Summary

Isolering og Berigelse af Lever progenitordelmængder identificeret ved en Novel Surface Marker Kombination

Published: February 18, 2017
doi:

Summary

Leverskader ledsages af progenitorcelle ekspansion, der repræsenterer en heterogen cellepopulation. Novel klassificering af denne cellulære rum giver mulighed for kendingsnummer af flere delmængder. Den her beskrevne fremgangsmåde illustrerer flowcytometrianalyse og høj renhed isolering af forskellige delmængder, der kan anvendes til yderligere analyser.

Abstract

Under kroniske leverskader, progenitorceller ekspandere i en proces kaldet kanalsystem reaktion, som også indebærer udseendet af inflammatorisk cellulært infiltrat og epitelcelle aktivering. Den stamcelle population under sådanne inflammatoriske reaktioner er hovedsagelig blevet undersøgt ved anvendelse enkelt overflade markører, enten ved histologisk analyse eller ved flowcytometri-baserede teknikker. Men nye overflademarkører identificeret forskellige funktionelt adskilte undergrupper inden leveren stamcelle rum / stammer. Fremgangsmåden præsenteres her beskriver isoleringen og detaljerede flowcytometrianalyse af progenitordelmængder anvende nye overflademarkør kombinationer. Desuden demonstrerer, hvordan de forskellige stamceller delmængder kan isoleres med høj renhed under anvendelse af automatiseret magnetisk og FACS sortering-baserede metoder. Vigtigere, hidtil ukendte og forenklet enzymatisk dissociering af leveren muliggør isolering af disse sjældne cellepopulationer med en høj levedygtighedder er overlegen i forhold til andre eksisterende metoder. Dette er især relevant for yderligere at studere progenitorceller in vitro eller til isolering af høj kvalitet RNA til analyse genekspressionsprofilen.

Introduction

Lever regenerering er for det meste forbundet med selv-fornyelse kapacitet på hepatocytter. Alligevel kroniske leverskader forekomme med progenitorcelle aktivering og ekspansion, hvilket har været forbundet med deres evne til at differentiere til hepatocytter og cholangiocytes 1, 2, 3, 4. Dette er især relevant, fordi under kroniske skader, hepatocytproliferation ikke er effektiv. Trods flere genetiske tracing studier rettet stamceller, deres rolle i leveren regenerering stadig kontroversielt 5, 6, 7, 8. Desuden har aktiveringen af progenitorceller blevet forbundet med øget fibrotisk reaktion i leveren, som rejser spørgsmål om deres nøjagtige rolle under personskader 9, 10.

Den heterogene karakter af stamcelle rummet har længe været foreslået af genekspressionsstudier der isolerede stamceller udtrykker en enkelt overflade markør ved hjælp mikrodissektion eller celle sortering-baserede metoder 1, 11. Faktisk nylig, en ny overflade markør kombination hjælp gp38 (podoplanin) utvetydigt forbundet tidligere enkelt markører for stamceller til forskellige delmængder 12. Vigtigere er det, disse undergrupper ikke kun afveg i deres overflademarkør ekspression men udviste også funktionelle ændringer under skader 12.

Flere dyremodeller har været anvendt til at undersøge progenitorcelle aktivering og leverregenerering. Det forekommer, at de forskellige skade typer fremmer aktiveringen af forskellige undergrupper af progenitorceller 12. Dette kunne forklare den phenotypic afvigelser i kanalsystem reaktion er observeret hos mennesker 4. Således er de komplekse fænotypiske og funktionelle analyser af progenitorceller er afgørende at forstå deres rolle i skader og den sande betydning af kanalsystem reaktion i leversygdomme.

Udover overflade markør kombinationer, de afgørende forskelle i celle isolation protokoller yderligere komplicere konklusioner baseret på tidligere undersøgelser 2. En betydelig mængde af undersøgelser rettet rollen af stamceller, der i høj grad adskiller sig i deres isolation protokol (f.eks, lever dissociation (enzym kombination og varighed af processen), tæthed medium og centrifugering hastighed) 2. En optimeret isolation teknik, der giver bedre levedygtighed for sjældne cellepopulationer og reflekterende af delmængde sammensætning, er blevet udviklet og offentliggjort for nylig 12. Formålet med denne artikel er at give et mere itailed protokol af denne liver celleisolering procedure og undersættet analyse for at muliggøre korrekt gengivelse af teknikken. Derudover protokollen indeholder en sammenligning med den tidligere isolation metode til at påvise de forskelle, sammenlignet med den nye protokol.

Protocol

Alle eksperimentelle procedurer blev udført med godkendelse af etik og dyr pleje udvalg i Homburg University Medical Center. 1. Forberedelse af materialer og buffere Frisk forberede alle buffere kræves for liver fordøjelse ved hjælp af sterile komponenter og en laminar hætte for at undgå bakteriel forurening. Forbered indsamling puffer (CB) ved blanding 49,5 ml RPMI-medium og 0,5 ml føtalt bovint serum (FBS; lav endotoxin, varmeinaktiveret) for at opnå en 1% (v /…

Representative Results

Proceduren præsenteres her for fordøjelsen af leveren ved anvendelse af en hidtil ukendt blanding af enzymer resulterer i en enkelt-celle suspension indeholdende parenchymale og ikke-parenchymale leverceller (Figur 1 og 2a). Efter ACK-lysering af røde blodlegemer, den direkte flowcytometri analyse af en enkelt cellesuspension er mulig (figur 1 og 2). Gating strategi indebærer udelukkelse af dubletter og døde celler …

Discussion

Leverbetændelse og skade af forskellig oprindelse udløse regenerative processer i leveren, der er ledsaget af stamcelle ekspansion og aktivering 2, 3. Disse lever stamceller besidder stamceller egenskaber og sandsynligvis spiller en væsentlig rolle i patomekanisme af forskellige leversygdomme.

Heterogenitet liver progenitorceller har længe været foreslået. Revurderingen af lever progenitordelmængder ved hjælp af en ny overfla…

Offenlegungen

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Dette arbejde blev støttet af Alexander von Humboldt Foundation Sofja Kovalevskaja Award til VLK.

Materials

RPMI Life Technologies 21875-034
phenol red free DMEM Life Technologies 31053-028
FBS Life Technologies 10270-106
Collagenase P Sigma-Aldrich 11249002001
DNAse-I Sigma-Aldrich 10104159001
Dispase Life Technologies 17105041
ACK Lysing Buffer Life Technologies A10492-01
HBSS Life Technologies 14025-050
PBS Sigma-Aldrich D8537
Sodium Azide Sigma-Aldrich S2002 Prepare 1 % stock solution
10 % BSA Miltenyi Biotec 130-091-376
autoMACS Rinsing Solution Miltenyi Biotec 130-091-222 add 0.5 % (v/v) BSA and store on ice
Phenol-red free DMEM Sigma-Aldrich D1145
counting Beads Count Bright Life Technologies C36950
PI Miltenyi Biotec 130-093-233
FcR Blocking Reagent Miltenyi Biotec 130-092-575
anti-CD31 MicroBeads Miltenyi Biotec 130-097-418
anti-CD45 MicroBeads Miltenyi Biotec 130-052-301
Dead Cell Removal Kit Miltenyi Biotec 130-090-101
anti-Biotin MicroBeads Miltenyi Biotec 130-090-485
CD64 Purified BioLegend 139302 Dilution: 1:100
CD16/32 Purified BioLegend 101302 Dilution: 1:100
CD45 APC/Cy7 BioLegend 103116 Dilution: 1:200, marks hematopoetic cells
CD31 Biotin BioLegend 102504 Dilution: 1:200, marks endothelial cells
ASGPR1 Purified Bio-Techne AF2755-SP Dilution: 1:100, marks hepatocytes
Podoplanin APC BioLegend 127410 Dilution: 1:1400, marks progenior cells
Podoplanin Biotin BioLegend 127404 Dilution: 1:1400
CD133 PE Miltenyi Biotec 130-102-210 use 3 µl, marks progenitor cells
CD133 Biotin BioLegend 141206 Dilution: 1:100
CD34 Biotin eBioScience 13-0341-81 Dilution: 1:100
CD90.2 Pacific Blue BioLegend 140306 Dilution: 1:800
CD157 PE BioLegend 140203 Dilution: 1:600
EpCAM Brilliant Violet 421 BioLegend 118225 Dilution: 1:100
Sca-1 Biotin Miltenyi Biotec 130-101-885 use 10 µl
Mouse IgG2b, κ PE BioLegend 400311
Rat IgG1 PE BioLegend 400407
Rat IgG2b, κ APC/Cy7 BioLegend 400624
Rat IgG2a, κ Biotin BioLegend 400504
Rat IgG2a, κ Brilliant Violet 421 BioLegend 400535
Syrian Hamster IgG APC BioLegend 402012
Syrian Hamster IgG Biotin BioLegend 402004
Normal Goat IgG Control Purified Bio-Techne AB-108-C
Donkey anti-Goat IgG Alexa Fluor 488 Life Technologies A11055 Dilution: 1:800
Streptavidin Alexa Fluor 405 Life Technologies S32351 Dilution: 1:400
100 µm Filter mesh A. Hartenstein PAS3
LS Column Miltenyi Biotec 130-042-401
QuadroMACS separator Miltenyi Biotec 130-090-976
MACSQuant Analyzer 10 Miltenyi Biotec 130-096-343
AutoMACS Pro Separator Miltenyi Biotec 130-092-545
FACS AriaTMIII BD Biosciences
FACSDiva sofware BD Biosciences
Polypropylene Round bottom tube Falcon 352063
Rneasy plus mini kit Qiagen 74134 RLT lysis buffer is included

Referenzen

  1. Dolle, L., et al. Successful isolation of liver progenitor cells by aldehyde dehydrogenase activity in naive mice. Hepatology. 55 (2), 540-552 (2012).
  2. Dolle, L., et al. The quest for liver progenitor cells: a practical point of view. J Hepatol. 52 (1), 117-129 (2010).
  3. Dorrell, C., et al. Surface markers for the murine oval cell response. Hepatology. 48 (4), 1282-1291 (2008).
  4. Gouw, A. S., Clouston, A. D., Theise, N. D. Ductular reactions in human liver: diversity at the interface. Hepatology. 54 (5), 1853-1863 (2011).
  5. Tarlow, B. D., Finegold, M. J., Grompe, M. Clonal tracing of Sox9+ liver progenitors in mouse oval cell injury. Hepatology. 60 (1), 278-289 (2014).
  6. Shin, S., et al. Foxl1-Cre-marked adult hepatic progenitors have clonogenic and bilineage differentiation potential. Genes Dev. 25 (11), 1185-1192 (2011).
  7. Furuyama, K., et al. Continuous cell supply from a Sox9-expressing progenitor zone in adult liver, exocrine pancreas and intestine. Nat Genet. 43 (1), 34-41 (2011).
  8. Font-Burgada, J., et al. Hybrid Periportal Hepatocytes Regenerate the Injured Liver without Giving Rise to Cancer. Cell. 162 (4), 766-779 (2015).
  9. Kuramitsu, K., et al. Failure of fibrotic liver regeneration in mice is linked to a severe fibrogenic response driven by hepatic progenitor cell activation. Am J Pathol. 183 (1), 182-194 (2013).
  10. Pritchard, M. T., Nagy, L. E. Hepatic fibrosis is enhanced and accompanied by robust oval cell activation after chronic carbon tetrachloride administration to Egr-1-deficient mice. Am J Pathol. 176 (6), 2743-2752 (2010).
  11. Spee, B., et al. Characterisation of the liver progenitor cell niche in liver diseases: potential involvement of Wnt and Notch signalling. Gut. 59 (2), 247-257 (2010).
  12. Eckert, C., et al. Podoplanin discriminates distinct stromal cell populations and a novel progenitor subset in the liver. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 310 (1), G1-G12 (2016).
  13. Epting, C. L., et al. Stem cell antigen-1 is necessary for cell-cycle withdrawal and myoblast differentiation in C2C12 cells. J Cell Sci. 117 (Pt 25), 6185-6195 (2004).
  14. Tirnitz-Parker, J. E., Tonkin, J. N., Knight, B., Olynyk, J. K., Yeoh, G. C. Isolation, culture and immortalisation of hepatic oval cells from adult mice fed a choline-deficient, ethionine-supplemented diet. Int J Biochem Cell Biol. 39 (12), 2226-2239 (2007).
  15. Rountree, C. B., et al. A CD133-expressing murine liver oval cell population with bilineage potential. Stem Cells. 25 (10), 2419-2429 (2007).
  16. Rountree, C. B., Ding, W., Dang, H., Vankirk, C., Crooks, G. M. Isolation of CD133+ liver stem cells for clonal expansion. J Vis Exp. (56), (2011).
  17. Sidney, L. E., McIntosh, O. D., Hopkinson, A. Phenotypic Change and Induction of Cytokeratin Expression During In Vitro Culture of Corneal Stromal Cells. Invest Ophthalmol Vis Sci. 56 (12), 7225-7235 (2015).
  18. Hass, R., Kasper, C., Bohm, S., Jacobs, R. Different populations and sources of human mesenchymal stem cells (MSC): A comparison of adult and neonatal tissue-derived MSC. Cell Commun Signal. 9, 12 (2011).
  19. Schmelzer, E., et al. Human hepatic stem cells from fetal and postnatal donors. J Exp Med. 204 (8), 1973-1987 (2007).

Play Video

Diesen Artikel zitieren
Julich-Haertel, H., Tiwari, M., Mehrfeld, C., Krause, E., Kornek, M., Lukacs-Kornek, V. Isolation and Enrichment of Liver Progenitor Subsets Identified by a Novel Surface Marker Combination. J. Vis. Exp. (120), e55284, doi:10.3791/55284 (2017).

View Video