הכנת מח עצם שלם לניתוח המוני Cy, לטיפול בניופיל-תאי השושלת
Summary
כאן, אנו מציגים פרוטוקול כדי לעבד מח עצם טרי (BM) מבודד מעכבר או בן אדם עבור cy, מימדי המונית ההמוני (Cy, Try על ידי זמן הטיסה, Cy,) ניתוח של תאי השושלת של נויטרופילים.
Abstract
במאמר זה, אנו מציגים פרוטוקול כי הוא ממוטב כדי לשמר את התאים נויטרופילים השושלת בתוך מוניטור טרי עבור ניתוח של BM CyTOF שלם. אנו מנוצל מיאלואידית משוחדת 39-נוגדן הפאנל CyTOF להעריך את המערכת המטתית עם דגש על התאים נויטרופילים-השושלת באמצעות פרוטוקול זה. תוצאת הארגון נותחה באמצעות אלגוריתם להפחתת מימדים פתוח, והנתונים הוצגו כדי להדגים את התוצאה של פרוטוקול זה. גילינו אוכלוסיות חדשות של ניופיל-יוחסין. המבוססות על הפרוטוקול הזה פרוטוקול זה של הכנה מסוג חדש של מוניטור מלאה עשוי לשמש 1), ניתוח CyTOF לגלות אוכלוסיות תאים בלתי מזוהה מ-BM שלם, 2), חקירת פגמים מסוג BM עבור חולים עם הפרעות דם כגון לוקמיה, 3), סיוע אופטימיזציה של מופעל על ידי קרינה פלואורסצנטית זרימה cy, לנסות לנצל את מוניטור שלם טרי.
Introduction
בעשורים האחרונים, שיטות cy, לנסות כבר כלי רב עוצמה כדי לחקור את המערכת המטטית ב BM. שיטות אלו כוללות שימוש בזרימה פלואורסצנטית המופעל באמצעות נוגדנים והשיטה החדשה של Cyתוף באמצעות מתכת כבדה בעלת תוויות. הם הובילו לתגליות של סוגי תאים רבים בדגימה ביולוגית הטרוגנית על-ידי זיהוי פרופילי הביטוי הייחודי שלהם משטח הסמן. הגבירו את הספקטרום חופפים זה משויך עם ערוצים יותר מוביל הנתונים הגבוהים יותר חוסר דיוק בזרם המופעל על ידי הקרינה ביישומים cy, לנסות. לכן, תאים לא רצויים מוסרים באופן שגרתי כדי להעשיר אוכלוסיות תאים של עניין של זרימה המופעל על ידי הזרם הפלואורסצנטית הפעלה cy, לנסות. לדוגמה, Ly6G (או Gr-1) ו-CD11b נחשבים לסמנים בוגרים של תאים מיאלואידים ו-Ly6G+ (או gr-1+) ו-CD11b+ תאים מוסרים באופן שגרתי מדגימות BM באמצעות ערכות העשרה מגנטיות לפני שהוא מנתח את הניתוח cytometry של גזע המטפאות ותאים מחולל שדות (hspcs) או על-ידי שילוב סמנים אלה בערוץ הקוקטייל אחד מזבלה1,2,3. דוגמה נוספת היא כי נויטרופילים הם הוסר באופן שגרתי מן הדגימה דם אנושי כדי להעשיר את הדם ההיקפית תאים מונפנקות (PBMC) למחקרים אימונולוגיים. מח עצם שלם מבודד מעכבר או בן אדם, עם זאת, הוא נחקר לעתים נדירות ללא פגע לניתוח cy, try.
לאחרונה, cytof הפך לכלי מהפכני לחקור את מערכת המטפאות4,5,6. עם CyTOF, הנוגדנים המתויגים בתווית מוחלפים בנוגדנים כבדים המסומנים בכתב. שיטה זו מאפשרת את המדידה של מעל 40 סמנים בו ללא החשש של חפיפת ספקטרום. הוא איפשר ניתוח של דגימה ביולוגית שלמה ללא שלבי המחסור מחסור או ערוץ dump. לכן, אנו יכולים להציג את המערכת המטטית באופן מקיף עם מימדי התוכן הגבוה מתוך מגרשים קונבנציונליים דו-מימדית של הזרימה. אוכלוסיות תאים שהושמטו בעבר במהלך תהליך של דלדול או מחסור יכול כעת להיות מובא לאור עם נתונים מימדים גבוהים שנוצרו על ידי cytof4,5. עיצבנו פאנל נוגדן המודד בו 39 פרמטרים במערכת המטפאות עם דגש על מיניאיד מיאלואידית7. לעומת הזרימה המקובלת cy, לנסות נתונים, פרשנות והדמיה של הנתונים חסר תקדים של תא יחיד מימדי שנוצר על ידי Cyתוף הוא מאתגר. מדענים חישוביים פיתחו טכניקות הפחתה ממדיות להדמיה של ערכות נתונים ממדיות גבוהות. במאמר זה, השתמשנו באלגוריתם, ויסבנה, שעושה שימוש בטכניקת הטבעה מבוזרת של סטוכסטי שכנים (t-SNE) כדי לנתח את הנתונים של CyTOF ולהציג את התוצאה הגבוהה ביותר במפה דו-ממדית תוך שימור המבנה הגבוה . הנתונים8,9,10 בחלקה tSNE, תאים דומים מקובצים לקבוצות ממשנה והצבע משמש להדגשת התכונה של התאים. לדוגמה, באיור 1 התאים המייאלואידים מופצים לקבוצות משנה של תאים בהתבסס על קווי הדמיון של דפוסי הביטוי שלהם של 33 פני השטח הנובעות מציתוף (איור 1)4. כאן חקרנו מח עצם העכבר עם שלנו דיווחו בעבר 39-סמן CyTOF הפאנל על ידי ניתוח ויסבנה7. בדיקת ובדיקה של הנתונים שלנו CyTOF חשף אוכלוסיית תאים בלתי מזוהה שהראה הן HSPC (CD117+) ו נויטרופילים (Ly6G+) מאפיינים (איור 2)7.
לסיכום, אנו מציגים פרוטוקול לעיבוד מח עצם טרי שלם עבור ניתוח CyTOF. במאמר זה, השתמשנו מח עצם העכבר כדוגמה, בעוד פרוטוקול זה יכול לשמש גם כדי לעבד את דגימות מח העצם האנושית. הפרטים הספציפיים לדגימות מח העצם האנושי גם כן מפורטים בפרוטוקול. היתרון של פרוטוקול זה הוא שהוא מכיל פרטים כגון זמן דגירה הטמפרטורה שהיו ממוטבת לשמר את התאים נויטרופילים השושלת במוח העצם כדי לאפשר חקירה על מח עצם שלם שלם. פרוטוקול זה עשוי להיות גם שונה בקלות עבור הפעלת קרינה פלואורסצנטית יישומים המופעל.
Protocol
Representative Results
Discussion
בעשורים האחרונים, זרימה המבוססת על קרינה פלואורסצנטנסה שימש כשיטה העיקרית ללמוד ליננים הסלולר ו טרוגניות1,2,3. למרות הזרימה cy, try סיפק נתונים רב מימדי, שיטה זו מוגבלת על ידי בחירות של פרמטרים חפיפה ספקטרלית. כדי להתגבר על החולשות של הזרימה cy…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
היינו רוצים להודות לזרימת LJI הליבה Cy, לקבלת סיוע עם הליך המוני cy, try. עבודה זו נתמכה על ידי NIH מענקים R01HL134236, P01HL136275, ו R01CA202987 (כולם C. C. H) ו ADA7-12-MN-31 (04) (כדי C.C.H. ו-Y. P. Z).
Materials
| CyTOF Antibodies (mouse) | |||
| Anti-Mouse CD45 (Clone 30-F11) -89Y | Fluidigm | Cat# 3089005B | |
| Anti-Human/Mouse CD45R/B220 (Clone RA36B2)-176Yb | Fluidigm | Cat# 3176002B | |
| Anti-mouse CD105 (Clone MJ7/18)-Purified | Biolegend | Cat# 120402; RRID:AB_961070 | |
| Anti-mouse CD115 (CSF-1R) (Clone AFS98)-Purified | Biolegend | Cat# 135502; RRID:AB_1937293 | |
| Anti-Mouse CD117/c-kit (Clone 2B8)-166Er | Fluidigm | Cat# 3166004B | |
| Anti-mouse CD11a (Clone M17/4)-Purified | Biolegend | Cat# 101101; RRID:AB_312774 | |
| Anti-Mouse CD11b (Clone M1/70)-148Nd | Fluidigm | Cat# 3148003B | |
| Anti-Mouse CD11c (Clone N418)-142Nd | Fluidigm | Cat# 3142003B | |
| Anti-mouse CD127 (IL-7Rα) (Clone A7R34)-MaxPar Ready | Biolegend | Cat# 133919; RRID:AB_2565433 | |
| Anti-Mouse CD150 (Clone TC1512F12.2)-167Er | Fluidigm | Cat# 3167004B | |
| Anti-mouse CD16.2 (FcγRIV) (Clone 9E9)-Purified | Biolegend | Cat# 149502; RRID:AB_2565302 | |
| Anti-Mouse CD162 (Clone 4RA10 (RUO))-Purified | BD Biosciences | Cat# 557787; RRID:AB_647340 | |
| Anti-mouse CD169 (Siglec-1) (Clone 3D6.112)-Purified | Biolegend | Cat# 142402; RRID:AB_10916523 | |
| Anti-mouse CD182 (CXCR2) (Clone SA044G4)-Purified | Biolegend | Cat# 149302; RRID:AB_2565277 | |
| Anti-mouse CD183 (Clone CXCR3-173)-Purified | Biolegend | Cat# 126502; RRID:AB_1027635 | |
| Anti-mouse CD335 (NKp46) (Clone 29A1.4)-MaxPar Ready | Biolegend | Cat# 137625; RRID:AB_2563744 | |
| Anti-mouse CD34 (Clone MEC14.7)-Purified | Biolegend | Cat# 119302; RRID:AB_345280 | |
| Anti-mouse CD41 (Clone MWReg30)-MaxPar Ready | Biolegend | Cat# 133919; RRID:AB_2565433 | |
| Anti-Mouse CD43 (Clone S11)-146Nd | Fluidigm | Cat# 3146009B | |
| Anti-Mouse CD48 (Clone HM48.1)-156Gd | Fluidigm | Cat# 3156012B | |
| Anti-mouse CD62L (Clone MEL-14)-MaxPar Ready | ThermoFisher | Cat# 14-1351-82; RRID:AB_467481 | |
| Anti-mouse CD71 (Clone RI7217)-Purified | Biolegend | Cat# 113802; RRID:AB_313563 | |
| Anti-mouse CD90 (Clone G7)-Purified | Biolegend | Cat# 105202; RRID:AB_313169 | |
| Anti-Mouse F4/80 (Clone BM8)-159Tb | Fluidigm | Cat# 3159009B | |
| Anti-mouse FcεRIα (Clone MAR-1)-MaxPar Ready | Biolegend | Cat# 134321; RRID:AB_2563768 | |
| Anti-mouse GM-CSF (MP1-22E9 (RUO))-Purified | BD Biosciences | Cat# 554404; RRID:AB_395370 | |
| Anti-Mouse I-A/I-E (Clone M5/114.15.2)-174Yb | Fluidigm | Cat# 3174003B | |
| Anti-Mouse Ki67 (Clone B56 (RUO))-Purified | BD Biosciences | Cat# 556003; RRID:AB_396287 | |
| Anti-Mouse Ly-6A/E (Sca-1) (Clone D7)-169Tm | Fluidigm | Cat# 3169015B | |
| Anti-Mouse Ly6B (Clone 7/4)-Purified | abcam | Cat# ab53457; RRID:AB_881409 | |
| Anti-mouse Ly-6G (Clone 1A8)-MaxPar Ready | Biolegend | Cat# 127637; RRID:AB_2563784 | |
| Anti-Mouse NK1.1 (Clone PK136)-165Ho | Fluidigm | Cat# 3165018B | |
| Anti-Mouse Siglec-F (Clone E50-2440 (RUO))-Purified | BD Biosciences | Cat# 552125; RRID:AB_394340 | |
| Anti-Mouse TCRβ (Clone H57-597)-143Nd | Fluidigm | (Clone H57-597)-143Nd | |
| Anti-mouse TER-119/Erythroid Cells (Clone TER-119)-MaxPar Ready | Biolegend | Cat# 116241; RRID:AB_2563789 | |
| Chemicals, Peptides and Recombinant Proteins | |||
| Antibody Stabilizer | CANDOR Bioscience | Cat# 130050 | |
| Bovine Serum Albumin | Sigma-Aldrich | Cat# A4503 | |
| Cisplatin-194Pt | Fluidigm | Cat# 201194 | |
| eBioscience 1X RBC Lysis Buffer | ThermoFisher | Cat# 00-4333-57 | |
| eBioscience Foxp3 / Transcription Factor Staining Buffer Set | ThermoFisher | Cat# 00-4333-57 | |
| EQ Four Element Calibration Beads | Fluidigm | Cat# 201078 | |
| Ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) | ThermoFisher | Cat# AM9260G | |
| Fetal Bovine Serum | Omega Scientific | Cat# FB-02 | |
| HyClone Phosphate Buffered Saline solution | GE Lifesciences | Cat#SH30256.01 | |
| Intercalator-Ir | Fluidigm | Cat# 201192B | |
| MAXPAR Antibody Labeling Kits | Fluidigm | http://www.dvssciences.com/product-catalog-maxpar.php | |
| Paraformaldehyde | Sigma-Aldrich | Cat# 158127 | |
| Sodium azide | Sigma-Aldrich | Cat# S2002 | |
| Triton X-100 | Sigma-Aldrich | Cat# X100 | |
| Trypsin EDTA 1X | Corning | Cat# 25-053-Cl | |
| Experimental Model: Organism/Strains | |||
| Mouse: C57BL/6J | The Jackson Laboratory | Stock No: 000664 | |
| Software Alogrithm | |||
| Bead-based Normalizer | Finck et al., 2013 | https://med.virginia.edu/flow-cytometry-facility/wp-content/uploads/sites/170/2015/10/3_Finck-Rachel_CUGM_May2013.pdf | |
| Cytobank | Cytobank | https://www.cytobank.org/ | |
| Cytofkit v1.r.0 | Chen et al., 2016 | https://bioconductor.org/packages/release/bioc/html/cytofkit.html | |
| t-SNE | van der Maaten and Hinton, 2008 | https://cran.r-project.org/web/packages/Rtsne/index.html | |
Referenzen
- Akashi, K., Traver, D., Miyamoto, T., Weissman, I. L. A clonogenic common myeloid progenitor that gives rise to all myeloid lineages. Nature. 404, 193-197 (2000).
- Iwasaki, H., Akashi, K. Myeloid lineage commitment from the hematopoietic stem cell. Immunity. 26, 726-740 (2007).
- Manz, M. G., Miyamoto, T., Akashi, K., Weissman, I. L. Prospective isolation of human clonogenic common myeloid progenitors. Proceedings of the National Academy of Sciences. 99, 11872-11877 (2002).
- Becher, B., et al. High-dimensional analysis of the murine myeloid cell system. Nature Immunology. 15, 1181-1189 (2014).
- Bendall, S. C., et al. Single-cell mass cytometry of differential immune and drug responses across a human hematopoietic continuum. Science. 332, 687-696 (2011).
- Samusik, N., Good, Z., Spitzer, M. H., Davis, K. L., Nolan, G. P. Automated mapping of phenotype space with single-cell data. Nature Methods. 13, 493-496 (2016).
- Zhu, Y. P., et al. Identification of an Early Unipotent Neutrophil Progenitor with Pro-tumoral Activity in Mouse and Human Bone Marrow. Cell Reports. 24, 2329-2341 (2018).
- Van der Maaten, L. J. P., Hinton, G. E. Visualizing High-Dimensional Data Using t-SNE. Journal of Machine Learning Research. 9, 2579-2605 (2008).
- Amir, E. A. D., et al. viSNE enables visualization of high dimensional single-cell data and reveals phenotypic heterogeneity of leukemia. Nature Biotechnology. 31, 545-552 (2013).
- van der Maaten, L., Hinton, G. Visualizing data using t-SNE. Journal of Machine Learning Research. 9 (85), 2579-2065 (2008).
- Cloos, J., et al. Comprehensive Protocol to Sample and Process Bone Marrow for Measuring Measurable Residual Disease and Leukemic Stem Cells in Acute Myeloid Leukemia. Journal of Visualized Experiment. 133, 56386 (2018).
- Bendall, S. C., Nolan, G. P., Roederer, M., Chattopadhyay, P. K. A deep profiler’s guide to cytometry. Trends in Immunology. 33, 323-332 (2012).
- Ley, K., et al. Neutrophils: New insights and open questions. Science Immunology. 3 (30), 4579 (2018).
- Ng, L. G., Ostuni, R., Hidalgo, A. Heterogeneity of neutrophils. Nature Reviews in Immunology. , (2019).
