Ce protocole décrit la génération des chimères de moelle épinière murine mixte avec spontanée centres germinaux auto-immune, dans laquelle autoréactifs lymphocytes portent un reporter de la protéine fluorescente verte (GFP-PA) photoactivatable. Cela offre la possibilité de lier la localisation cellulaire dans les tissus avec des analyses moléculaires et fonctionnelles en aval.
Maladies auto-immunes présentent un fardeau important pour la santé. Des questions fondamentales concernant le développement et la progression d’une maladie auto-immune restent sans réponses. Une condition requise pour des progrès dans notre compréhension des mécanismes sous-jacents de la maladie et dynamique cellulaire est le couplage précis de la localisation microanatomical des sous-ensembles de cellules avec des analyses moléculaires ou fonctionnelles en aval ; un objectif qui a toujours été difficile à atteindre. Le développement des photoactivatable stable fluorophores biologiques et leur intégration dans les souches de journaliste a récemment permis précis microanatomical marquage et suivi des sous-ensembles cellulaires dans les modèles murins. Ici, nous décrivons comment la capacité d’analyser les lymphocytes autoréactifs de centres germinatifs unique peut aider à apporter un éclairage nouveau sur l’auto-immunité, à l’aide de la combinaison d’un nouveau modèle chimérique de l’auto-immunité avec un journaliste photoactivatable à titre d’exemple . Nous démontrons qu’une procédure pour générer mélangé chimères autoréactifs spontanée des centres germinatifs, peuplés par les lymphocytes transportant un journaliste de la protéine fluorescente verte photoactivatable. À l’aide de stratégies de marquage in vivo, centres germinaux unique peuvent être visualisés dans les tissus lymphoïdes explantés et leur constituants cellulaires photoactivation par microscopie biphotonique. Lymphocytes de photoactivation de centres germinatifs unique peuvent ensuite être analysées ou tri cytometrically de flux, comme des cellules individuelles ou en vrac et peuvent être soumis à d’autres analyses moléculaires et fonctionnelles en aval. Cette approche peut être appliquée directement pour apporter un éclairage renouvelé dans le domaine de l’auto-immunité, mais la procédure pour générer les chimères de moelle osseuse et la procédure de photoactivation peut en outre trouver application large dans les études des maladies infectieuses et métastases tumorales.
L’incidence d’une maladie auto-immune a augmenté rapidement au cours des dernières décennies, en particulier dans les sociétés occidentales. Aujourd’hui, une maladie auto-immune rangs troisième sur la liste des principales causes de morbidité et de mortalité dans le monde occidental1. Des questions fondamentales concernant le développement et la progression d’une maladie auto-immune restent sans réponses. Une condition requise pour des progrès dans notre compréhension des mécanismes sous-jacents de la maladie et dynamique cellulaire est le couplage précis de la localisation microanatomical des sous-ensembles de cellules avec des analyses moléculaires ou fonctionnelles en aval. Au cours de la dernière décennie, le développement d’un certain nombre de stable et, photoactivatable ou ayant des fluorophores biologiques et leur intégration dans les souches de journaliste a permis l’étiquetage microanatomical précis et le suivi des cellulaires sous-ensembles dans les modèles murins.
Kaede, une protéine fluorescente et provenant d’un corail de stony, subit une photoconversion irréversible de fluorescence verte à fluorescence rouge exposés à la lumière violette ou ultraviolettes2. Initialement utilisé pour suivre le comportement dynamique de cellules individuelles dans le développement d’organotypique cerveau tranches3, génération d’un Kaede souris knock-in par la suite permis de surveillance des mouvements cellulaires in vivo et le système a été appliquée à des analyses de migration des cellules immunitaires vers et à partir des ganglions4. Cette approche a été par la suite affinée avec un journaliste de deuxième génération5. Un journaliste similaire est Dendra6, qui a récemment été utilisée pour suivre les métastases ganglionnaires en vivo7.
La première protéine photoactivatable développée était une protéine fluorescente verte (GFP) conçue avec une mutation ponctuelle (T203H), conduisant à une très faible absorption dans la région de longueur d’onde de 450 à 550 nm8. Après photoactivation par ultraviolets, cette protéine fluorescente verte photoactivatable (PA-GFP) passe son maximum d’absorption de 400 ~ à ~ 500 nm, ce qui donne une intensité approximative de 100 fois augmente lorsqu’il est excité avec une longueur d’onde de 488 nm. La génération de souris transgéniques dont toutes les cellules hématopoïétiques expriment PA-GFP a permis, pour la première fois, des analyses approfondies de la sélection des lymphocytes B dans les zones claires et sombres anatomiquement définies du centre germinatif9.
Considérant que photoactivation est une conversion irréversible d’un état non fluorescent à un état fluorescent, et photoconversion est une transition unidirectionnelle d’une longueur d’onde à l’autre, ayant protéines sont capables de navette entre les deux conditions10 . Cette capacité de ce dernier a été récemment mobilisée pour ingénieur contrôle optique de protéine activité11.
Utilisant le journaliste PA-GFP, nous avons récemment caractérisé des répertoires de cellules B des centres germinatifs unique dans un modèle original de spontanée ressemblant au lupus auto-immunité12. Ce modèle est basé sur des chimères mixtes avec 1 partie médullaire hébergeant un autoréactifs lymphocytes B récepteur knock-in avec une spécificité pour les complexes de protéine-ribonuclear (564Igi13,,14) combiné avec 2 parties la moelle osseuse d’un désiré bailleurs de fonds. À environ reconstitution des post de 6 semaines, homéostatiques conditions sont atteintes dans laquelle autoréactifs spontanée centres germinatifs sont présentes dans la rate et les ganglions lymphatiques cutanés. Notamment, le centre germinatif population de lymphocytes B est presque exclusivement (~ 95 %) composé de cellules dérivées du compartiment non-564Igi, et ces cellules B wild-type-dérivé sont devenus autoréactifs. Par conséquent, le modèle permet une approche de « plug-and-play » aux analyses des cellules de B de centre germinatif autoréactives utilisant divers transgènes, débouchures et reporters. Nous décrivons ici la procédure pour générer des chimères mixtes avec autoréactifs spontanée des centres germinatifs peuplés par les lymphocytes transportant la journaliste de PA-GFP. À l’aide de stratégies de marquage in vivo, les centres germinatifs unique peuvent être visualisées dans les tissus lymphoïdes explantés et leur photoactivation de constituants cellulaires à l’aide d’un microscope biphotonique. Les lymphocytes de photoactivation de centres germinatifs unique peuvent ensuite analysés par cytométrie en flux ou triées par cellule activée par fluorochrome triant (FACS) et soumis à des analyses supplémentaires de moléculaires et fonctionnelles en aval. La capacité d’analyser les lymphocytes autoréactifs de centres germinatifs unique peut être appliquée directement pour apporter un éclairage renouvelé dans le domaine de l’auto-immunité, mais les techniques et les approches décrites peuvent en outre trouver des applications pertinentes dans les études de maladies infectieuses et des métastases tumorales.
Il existe un grand nombre de modèles murins d’auto-immunité, dont beaucoup présentent des centres germinatifs spontanée16. Cependant, bon nombre de modèles disponibles hébergent des antécédents génétiques complexes ou mutations régulateurs centraux de prolifération lymphocytaire ou activation, rendant peu aptes au croisement avec des lignes de journaliste et études du comportement normal de lymphocytes dans l’auto-immunité, respectivement. Le modèle actuel, au contraire, permet une approche de « plug-and-play » à des analyses approfondies des cellules de centre germinatif sauvage-type-dérivé B autoréactives à l’aide de n’importe quelle combinaison désirée de transgènes, débouchures et journalistes, dans le cas présent, représenté par photoactivatable GFP. À l’aide de stratégies de marquage in vivo, les centres germinatifs unique peuvent être visualisées dans les tissus lymphoïdes explantés et leur photoactivation de constituants cellulaires à l’aide d’un microscope biphotonique. Les lymphocytes de photoactivation de centres germinatifs unique peuvent alors être analysées ou triée flux cytometrically, comme des cellules individuelles ou en vrac. Ces cellules peuvent ensuite être soumis à analyses moléculaires et fonctionnelles en aval supplémentaires à apporter un éclairage renouvelé dans le domaine de l’auto-immunité.
Il y a certaines étapes critiques pour la réussite de cette procédure. Comme en témoignent les résultats représentatifs, l’irradiation (1 100 Rad) et reconstitution de la moelle osseuse de donateurs remplacer avec succès le compartiment de destinataire la moelle osseuse produisant chimérisme presque complète dans le compartiment de la cellule B. Il s’agit d’un point important, comme résiduels cellules B destinataire rendrait un sous-ensemble de la population du centre germinatif « dark ». Quelle que soit la source utilisée pour l’irradiation, la dose/durée d’irradiation doit être optimisé pour obtenir l’effet maximal myéloablatif avec lésions tissulaires collatéraux minimes aux animaux. Pour la reconstitution, le protocole d’OS-crush et reconstitution avec 20 millions de cellules total des donateurs s’est avéré robuste rendement degrés élevés de reconstitution. Stérile et froid/sur la glace pour l’extraction de la moelle osseuse de travail assure la grande viabilité du donneur moelle. Pour rejoindre le donneur souhaité les ratios de la moelle osseuse, il est essentiel d’exercer beaucoup de soin lors du comptage des aliquotes des cellules, aussi bien pour le comptage proprement dit et lorsque vous retirez le sous-échantillon de la moelle osseuse pour le comptage. Mélange et enrobage conjointement les courgettes de donneur, au lieu de centrifugation et resuspendant séparément et ensuite mélanger, sert à empêcher toute inclinaison rapports donateur après le comptage des cellules.
La génération de chimère mixte la moelle osseuse du protocole peut être utilisées seule, et il permet la génération des chimères avec centres germinaux autoréactifs sans journaliste désiré, transgène ou knock out. Cependant, une des limites à cela sont la nécessité d’utiliser des donateurs histocompatibles. La souche de 564Igi est sur un fond de congéniques C57Bl/6J et en conséquence, les autres donateurs et les bénéficiaires devraient avoir un fond de congéniques de H-2 b (ou alternativement, la souche 564Igi devrait être rétrocroisée avec la souche désirée et le phénotype auto-immunes vérifié sur le nouveau fond). La procédure d’irradiation tend à favoriser un environnement de tolérogène17et non-correspondances dans certains antigènes d’histocompatibilité mineurs peuvent être tolérés. Toutefois, cet aspect bien envisager, particulièrement si donneurs masculins et féminins et/ou bénéficiaires, étant donné le risque de réactivité féminine avec Y-antigènes restreints mâle.
De même, l’aspect de photoactivation du protocole peut être utilisées seul et peut être utilisé dans différents contextes. Cependant, le journaliste de PA-GFP est actuellement uniquement disponible avec le promoteur de la UBC, qui est actif dans toutes les cellules de la lignée hématopoïétique, mais pas en cellules stromales. Tel que mentionné dans l’Introduction, autres photoactivatable, ayant ou souches de journaliste et sont disponibles et peuvent être substitués pour PA-GFP, avec un ajustement approprié des conditions expérimentales.
Il est important d’éviter de photoactivation par inadvertance des zones indésirables, en maintenant le laser nettement supérieur à 900 nm lors d’imagerie, comme cette volonté de longueur d’onde ne photoactivate PA-GFP. Pour la photoactivation lui-même, des paramètres spécifiques, tels que les temps de pause de pixel et de la puissance laser, dépendra de la profondeur dans le tissu, le tissu spécifique utilisé et le système d’imagerie, et chaque application doit être optimisé pour le système d’imagerie spécifique utilisé. Il faut pas de photovieillissement les cellules, mais c’est à la fois essentielle d’obtenir la photoactivation efficace tout au long de la pile, afin d’obtenir une représentation suffisante des lymphocytes activés pour analyses en aval. Cellules de centre germinatif B constituent généralement n’importe où entre 0,5 % à environ 2 % des cellules spléniques ou cutanée ganglionnaire B, et comme il ressort des résultats représentatifs (Figure 5), cellules de centre germinatif unique B photoactivation peuvent rendre ~ 1 % du total population présente dans une tranche unique rate. Par conséquent, analyse réussie ou le tri d’un nombre important de cellules nécessite un grand nombre d’événements de transformation.
The authors have nothing to disclose.
Degn S’est un Lundbeckfonden et un homme distingué de la Fondation Carlsberg. Ce travail a été en partie en outre soutenu par une subvention de recherche biomédicale NNF (SE Degn).
Antibody, 9D11-A568 | In-house generated | 9D11 hybridoma, kindly provided by MC Carroll, labeled with kit: Biotium 92255 | |
Antibody, 9D11-A647 | In-house generated | 9D11 hybridoma, kindly provided by MC Carroll, labeled with kit: Nordic Biosite ABD-1031 | |
Antibody, FITC anti-mouse CD45.1 | Biolegend | 110705 | |
Antibody, Pacific Blue anti-mouse/human GL7 Antigen (T and B cell Activation Marker) | Biolegend | 144613 | |
Antibody, PE anti-mouse CD169 (Siglec-1) | Biolegend | 142403 | |
Antibody, PE/Cy7 anti-mouse CD38 | Biolegend | 102717 | |
Antibody, PerCP/Cy5.5 anti-mouse/human CD45R/B220 | Biolegend | 103235 | |
Capillary tube, Mylar-wrapped, heparinized | Fisher Scientific | 211766 | |
Cell strainer, 70 µm | Falcon | 352350 | |
Conical tubes, 50 mL | Falcon | 352235 | |
Cover slip, square, 22×22 mm, 0.13-0.17 mm | Thermo Fisher Scientific | 22X22-1 | |
EDTA | Merck | 1,084,180,250 | |
Ethanol, 70% | VWR | 8301.360 | |
Fetal bovine serum | Life Technologies | 10270106 | |
Flow cytometer, FACS Canto II | BD Biosciences | 338962 | |
Flow cytometer, LSRFortessa SORP | BD Biosciences | – | Special order product with 4 lasers (405 nm, 488 nm, 561 nm and 640 nm) |
Grease, high vacuum, Dow Corning | VWR | DOWC1597418 | |
Hemocytometer, Burker-Türk | VWR | 630-1544 | |
Isoflurane, IsoFlo vet. | Orion Pharma | 9658 | |
Lymphocyte separation medium (Lympholyte-M Cell Separation Media) | Cedarlane | CL5035 | |
Microcentrifuge tube, 1.5 mL (Eppendorf) | Sarstedt | 72.690.550 | |
Microscope, Two-photon | Prairie Technologies (now Bruker) | – | Special order Ultima In Vivo Two Photon Microscope |
Mortar w. lip, unglazed, 75 ml | VWR | 410-0110 | |
NaHCO3 | Merck | 1063290500 | |
Needle, 18 gauge | BD Medical | 304622 | |
NH4Cl | VWR | 87,769,290 | |
PBS | Sigma | d8537 | |
Pestle homogenizer | VWR | 47747-358 | |
Pestle, unglazed, 175 mm | VWR | 410-0122 | |
Pipette, Serological, 10 ml | VWR | 612-3700 | |
Pipette, transfer, plastic | Sarstedt | 861,172,001 | |
Plastic paraffin film (Parafilm M) | Bemis | PM996 | |
Plate, 96-well | Falcon | 353910 | |
Surgical forceps, Student Dumont #5 Forceps | FST – Fine Science Tools | 91150-20 | |
Surgical forceps, Student Dumont #7 Forceps | FST – Fine Science Tools | 91197-00 | |
Surgical scissors, Student Fine Scissors, Straight | FST – Fine Science Tools | 91460-11 | |
Syringe, 10 mL | Terumo | SS-10ES1 | |
Syringe, 20 mL | Terumo | SS-20ES1 | |
Syringe, 5 mL | Terumo | SS-05S1 | |
Syringe, Insulin, 0.3 cc | BD Medical | 324827 | |
Tribrissen vet. 24% inj., containing 200 mg sulfadiazin and 40 mg trimethoprim/ml | MSD Animal health | 431577 | |
Trypan blue solution, 0.4% | VWR | K940-100ML | |
Viability dye, eBioscience Fixable Viability Dye eFluor 780 | Thermo Fisher Scientific | 65-0865-14 |