutare la capacità di auto-rinnovamento delle pHSC Hoxb5pos/neg (Figura 1). Questo sistema di reporter Hoxb5 ci consente di isolare prospetticamente LT-HSC e ST-HSC e contribuisce alla comprensione delle caratteristiche specifiche di LT-HSC.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>0.2 mL Strip of 8 Tubes, Dome Cap</td>
			<td>SSIbio</td>
			<td>3230-00</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>0.5M EDTA pH 8.0</td>
			<td>Iinvtrogen</td>
			<td>AM9260G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>100 &#181;m Cell Strainer</td>
			<td>Falcon</td>
			<td>352360</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>30G insulin syringe</td>
			<td>BD</td>
			<td>326668</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>40 &#181;m Cell Strainer</td>
			<td>Falcon</td>
			<td>352340</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>5 mL Round Bottom Polystyrene Test Tube, with Cell Strainer Snap Cap</td>
			<td>FALCON</td>
			<td>352235</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>7-AAD Viability Staining Solution</td>
			<td>BioLegend</td>
			<td>420404</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>96 well U-Bottom</td>
			<td>FALCON</td>
			<td>351177</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anti-APC-MicroBeads</td>
			<td>Milteny biotec</td>
			<td>130-090-855</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Aspirator with trap flask</td>
			<td>Biosan</td>
			<td>FTA-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>B220-Alexa Fluor 700 (RA3-6B2)</td>
			<td>BioLegend</td>
			<td>103232</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>B220-Biotin (RA3-6B2)</td>
			<td>BioLegend</td>
			<td>103204</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>B220-BV786 (RA3-6B2)</td>
			<td>BD Biosciences</td>
			<td>563894</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>B6.CD45.1 congenic mice&#160;</td>
			<td>Sankyo Labo Service</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Baytril 10%</td>
			<td>BAYER</td>
			<td>341106546</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BD FACS Aria II special order system&#160;</td>
			<td>BD</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Brilliant stain buffer</td>
			<td>BD</td>
			<td>566349</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CD11b-Alexa Fluor 700 (M1/70)</td>
			<td>BioLegend</td>
			<td>101222</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CD11b-Biotin (M1/70)</td>
			<td>BioLegend</td>
			<td>101204</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CD11b-BUV395 (M1/70)</td>
			<td>BD Biosciences</td>
			<td>563553</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CD11b-BV711 (M1/70)</td>
			<td>BD Biosciences</td>
			<td>563168</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CD127-Alexa Fluor 700 (A7R34)</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>56-1271-82</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CD150-BV421 (TC15-12F12.2)</td>
			<td>BioLegend</td>
			<td>115943</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CD16/CD32-Alexa Fluor 700 (93)</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>56-0161-82</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CD34-Alexa Fluor 647 (RAM34)</td>
			<td>BD Biosciences</td>
			<td>560230</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CD34-FITC (RAM34)</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>11034185</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CD3-Alexa Fluor 700 (17A2)</td>
			<td>BioLegend</td>
			<td>100216</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CD3&#949; -Biotin (145-2C11)</td>
			<td>BioLegend</td>
			<td>100304</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CD3&#949; -BV421 (145-2C11)</td>
			<td>BioLegend</td>
			<td>100341</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CD45.1/CD45.2 congenic mice</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Bred in our Laboratory</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CD45.1-FITC (A20)</td>
			<td>BD Biosciences</td>
			<td>553775</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CD45.2-PE (104)</td>
			<td>BD Biosciences</td>
			<td>560695</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CD4-Alexa Fluor 700 (GK1.5)</td>
			<td>BioLegend</td>
			<td>100430</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CD4-Biotin (GK1.5)</td>
			<td>BioLegend</td>
			<td>100404</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CD8a-Alexa Fluor 700 (53-6.7)</td>
			<td>BioLegend</td>
			<td>100730</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CD8a-Biotin (53-6.7)</td>
			<td>BioLegend</td>
			<td>100704</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge Tube 15ml</td>
			<td>NICHIRYO</td>
			<td>00-ETS-CT-15</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge Tube 50ml</td>
			<td>NICHIRYO</td>
			<td>00-ETS-CT-50</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>c-Kit-APC-eFluor780 (2B8)</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>47117182</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>D-PBS (-) without Ca and Mg, liquid&#160;</td>
			<td>Nacalai</td>
			<td>14249-24</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fetal Bovine Serum</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>10270106</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flk2-PerCP-eFluor710 (A2F10)</td>
			<td>eBioscience</td>
			<td>46135182</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FlowJo version 10</td>
			<td>BD Biosciences&#160;</td>
			<td>https://www.flowjo.com/solutions/flowjo</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gmmacell 40 Exactor</td>
			<td>Best theratronics</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gr-1-Alexa Fluor 700 (RB6-8C5)</td>
			<td>BioLegend</td>
			<td>108422</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gr-1-Biotin (RB6-8C5)</td>
			<td>BioLegend</td>
			<td>108404</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hoxb5-tri-mCherry mice (C57BL/6J background)&#160;</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Bred in our Laboratory</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>IgG from rat serum, technical grade, &#62;=80% (SDS-PAGE), buffered aqueous solution</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>I8015-100MG</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>isoflurane</td>
			<td>Pfizer</td>
			<td>4987-114-13340-3&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Kimwipes S200</td>
			<td>NIPPON PAPER CRECIA&#160;</td>
			<td>6-6689-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LS Columns</td>
			<td>Milteny biotec</td>
			<td>130-042-401</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lysis buffer&#160;</td>
			<td>BD</td>
			<td>555899</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MACS&#160; MultiStand</td>
			<td>Milteny biotec</td>
			<td>130-042-303</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microplate for Tissue Culture (For Adhesion Cell) 6Well</td>
			<td>IWAKI</td>
			<td>3810-006</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MidiMACS Separator</td>
			<td>Milteny biotec</td>
			<td>130-042-302</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mouse Pie Cages</td>
			<td>Natsume Seisakusho</td>
			<td>KN-331</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Multipurpose refrigerated Centrifuge</td>
			<td>TOMY</td>
			<td>EX-125</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NARCOBIT-E (II)</td>
			<td>Natsume Seisakusho</td>
			<td>KN-1071-I</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NK-1.1-PerCP-Cy5.5 (PK136)</td>
			<td>BioLegend</td>
			<td>108728</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Penicillin-Streptomycin Mixed Solution</td>
			<td>nacalai</td>
			<td>26253-84</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Porcelain Mortar &#966;120mm with Pestle</td>
			<td>Asone</td>
			<td>6-549-03</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Protein LoBind Tube 1.5 mL&#160;</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>22431081</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sca-I-BUV395 (D7)</td>
			<td>BD Biosciences</td>
			<td>563990</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stainless steel scalpel blade</td>
			<td>FastGene</td>
			<td>FG-B2010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Streptavidin-BUV737</td>
			<td>BD Biosciences</td>
			<td>612775</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SYTOX-red</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>S34859</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tailveiner Restrainer for Mice standard</td>
			<td>Braintree</td>
			<td>TV-150 STD</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TCRb-BV421 (H57-597)</td>
			<td>BioLegend</td>
			<td>109230</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ter-119-Alexa Fluor 700 (TER-119)</td>
			<td>BioLegend</td>
			<td>116220</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ter-119-Biotin (TER-119)</td>
			<td>BioLegend</td>
			<td>116204</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Terumo 5ml Concentric Luer-Slip Syringe</td>
			<td>TERUMO</td>
			<td>SS-05LZ</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Terumo Hypodermic Needle 23G x 1</td>
			<td>TERUMO</td>
			<td>NN-2325-R</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

isolation method for long-term and short-term hematopoietic stem cells

La capacità di auto-rinnovamento e il potenziale di differenziazione multi-lineage sono generalmente considerati come le caratteristiche distintive delle cellule staminali ematopoietiche (HSC). Tuttavia, numerosi studi hanno suggerito che esiste eterogeneità funzionale nel compartimento HSC. Recenti analisi a singola cellula hanno riportato cloni HSC con diversi destini cellulari all'interno del compartimento HSC, che sono indicati come cloni HSC distorti. I meccanismi alla base di risultati eterogenei o scarsamente riproducibili sono poco compresi, soprattutto per quanto riguarda la durata dell'auto-rinnovamento quando le frazioni HSC purificate vengono trapiantate mediante immunocolorazione convenzionale. Pertanto, stabilire un metodo di isolamento riproducibile per le HSC a lungo termine (LT-HSC) e le HSC a breve termine (ST-HSC), definite dalla durata del loro auto-rinnovamento, è fondamentale per superare questo problema. Utilizzando uno screening imparziale multi-step, abbiamo identificato un fattore di trascrizione, Hoxb5, che potrebbe essere un marker esclusivo di LT-HSC nel sistema ematopoietico del topo. Sulla base di questa scoperta, abbiamo stabilito una linea di topi reporter Hoxb5 e isolato con successo LT-HSC e ST-HSC. Qui descriviamo un protocollo dettagliato per l'isolamento di LT-HSC e ST-HSC utilizzando il sistema di reporter Hoxb5 . Questo metodo di isolamento aiuterà i ricercatori a comprendere meglio i meccanismi di auto-rinnovamento e le basi biologiche di tale eterogeneità nel compartimento HSC.

In precedenza, la capacità di auto-rinnovamento è stata misurata utilizzando saggi di trapianto competitivi, in cui si ritiene che le HSC del donatore mantengano la loro capacità di auto-rinnovamento solo se si osservano cellule donatrici multi-laudio nel sangue periferico ricevente17. Inoltre, diversi rapporti definiscono le LT-HSC come cellule che continuano a produrre cellule del sangue periferico diversi mesi dopo il secondo trapianto di midollo osseo10,18...

Watch this Scientific Journal Video about Isolation Method for Long-Term and Short-Term Hematopoietic Stem Cells at JoVE.com 

Isolation Method for Long-Term and Short-Term Hematopoietic Stem Cells (Video) | JoVE 

Presentiamo un protocollo passo-passo per l'isolamento di cellule staminali ematopoietiche a lungo termine (LT-HSCs) e HSCs a breve termine (ST-HSCs) utilizzando il sistema reporter Hoxb5.

Metodo di isolamento per cellule staminali ematopoietiche a lungo e breve termine

Self-renewal capacity and multi-lineage differentiation potential are generally regarded as the defining characteristics of hematopoietic stem cells ...

Il metodo di isolamento delle cellule staminali ematopoietiche a lungo e breve termine o HSC aiuterà i ricercatori a comprendere meglio i meccanismi di rinnovamento cellulare e le basi biologiche dell'eterogeneità nel compartimento HSC. È stato identificato un fattore di trascrizione, Hoxb5, che potrebbe essere un marker esclusivo di HSC a lungo termine. Sulla base di ciò, è stata creata una linea di topi Hoxb5-reporter e le HSC a lungo termine e a breve termine sono state isolate con successo.Per iniziare la raccolta delle cellule del midollo osseo del donatore, sterilizzare un mortaio e un pestello con etanolo al 70% e lasciarli asciugare completamente. Equilibrare quelli con tampone colorante cellulare composto da integratori contenenti PBS privi di calcio e magnesio. Mettere le ossa isolate dal topo maschio donatore Hoxb5-tri-mCherry nel mortaio e aggiungere tre millilitri del tampone colorante cellulare.Spazzolare le ossa aperte con il pestello, quindi disaggregare i grumi cellulari mediante pipettaggio delicato e trasferire la sospensione cellulare attraverso un filtro cellulare da 100 micron in un tubo da 50 millilitri. Ripetere il processo con tampone colorante cellulare fresco fino a quando la soluzione diventa limpida. Di solito, ripetere tre volte è sufficiente per ottenere una soluzione chiara.Dopo aver isolato i femori e le tibie dal topo congenito CD45.1.2, tagliare entrambe le estremità delle ossa con forbici sterili affilate. Utilizzando un ago da 23 gauge dotato di una siringa da cinque millilitri riempita con tampone di sospensione cellulare ghiacciato, lavare il midollo osseo in un piatto di coltura cellulare sterile contenente tampone di sospensione cellulare. Disaggregare i grumi di cellule mediante pipettaggio delicato, quindi filtrare la sospensione cellulare attraverso un filtro cellulare da 40 micron utilizzando una pipetta P1000.Per la configurazione del gating, preparare il campione seguendo le istruzioni fornite nel testo e trasferirne 400 microlitri in una provetta in polistirene a fondo rotondo con un tappo a scatto a filtro cellulare da 35 micron. Preparare e aggiungere al campione un reagente che filtra le cellule morte prima dell'analisi, seguendo le istruzioni del produttore. Quindi, accendere il citometro a flusso e avviare il software di analisi seguendo le istruzioni del produttore.Quindi, premere Carica per iniziare ad acquisire i dati. Dopo aver escluso doppietti, cellule morte e cellule ligname-positive, gate la frazione lineage-negativa, c-kit-positiva, Sca-1-positiva. Quindi, elimina la frazione positiva di Flk2.Quindi gate Hoxb5-positivo o Hoxb5-negativo pHSCs nella frazione CD150-positiva, CD34-negativa o bassa. Quindi, preparare un tubo di legame a basso contenuto proteico da 1,5 millimetri con 600 microlitri di PBS privo di calcio e magnesio, integrato con FBS inattivato dal calore al 10%. Per eseguire la selezione pHSC Hoxb5-positiva o Hoxb5-negativa, impostare il tubo di legame a basso contenuto proteico da 1,5 millilitri preparato su un dispositivo di raccolta di ordinamento e ordinare le pHSC Hoxb5-positive o Hoxb5-negative nella provetta utilizzando la strategia di gating precedentemente menzionata.Nel primo ordinamento, utilizzate la resa della modalità di precisione di ordinamento. Impostare la piastra a 96 pozzetti con le celle di supporto precedentemente preparate sullo stadio dell'unità di deposizione automatica delle celle. Quindi, impostare il tubo di legame a basso contenuto proteico da 1,5 millilitri sulla porta di carico del citometro a flusso.Ordinare le pHSC Hoxb5-positive o Hoxb5-negative nella piastra a 96 pozzetti con le celle di supporto utilizzando la strategia di gating precedentemente menzionata. Ordinare 10 pHSC Hoxb5-positive o Hoxb5-negative per testare le loro capacità di auto-rinnovamento. I grafici di citometria a flusso dell'analisi del midollo osseo dei topi donatori Hoxb5-tri-mCherry hanno rivelato che circa il 20-25% delle cellule nella frazione pHSC definita da lineage-negativo, c-kit-positivo, Sca-1-positivo, CD150-positivo, CD34-negativo o basso, Flk2-negativo erano Hoxb5-positivi.Di seguito sono riportati i grafici rappresentativi della citometria a flusso dell'analisi del sangue periferico dei topi riceventi. Inoltre, l'analisi del sangue periferico dei topi riceventi dopo trapianto primario ha rivelato che, sebbene le pHSC Hoxb5-positive e Hoxb5-negative presentassero chimerismo donatore simile quattro settimane dopo il trapianto, l'ematopoiesi continua è stata osservata solo nei riceventi di Hoxb5-positivi. Le HSC Hoxb5-negative hanno iniziato a perdere la capacità di produrre cellule ematopoietiche otto settimane dopo il trapianto.Nell'analisi del trapianto secondario, solo i riceventi di pHSC Hoxb5-positivi hanno presentato una robusta emopoiesi. Al contrario, le cellule donatrici sono state difficilmente osservate nei topi riceventi di Hoxb5-negativi alla pHSC, suggerendo che le pHSC Hoxb5-negative hanno perso la capacità di auto-rinnovamento entro 16 settimane dal trapianto primario. Questo protocollo di solito richiede da nove a 12 ore, quindi è importante mantenere il campione a quattro gradi Celsius durante le procedure il più possibile per mantenere la vitalità cellulare.

Research

JoVE Journal

Biology

Isolation Method for Long-Term and Short-Term Hematopoietic Stem Cells

Long-term Imaging Mammalian Cells using Wide-Field Microscopy

Long-term Imaging Mammalian Cells using Wide-Field Microscopy (Video) | JoVE 

A lungo termine Imaging cellule di mammifero utilizzando Wide-Field Microscopia

Ricerca

Biologia

Isolation and Transplantation of Hematopoietic Stem Cells (HSCs)

Isolation and Transplantation of Hematopoietic Stem Cells (HSCs) (Video) | JoVE 

Isolamento e trapianto di cellule staminali emopoietiche (CSE)

Derivation of Hematopoietic Stem Cells from Murine Embryonic Stem Cells

Derivation of Hematopoietic Stem Cells from Murine Embryonic Stem Cells (Video) | JoVE 

Derivazione di cellule staminali ematopoietiche da cellule staminali embrionali murini

A stem cell is defined as a cell with the capacity to both self-renew and generate multiple differentiated progeny.  Embryonic stem cells (ESC) are ...

Isolation and Analysis of Hematopoietic Stem Cells from the Placenta

Isolation and Analysis of Hematopoietic Stem Cells from the Placenta (Video) | JoVE 

Isolamento e analisi delle cellule staminali ematopoietiche dalla placenta

Hematopoietic stem cells (HSCs) have the ability to self-renew and generate all cell types of the blood lineages throughout the lifetime of an individual. ...

Isolation of Early Hematopoietic Stem Cells from Murine Yolk Sac and AGM

Isolation of Early Hematopoietic Stem Cells from Murine Yolk Sac and AGM (Video) | JoVE 

Isolamento delle prime cellule staminali emopoietiche da murini sacco vitellino e AGM

In the mouse embryo, early hematopoiesis occurs simultaneously in multiple organs, which includes the yolk sac and aorta-gonad-mesonephros region. These ...

Lentiviral-mediated Knockdown During Ex Vivo Erythropoiesis of Human Hematopoietic Stem Cells

Lentiviral-mediated Knockdown During Ex Vivo Erythropoiesis of Human Hematopoietic Stem Cells (Video) | JoVE 

Lentivirali-mediata Knockdown Durante Ex Vivo</emEritropoiesi> di cellule staminali emopoietiche

Erythropoiesis is a commonly used model system to study cell differentiation. During erythropoiesis, pluripotent adult human hematopoietic stem cells ...

Phenotypic Analysis and Isolation of Murine Hematopoietic Stem Cells and Lineage-committed Progenitors

Phenotypic Analysis and Isolation of Murine Hematopoietic Stem Cells and Lineage-committed Progenitors (Video) | JoVE 

L&#39;analisi fenotipica e l&#39;isolamento di murini cellule staminali ematopoietiche e Lineage-committed progenitori

The bone marrow is the principal site where HSCs and more mature blood cells lineage progenitors reside and differentiate in an adult organism. HSCs ...

Long-term Lethal Toxicity Test with the Crustacean Artemia franciscana

Long-term Lethal Toxicity Test with the Crustacean Artemia franciscana (Video) | JoVE 

A lungo termine del test di tossicità letale con il crostaceo Artemia franciscana</em

Our research activities target the use of biological methods for the evaluation of environmental quality, with particular reference to saltwater/brackish ...

Serial Enrichment of Spermatogonial Stem and Progenitor Cells (SSCs) in Culture for Derivation of Long-term Adult Mouse SSC Lines

Serial Enrichment of Spermatogonial Stem and Progenitor Cells (SSCs) in Culture for Derivation of Long-term Adult Mouse SSC Lines (Video) | JoVE 

Arricchimento di serie staminali spermatogoni e cellule progenitrici (SSC) in Cultura per la derivazione di lungo termine Lines topo adulto SSC

Spermatogonial stem and progenitor cells (SSCs) of the testis represent a classic example of adult mammalian stem cells and preserve fertility for nearly ...

Multilayer Mounting for Long-term Light Sheet Microscopy of Zebrafish

Multilayer Mounting for Long-term Light Sheet Microscopy of Zebrafish (Video) | JoVE 

Multistrato di montaggio per lungo termine foglio leggero Microscopia di Zebrafish

Light sheet microscopy is the ideal imaging technique to study zebrafish embryonic development. Due to minimal photo-toxicity and bleaching, it is ...