Summary

Isolering och anrikning av leverstamfader delmängder identifierade av en roman Surface Marker Kombination

Published: February 18, 2017
doi:

Summary

Leverskador åtföljs av stamcellsexpansion som representerar en heterogen cellpopulation. Nya klassificeringen av denna cellulära fack möjliggör särskiljande av flera undergrupper. Den metod som beskrivs här illustrerar den flödescytometrianalys och hög renhet isolering av olika underuppsättningar som kan användas för ytterligare analyser.

Abstract

Under kroniska leverskador, progenitorceller expandera i en process som kallas duktulära reaktion, vilket också innebär uppkomsten av inflammatoriska cellulärt infiltrat och epitelceller aktivering. Stamfader cellpopulationen under sådana inflammatoriska reaktioner har mestadels undersökts med hjälp av enkla ytmarkörer, antingen genom histologisk analys eller genom flödescytometri-baserade tekniker. Men nya ytmarkörer identifierat olika funktionellt distinkta undergrupper inom leverstamfader / stamceller. Den metod som presenteras här beskriver isoleringen och detaljerade flödescytometrianalys av ursprungsgrupper som använder nya ytmarkör kombinationer. Dessutom visar den hur de olika progenitor cellundergrupper kan isoleras med hög renhet med användning av automatiserad magnetiska och FACS sortering-baserade metoder. Viktigare, nya och förenklad enzymatisk dissociering av levern möjliggör för isolering av dessa sällsynta cellpopulationer med en hög viabilitetsom är överlägsen i jämförelse med andra existerande metoder. Detta är särskilt relevant för ytterligare studera stamceller in vitro eller för att isolera hög kvalitet RNA för att analysera genuttryck profil.

Introduction

Leverregenerering är oftast förknippad med självförnyelse kapacitet av hepatocyter. Icke desto mindre, kroniska leverskador inträffar med progenitor-cellaktivering och expansion, vilket har satts i samband med deras förmåga att differentiera till hepatocyter och cholangiocytes 1, 2, 3, 4. Detta är särskilt relevant, eftersom under kroniska skador, är inte effektiv hepatocytproliferation. Trots flera genetiska spårning studier inriktade på progenitorceller, är fortfarande kontroversiell 5, 6, 7, 8 deras roll i leverregenerering. Dessutom har aktiveringen av progenitorceller kopplats till ökad fibrotisk reaktion i levern, vilket väcker frågor om deras exakta roll under skador 9, 10.

Den heterogena karaktären av stamcellstransplantation facket har länge föreslagits av genuttryck studier som isolerade stamceller som uttrycker en enda yta markör med hjälp av microdissection eller cellsortering-baserade metoder 1, 11. I själva verket nyligen en ny yta markör kombination med användning av gp38 (podoplanin) entydigt länkade tidigare enstaka markörer för stamceller till olika delmängder 12. Viktigt är dessa delmängder inte bara skilde i sin yta markör uttryck, men också uppvisade funktionella förändringar under skador 12.

Flera djurmodeller har använts för att undersöka progenitor-cellaktivering och leverregenerering. Det verkar som om de olika typerna skade främjar aktiveringen av olika delmängder av progenitorceller 12. Detta kan förklara den phenotypic divergens av duktulära reaktion observerats hos människa 4. Således, de komplexa fenotypiska och funktionella analyser av stamceller är avgörande för att förstå deras roll i skador och den sanna betydelsen av duktulära reaktion i leversjukdomar.

Förutom ytmarkör kombinationer, de avgörande skillnaderna i cellisoleringsprotokoll ytterligare komplicera de slutsatser baserade på tidigare studier 2. En betydande del av studier adresserade roll progenitorceller som kraftigt skiljer sig åt i sin isolering protokoll (t.ex. lever dissociation (enzym kombination och varaktighet av processen), densitet medium och centrifugeringsvarvtal) 2. En optimerad isoleringsteknik, vilket ger bättre lönsamhet för sällsynta cellpopulationer och reflekterande av delmängd sammansättning, har utvecklats och publicerats nyligen 12. Syftet med denna artikel är att ge en mer Detailed protokollet av detta levercellisoleringsförfarande och delmängdsanalys för att möjliggöra för en korrekt reproduktion av den teknik. Dessutom innehåller protokollet en jämförelse med föregående isolering metod för att påvisa skillnader jämfört med det nya protokollet.

Protocol

Alla experimentella procedurer utfördes med godkännande av etik och djurvårds kommittéer Homburg University Medical Center. 1. Framställning av material och buffertar Färskt förbereda alla buffertar som krävs för lever matsmältning med sterila komponenter och ett laminärt huva för att undvika bakteriell kontamination. Förbereda uppsamlingsbuffert (CB) genom att blanda 49,5 ml RPMI-medium och 0,5 ml fetalt bovint serum (FBS; låg endotoxin, värmeinaktiverat)…

Representative Results

Det förfarande som presenteras här för uppslutning av levern med användning av en ny blandning av enzymer resulterar i en enkelcellsuspension innehållande parenkymal och icke-parenkymala leverceller (fig 1 och 2a). Efter det att ACK-lyse av röda blodkroppar, är den direkta flödescytometrianalys av encelliga suspension möjliga (fig 1 och 2). Gating strategin innebär uteslutande av dubbletter och döda celler <st…

Discussion

Leverinflammation och skada av olika ursprung utlösa regenerativa processer i levern som åtföljs av stamcellsexpansion och aktivering 2, 3. Dessa lever progenitorceller besitter stamcellsegenskaper och sannolikt spelar en betydande roll i pathomechanism av olika leversjukdomar.

De olikartade lever progenitorceller har länge föreslagits. Omprövningen av leverföregångargrupper med hjälp av en ny yta markör kombination av CD13…

Offenlegungen

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Detta arbete stöddes av Alexander von Humboldt-stiftelsen Sofja Kovalevskaja Award till 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