We hebben een protocol geoptimaliseerd voor het isoleren en zuiveren van Murine cardiale pericytes voor fundamenteel onderzoek en onderzoek naar hun biologie en therapeutisch potentieel.
Pericytes, perivasculaire cellen van micro vaten en haarvaten, zijn gekend om een rol te spelen in angiogenese, stabilisatie van het vat en integriteit van de endotheliale barrière. Echter, hun weefsel-specifieke functies in het hart zijn niet goed begrepen. Bovendien is er momenteel geen protocol dat gebruik maakt van gemakkelijk toegankelijke materialen om pericytes aan cardiale oorsprong te isoleren en te zuiveren. Ons protocol richt zich op het gebruik van het veel gebruikte zoogdier model, de muis, als onze bron van cellen. Met behulp van de enzymatische spijsvertering en mechanische dissociatie van hartweefsel, we verkregen een ruwe celmengsel dat verder werd gezuiverd door fluorescentie activeren cel sortering (FACS) door een overvloed aan markers. Omdat er geen eenduidige marker voor pericytes, we gated voor cellen die waren CD31–CD34–CD45–CD140b+ng2 + CD146+. Na zuivering werden deze primaire cellen gecultiveerde en meerdere malen doorgegeven zonder veranderingen in de morfologie en marker expressie. Met de mogelijkheid om regelmatig primaire Murine cardiale pericytes met behulp van ons protocol te verkrijgen, hopen we de rol van pericytes aan cardiovasculaire fysiologie en hun therapeutische potentieel verder te begrijpen.
Perivasculaire cellen bekend als pericytes omringen de micro vaten en haarvaten van de vasculaire boom1,2. Fysiologisch, ze zijn bekend om te bevorderen en een rol spelen in angiogenese, verhogen barrière integriteit als gevolg van hun nauwe relatie met endotheliale cellen, alsmede stabiliseren en volwassen vaartuigen1,2. Bovendien, de dysfunctie en/of het verlies van deze cellen zijn betrokken bij ziekten zoals de ziekte van Alzheimer2,3 en diverse cardiovasculaire aandoeningen4. Deze cellen zijn te vinden in het hele lichaam, maar de celaantallen zijn weefsel afhankelijk. Pericytes zijn vooral bestudeerd in de hersenen als gevolg van hoge vascularisatie van de bloed-hersen barrière1,2. Echter, in het hart, de biologie van pericytes is onderonderzocht.
Onlangs, er zijn toegenomen belangen in het veld voor cardiale pericytes, maar er is momenteel geen gestroomlijnd protocol beschikbaar voor hun isolatie van een van de meest gebruikte instrumenten in de biologie-de muis. Er zijn protocollen in de literatuur over het isoleren van pericytes aan de hersenen5, Retina6, placenta7en skeletspieren8,9; echter, weinig protocollen zijn op het isoleren van pericytes uit het hart. Er zijn verschillende groepen die hebben geïsoleerd cardiale pericytes. Nees et al. waren in staat om een overvloedige hoeveelheid cardiale pericytes te isoleren van meerdere soorten, waaronder de muis; hun methoden gebruikten echter specifieke in-House gebouwde apparatuur die de reproduceerbaarheid10verlaagt. Avolio et al.11, Chen et al.12, en Baily et al.13 ook met succes geïsoleerd cardiale pericytes van menselijk hartweefsel, maar menselijke weefsels zijn niet altijd beschikbaar en moeilijk te verkrijgen voor sommige onderzoekers. Hier hebben we een isolatiemethode ontwikkeld om cardiale pericytes van Muismodellen te verkrijgen voor onderzoekers om hun biologie verder te bestuderen met gemakkelijk beschikbare materialen.
Met behulp van enzymatische spijsvertering en fluorescentie geactiveerde celsortering (FACS) met bekende sleutel pericyte markers14, ons protocol stelt ons in staat om te isoleren en zuiveren van een populatie van pericytes die worden gekenmerkt door CD31–CD34–CD45– CD140b+ng2+CD146+. Ons panel van markers bevat zowel opname-als uitsluitings markeringen. CD45 wordt gebruikt als een marker om hematopoietische cellen uit te sluiten. CD31 wordt gebruikt als marker om endotheel cellen uit te sluiten. CD34 wordt gebruikt als een marker om zowel hematopoietische als endotheliale voorlopercellen uit te sluiten. CD146 is een marker voor perivasculaire cellen. Tot slot, NG2 en CD140b (ook bekend als bloedplaatjes afgeleide groeifactor receptor bèta — PDGFRβ) zijn beide geaccepteerde markers voor pericytes14. De verkregen primaire cultuur kan meerdere malen worden gekweekt en doorgangen zonder veranderingen in de morfologie of de marker expressie. Bovendien kunnen deze cellen worden medegekweekt met endotheel cellen om hun interacties en overspraak met elkaar te bestuderen. Deze cel isolatiemethode zal onderzoekers toelaten om de biologie en pathofysiologie van cardiale pericytes van wild type, ziekte, en genetisch variant Muismodellen bestuderen.
Aangezien studies over cardiale pericytes relatief nieuw zijn, moet de rol van pericytes in cardiovasculaire fysiologie en pathofysiologie nog worden gedefinieerd. In andere organen, ze hebben aangetoond dat het spelen van belangrijke rollen in het schip homeostase en perfusie1,2. In vergelijking met de literatuur van pericytes van andere organen zoals de hersenen, zijn er aanzienlijk minder publicaties op cardiale pericytes. De isolatie van cardiale pericytes is essentieel voor het begrijpen van hun functionele kenmerken en signalerings mechanismen. Daarom zal dit protocol onderzoekers een gemakkelijkere manier bieden om cardiale pericytes te benaderen vanuit een meer gemakkelijk beschikbare weefsel bron en studies over hun biologie te bevorderen. Het zal helpen bij het beantwoorden van vragen over hoe cardiale pericytes bijdragen aan cardiale homeostase en pathofysiologie, evenals het onderzoek van hun therapeutische potentieel.
De pericyte populatie geïsoleerd uit muriene hart en gekenmerkt door CD31–CD34–CD45–CD140b+ng2+CD146+ is meerdere malen gepasteerd (tot P12 en was nog steeds sterk), die niet Verminderde levensvatbaarheid en vermeerdert snel (aanvullend figuur 2). De cellen zijn ook cryobevroren en teruggewonnen met ten minste 95% levensvatbaarheid. We gebruiken echter liever de cellen P7 of jongere voor onze experimenten. Het vergelijken van brightfield-beelden van onze pericytes met menselijk brein pericytes, de twee cellijnen hebben een vergelijkbare celmorfologie (figuur 4a) terwijl ze verschillen in morfologie van gladde spiercellen (figuur 4a). Onze P7-cellen werden gekenmerkt door immunocytochemie voor pericyte markers, sommige van ons FACS panel (NG2 en CD140b), en een paar niet in het paneel (vimentin, desmin, αSMA) en we ontdekten dat de cellen de pericyte markers homogeen hebben uitgedrukt (figuur 4b). Bovendien werden onze P7-cellen opnieuw geanalyseerd door Flowcytometrie met hetzelfde markerings paneel om te beoordelen op veranderingen in de marker expressie als gevolg van het doorgaan en we ontdekten dat er geen veranderingen waren (figuur 4c). Daarom zijn onze cellen, zowel fenotypisch als morfologisch, pericytes.
De studies van Nees et al.10, avolio et al.11, Chen et al.12en Baily et al.13 hebben succesvolle cardiale pericyte isolaties aangetoond. Het gebruik van een in-House op maat gebouwde apparatuur om de pericytes van de micro vaten los te maken door Nees et al.10 betrof twee kamers met pompen die de protease oplossing heen en weer hebben geperfectioneert door middel van een mesh net-stack, die moeilijk te repliceren was omdat ze geen schematische en/of beeld van het apparaat en hoe het werd gebouwd. Hoewel Nees et al.10 cardiale pericytes van vele soorten met succes hebben geïsoleerd, waren we nooit in staat om hun methode te reproduceren. Onze pericyte loslating stap in ons protocol gebruikt eenvoudigweg een rondschudder (om alle cellen te ontkoppelen) die beschikbaar is in de meeste, zo niet alle laboratoria, met de weefsel-en enzym oplossing in een conische buis gevolgd door een mechanische dissociatie stap. Er is geen aangepast apparaat nodig. Ten tweede hebben de overgebleven protocollen betrekking op het gebruik van menselijke weefsels en dus is de aanschaf van menselijk weefsel beperkt tot onderzoekers. Ons protocol is een aanpassing en optimalisatie van de huidige protocollen9,12 met behulp van Muismodellen (wild type, genetisch gemodificeerde, zieke) en materialen die gemakkelijk beschikbaar zijn voor alle onderzoekers.
Omdat perivasculaire cellen in het algemeen gevoelig zijn, is de levensvatbaarheid van de cellen essentieel om een goede opbrengst te verkrijgen. Tijdens de aanschaf van hartweefsel en kleuring van cellen moeten de weefsels/cellen ijskoud worden gehouden. Ten tweede kan de enzymatische vertering van het weefsel optimalisatie op individuele basis vereisen. Afhankelijk van de eenheden van activiteit op iemands flacons van enzymen, concentratie en spijsvertering tijd mogelijk moet worden geoptimaliseerd. Zorg ervoor dat de enzymatische oplossing elke keer vers wordt bereid, anders zal de opbrengst afnemen. Ten derde bevat het ruwe mengsel veel cellen, sommige dood en/of sterven, het is het beste om de concentratie van FBS in de kleurings buffer te verlagen van 5% naar 2%. Als u problemen ondervindt met cellen die de nozzle tijdens het sorteren verstopt, verrijkt u de cellen eerst met behulp van een dode cel verwijderings pakket. U ook EDTA/HEPES-buffer of DNase-behandeling toevoegen aan de cel vooraf sorteren om celklontering te voorkomen. Ten slotte, omdat ons panel van antilichamen vrij groot is en veel fluor Foren gebruikt, moet u ervoor zorgen dat uw FMO-besturingselementen en compensatie controles correct worden uitgevoerd.
Een beperking van deze methode is de hoeveelheid cardiale pericytes die per hart kan worden verkregen. In ons geval, slechts 1,1% van onze ruwe mengsel van één muis hart waren pericytes die vergelijkbaar is met het percentage in de menselijke hart isolaties, maar het aantal cellen is aanzienlijk minder als gevolg van de hoeveelheid hartweefsel een muis biedt. Omdat het beginaantal cellen zo laag is na FACS, zou het beter zijn om van meerdere harten tegelijk te isoleren. Het probleem met dat is echter het enorme aantal cellen dat u in één dag moet sorteren. Als u meer dan 30.000.000 cellen heeft, zal het moeilijk zijn om door het soort te komen zonder de levensvatbaarheid van de cellen te beïnvloeden. Als de onderzoeker meerdere celsorteerders had, zou het isoleren van meerdere harten op een dag uitvoerbaar zijn. Een andere beperking is dat omdat we niet weten of er subpopulaties van pericytes in het hart zoals er skeletspieren15,16, we weten niet of we het elimineren van een subtype in onze gating strategie. We zijn in het proces van het karakteriseren van onze cardiale pericytes en tot nu toe in onze ongepubliceerde gegevens, ze zijn functioneel zoals andere pericytes in de literatuur.
Ons protocol zal onderzoekers in staat stellen om vragen te beantwoorden over cardiale pericyte eigenschappen, kenmerken, functionaliteit en andere aspecten die zullen helpen bij het definiëren van hun bijdrage aan cardiale homeostase en hemodynamiek. Deze cellen kunnen therapeutisch potentieel hebben voor hart-en vaatziekten zodra hun biologie beter wordt begrepen.
The authors have nothing to disclose.
De auteurs willen de AMGEN flow Cytometry core bedanken voor hun hulp bij het ontwerpen, oplossen van problemen en het sorteren van cellen in de.
0.25% Trypsin-EDTA | Corning | 25-053-Cl | dilute with 1x DPBS to get 0.1% |
100 μM Cell strainer | FisherSci | 22363549 | |
15 mL Falcon conical tubes | BD | 352096 | |
24-well plate | Corning | CLS3527 | |
25 gauge butterfly needle | FisherSci | 22-253-146 | |
31 gauge needle syringe | FisherSci | B328446 | |
50 mL Falcon conical tubes | BD | 352098 | |
6-well plate | Corning | CLS3516 | |
anti-alpha smooth muscle actin rabbit mAb | abcam | ab32575 | Antibody used in ICC 1:100 dilution |
anti-CD140b rabbit mAb | Cell Signaling | 28E1 | Antibody used in ICC 1:100 dilution |
anti-CD31 rabbit pAb | abcam | ab28364 | Antibody used in ICC 1:100 dilution |
anti-desmin rabbit pAb | abcam | ab8592 | Antibody used in ICC 1:100 dilution |
anti-NG2 conjugated to AF488 | Millipore | MAB5384A4 | Antibody used in ICC 1:100 dilution |
anti-vimentin rabbit mAb | abcam | ab92547 | Antibody used in ICC 1:100 dilution |
ArC Amine Reactive Compensation bead kit | Invitrogen | A10346 | compensation beads for Live/Dead Near IR dye |
Brightfield Microscope | camera attached | ||
CD140b-PE (clone APB5) | eBioscience | 12-1402-81 | Antibody used in FACS 1:100 dilution |
CD146-BV605 (clone ME-9F1) | BD | 740434 | Antibody used in FACS 1:100 dilution |
CD31-APC (clone MEC 13.3) | BD | 551262 | Antibody used in FACS 1:100 dilution |
CD34-BV421 (clone RAM 34) | BD | 56268 | Antibody used in FACS 1:100 dilution |
CD45-PE-Cy7 (clone 30-F11) | BD | 552848 | Antibody used in FACS 1:100 dilution |
Centrifuge | eppendorf | ||
Collagenase B | Roche | 11088815001 | 0.226 U/mg lyo. |
Confocal Microscope | |||
DAPI | ThermoFisher | D1306 | nuclear stain |
DMEM with 4.5 g/L glucose, L-glutamine & sodium pyruvate | Corning | 10-013-CV | 500 mL |
Dowell scissors | FST | 15040-11 | |
Dulbecco's Phosphate-Buffered Saline (DPBS) | Corning | 21-030-CV | 500 mL |
Dulbecco's Phosphate-Buffered Saline without Ca and Mg (CMF-DPBS) | Corning | 21-031-CV | 500 mL |
Dumont #5 Fine Forceps | FST | 11254-20 | |
FACSAria cell sorter | BD | Lasers: 405 nm 50 mW, 488 nm 100 mW, 561 nm 50mW, 633 nm 11 mW | |
FACSAria software | BD | ||
Falcon tube round-bottom polypropylene, 5 mL | BD | 38057 | |
Falcon tube with cell strainer cap, 5 mL | BD | 08-771-23 | |
Fetal Bovine Serum | Corning | 35-015-CV | 500 mL |
Fine scissors | FST | 14060-09 | |
FlowJo software | FlowJo LLC | ||
Fortessa LSR flow cytometer | BD | Lasers: 405 nm 50 mW, 488 nm 100 mW, 561 nm 50mW, 633 nm 11 mW | |
Gelatin-based coating | Cell Biologics | 6950 | |
Goat anti-rabbit IgG (H+L) Cross-Absorbed Secondary antibody, Alexa Fluor 488 | Invitrogen | A-11008 | Antibody used in ICC 1:1000 dilution |
Graefe Forceps | FST | 11049-10 | |
Heparin sodium solution | Hospira | NDC 0409-2720-02 | 10,000 USP units/10 mL; from porcine intestines |
Incubator | set at 37 °C, 5% CO2, 95% O2 | ||
Live/Dead-Near IR | Life Technologies | L10119 | |
Microscope slides | FisherSci | 12-550-343 | |
NG2-FITC | Millipore | AB5320A4 | Antibody used in FACS 1:100 dilution |
Oribital shaker | VWR | Inside 37 °C incubator or room | |
Paraformaldehyde | FisherSci | 50-980-487 | dilute with 1x DPBS to get 4% |
Penicillin-Streptomycin | Corning | 30-002-CI | |
Petri dish | FisherSci | FB0875714 | |
Pipette and tips | |||
ProLong Diamond | ThermoFisher | P36965 | mounting media |
Propidum Iodide | ThermoFisher | cell viability dye for supplemental figure 2 | |
Rabbit IgG FITC | eBiosciences | 11-4614-80 | Isotype control antibody – FITC |
Rat IgG2a APC | Biolegend | 400512 | Isotype control antibody – APC |
Rat IgG2a BV421 | Biolegend | 400536 | Isotype control antibody – BV421 |
Rat IgG2a BV605 | BD | 563144 | Isotype control antibody – BV605 |
Rat IgG2a PE | Biolegend | 400308 | Isotype control antibody – PE |
Rat IgG2b PE-Cy7 | Biolegend | 400617 | Isotype control antibody – PE-Cy7 |
SuperBlock | ThermoFisher | 37515 | blocking buffer |
T75 | ThermoFisher | 156499 | |
Triton X-100 | Sigma | X100 | detergent, dilute with x DPBS to get 0.1% |
UltraComp beads | Invitrogen | 01-2222-42 | compensation beads |
Variable-Flow Peristaltic Pump | FisherSci | 13-876-1 | |
ViCell Cell counter | Beckman | ||
Wash buffer | 1:10 dilution of Superblock in 1x DPBS |