هذه طريقة لعزل الخلايا اللمفاوية الرحمية عن الفئران الحامل وغير الحامل على حد سواء. يمكن استخدام هذه الطريقة لتطبيقات المصب متعددة مثل phenotyping FACS، وفرز الخلايا، والمقاايسات الوظيفية، RNA-seq، وبروتيوميكس. يوضح البروتوكول هنا كيفية النمط الظاهري للمجموعة 1 خلايا الرحم اللمفاوية الفطرية عن طريق قياس التدفق الخلوي.
وصف هنا هو وسيلة بسيطة لعزل والنمط الظاهري مجموعة الماوس 1 الرحم الخلايا اللمفاوية الفطرية (g1 uILCs) من الرحم الحامل الفردية عن طريق قياس التدفق الخلوي. يصف البروتوكول كيفية إعداد التزاوج الزمني للحصول على سدود متزامنة متعددة ، والهضم الميكانيكي والإنزيمي للرحم الحامل ، وتلطيخ تعليق الخلية الواحدة ، واستراتيجية FACS لظاهرة والتمييز g1 uILCs. على الرغم من أن هذه الطريقة تفقد حتما المعلومات المكانية للتوزيع الخلوي داخل الأنسجة ، فقد تم تطبيق البروتوكول بنجاح لتحديد عدم التجانس uILC ، واستجابتها لعوامل الأم والجنين التي تؤثر على الحمل ، وملف التعبير الجيني ، ووظائفها.
وصف هنا هو وسيلة بسيطة للحصول على غلة عالية من الخلايا الليمفاوية الفطرية الرحم من الرحم الحامل الفردية. تحافظ هذه الطريقة على التعبير السطحي البروتيني ووظائف الخلايا الليمفاوية الفطرية الرحمية وهي مناسبة للتطبيقات اللاحقة مثل PHCS phenotyping أو RNAseq أو proteomics أو المقايسات الوظيفية. هنا ، يتم التركيز على phenotyping من uILCs المجموعة 1 عن طريق قياس التدفق الخلوي.
يتكون الرحم من ثلاث طبقات: بطانة الرحم، والميوميتريوم، والقبة المحيطة (الشكل 1). بطانة الرحم هي الغشاء المخاطي ، بطانة تجويف الرحم. البروجسترون، التي تنتجها اللوتيوم كوربوس، يحول بطانة الرحم إلى decidua. ويتكون الميومتريوم من طبقتين من العضلات الملساء التي تشكل جدار الرحم. وperpermetrium هو serosa الذي يلف الرحم ويربطه إلى الصفاق من خلال الرباط العريض يسمى mesometrium. في مقطع عرضي من الرحم ، يسمى الجزء المقابل للتشحيم الجانب الماوسومي ، في حين يسمى الجزء القريب من التجويف الجانب المضاد للسموم الصناعي. مجموعة متنوعة من الكريات البيض الأمومية تملأ بطانة الرحم والبت، بما في ذلك عدة أنواع من الخلايا، حيث تمثل الخلايا المناعية الفطرية الغالبية العظمى من الخلايا. الخلايا اللمفاوية الفطرية (ILCs) ، الضامة ، الخلايا التشعبية (DC) ، وكذلك الخلايا الليمفاوية CD4 + و CD8 + T ، الخلايا التائية التنظيمية (Tregs) ، والخلايا B النادرة ، قد تلعب جميعها أدوارا مهمة في تنظيم بيئة الرحم طوال فترة الحمل1،2. توجد ILCs في الرحم ليس فقط في الغشاء المخاطي ، ولكن أيضا في الميوميتريوم في الفئران. بما في ذلك جميع المجموعات الثلاث من ILCs ، الرحم هو في الواقع الجهاز الأكثر كثافة سكانية من قبل المجموعة 1 ILCs. ومع التحول الهيكلي لأنسجة الرحم طوال فترة الحمل، يتغير أيضا عدد ونسبة الكريات البيض الرحمية (انظر الشكل 2 ألف للحصول على مثال على الاختلافات في النسبة المئوية للمجموعة 1 من مجموعات UILC الفرعية)3،4.
عندما يشار إلى الفئران في هذه الورقة ، فإن سلالة C57BL/6 من فئران المختبر الأصيلة مقصودة. وغالبا ما تستخدم الفئران الأصيلة (مثل فئران NMRI) في البحوث الإنجابية بسبب ارتفاع معدل الإنجاب. ومع ذلك ، فإن استخدام السلالات الأصيلة ضروري لتوليد نتائج متسقة ، والخلفية الوراثية المفضلة لدى أخصائي المناعة هي C57BL /6 ، المعروفة أيضا باسم B6.
ما يقرب من 30٪ من الكريات البيض الرحمية في سدود B6 في منتصف الحمل هي g1 uILCs، والتي يتم تعريفها عن طريق قياس التدفق الخلوي على أنها قابلة للحياة CD45 + CD3-CD19-NK1.1 + NKp46 + الخلايا (الشكل 2B): NK المؤيدة للأنسجة الوعائية (trNK)، IFN-g المنتجة التقليدية NK (cNK)، وuILC14،5. النسبة المئوية لخلايا uNK أعلى من ذلك في البشر ، لتصل إلى حوالي 70٪ في الثلث الأول من الحمل6. هناك أوجه تشابه أكثر من الاختلافات بين uNK الإنسان والفأر وuILC7،8. على الرغم من أنه من المهم أن نضع الاختلافات في الاعتبار، فمن المفيد دمج المعلومات المتاحة عن هذين النوعين. عندما يجمع المرء بين المعلومات التي تم الحصول عليها من التحقيق uILC في البشر والقوارض المختبرية، فمن الواضح أن خلايا NK تساعد في التغيرات الهلوسة ضرورية لبيولوجيا الرحم، بما في ذلك الحفاظ على سلامة الشرايين9 وإعادة عرض الشرايين الحلزونية10، فضلا عن غزو الأرومة التروبوست11،12. كما أنها تلعب أدوارا محددة في الدفاع ضد مسببات الأمراض13,14. في الفئران والجرذان ، إلى جانب ملء decidua حول موقع الزرع ، تتراكم خلايا NK بين طبقتي العضلات في عضلة السدود في بنية عابرة تعرف باسم مجموع الليمفاوية الميكومياضية للحمل (MLAp)15 (الشكل 1B) ، المعروف أيضا في الماضي باسم الغدة الأذينية ، والتي لم يتم اكتشاف وظيفتها بعد.
وصف هنا هو بروتوكول مفصل للطريقة المستخدمة في المختبر لعزل الخلايا الليمفاوية من رحم الفئران الحامل باستخدام مزيج من التصنيف الميكانيكي والهضم الأنزيمي. كما يتم استخدام الرحم كله في هذه الطريقة، الخلايا الليمفاوية معزولة عن الرحم أثناء الحمل هي مزيج من الخلايا العضلية والبتية. مزيد من تشريح decidua من جدار الرحم وMLAp لها من الممكن، وقد وصفت قبل16. تم تطوير الطريقة الموصوفة هنا للحصول على الخلايا الليمفاوية الرحمية مع الحفاظ على التعبير السطحي البروتيني ، والوظائف الخلوية ، والجدوى. والنتيجة هي تعليق خلية واحدة مع الحد الأدنى من الحطام الخلوي المتبقي وعائد يتراوح عادة بين 1-5 ملايين خلية في منتصف الحمل (10.5 أيام) للرحم الحامل. وتشمل تطبيقات هذه الطريقة phenotyping عن طريق قياس التدفق الخلوي، وفرز الخلايا للدراسات النسخية اللاحقة أو البروتيوميك، والدراسات الوظيفية مثل إنتاج السيتوكين داخل الخلايا، والتخلص من التخثر، ELISPOT أو المقايسات السامة للخلايا. ويركز البروتوكول المعروض هنا على تحديد مجموعات 1 ILCs ولكن يمكن تكييفها لأنواع الخلايا الأخرى مثل ILCs الأخرى، والخلايا التائية، والخلايا B، والعاصمة، أو الضامة مع تعديلات طفيفة على لوحة الأجسام المضادة المستخدمة لتحليل FACS. ويمكن أيضا أن يستخدم البروتوكول لعزل الخلايا من الأنسجة الأخرى وتجمع الرحم غير الحوامل.
يحتوي الأسلوب على عدة خطوات هامة تمت مناقشتها فيما بعد. الخطوة الحرجة الأولى هي الحصول على حالات حمل متزامنة متعددة مع تغير التردد النسبي لتجمعات الكريات البيض من خلال الحمل. وجود سدود متعددة في نفس اليوم الحملي يسمح إما بتكرار البيولوجية في نفس التجارب أو تجميع الخلايا الليمفاوية من السدود الفردية للحصول على أعداد أكبر المطلوبة لتطبيقات المصب. يسمح التزاوج الميزن للباحث بتحديد الحمل في غضون فترة 24 ساعة. على الرغم من أن الفئران تعيش لمدة 2.5 سنة تقريبا ، إلا أنها ستكون في سن الإنجاب من 4-7 أسابيع حتى 6-8 أشهر. وبما أن الفئران الأصغر سنا تنتج عادة جروا أصغر ، فإن الفئران الأنثوية لا تتزاوج بشكل عام حتى تتراوح بين 6-8 أسابيع ، والفئران الذكور حتى تتراوح أعمارهم بين 8-10 أسابيع. وبالنظر إلى أن estrus يستمر حوالي 15 ساعة في الفئران ويحدث كل 4-5 أيام، ومعدل التزاوج نموذجية (كشفت عن طريق المكونات المهبلية، انظر الشكل 4) حوالي 25٪. ولذلك من المهم استخدام الفئران في estrus والتخطيط لأعداد كافية للحصول على العدد المطلوب من السدود لتجربة معينة. يمكن تحديد مرحلة دورة استروس عن طريق مسحة المهبل cytology22. يمكن تحسين معدل التوصيل عن طريق راحة الذكور 48 ساعة قبل التزاوج والاستفادة من تأثير وايتن18. بدلا من ذلك، يمكن للمرء أن يدير مصل الفرس الحوامل، الذي يحاكي تأثير هرمون تحفيز الجريبات الذاتية، مما يؤدي إلى نضوج البويضات، وبعد 42-50 ساعة، gonadotropin المشيمي البشري، الذي يحاكي تأثير هرمون اللوتين الذاتية، مما أدى إلى الإباضة. هذا العلاج الهرموني يتجاوز شرط استروس ويجعل تقريبا جميع الإناث المعالجة تقبلا.
وخطوة حاسمة ثانية هي ضمان جودة تلطيخ FACS. يجب دائما أن يتم تهزيم الأجسام المضادة المستخدمة في قياس التدفق الخلوي واستخدامها في التركيز الأمثل ، ومن الضروري التحقق من أن الهضم الأنزيمي لا يشق الأسطح المضادة الحيوية. لتقييم ما إذا كان الإنزيم سيلتصق بسطح الظهارة ، يمكن للمرء أن يلطخ جزأين من نفس العينة بالتوازي ، أحدهما يخضع للهضم الأنزيمي والآخر ميكانيكي. وبالمثل، فإن استخدام الضوابط المناسبة والبقع المفردة أمر بالغ الأهمية للحصول على بيانات موثوقة. بالنسبة للأحداث النادرة ، يمكن استخدام الخرز لتوليد عينات وصمة عار واحدة. من المستحسن عدم استخدام الخرز لإعداد الفولتية ولكن بدلا من ذلك مجموعة من الخلايا التي تحتوي على الخلايا الليمفاوية وغيرها من الكريات البيض، مثل الخلايا الطحال. إذا تم استخدام الخرز ، فمن الضروري إعادة تنقية الأجسام المضادة لتلطيخ الخرز ، وبالتالي فإن كثافة الفلورية من الخرز الملون ستكون مماثلة لكثافة الفلورية للخلايا. في حالة وجود صعوبة في فصل الخلايا الإيجابية عن الخلايا السلبية لعلامة معينة ، يمكن أيضا استخدام عنصر تحكم FMO لتسهيل الإصابة بعلامة محددة. في حالة العلامات داخل الخلايا ، يجب استخدام عنصر تحكم متساوي النمط حيث قد يؤدي التلطيخ داخل الخلايا إلى أجسام مضادة متبقية غير منضمة ، والتي قد تكون موجودة داخل الخلايا بعد خطوات الغسيل وبالتالي تزيد من إشارة الخلفية. فمن المستحسن لتشغيل العينات في غضون 24 ساعة من تحديد الخلايا للحصول على أفضل النتائج في phenotyping بواسطة تحليل FACS، كما autofluorescence يزيد بشكل ملحوظ مع مرور الوقت وكثافة الفلورية لبعض الأجسام المضادة قد تنخفض مع مرور الوقت.
وثمة عامل حاسم آخر ينبغي النظر فيه هو التطبيق النهائي لتعليق الخلية الواحدة الذي تم الحصول عليه مع البروتوكول. بالنسبة للمقاايسات الوظيفية ، من الضروري العمل في ظروف معقمة. وبالمثل، لدراسات omics اللاحقة، من المهم أن تعمل في العقيمة وRNase، DNase وخالية من البروتياز.
البروتوكول المعروض هنا يركز على مجموعة phenotyping 1 ILCs ولكن يمكن تكييفها لphenotyping أنواع الخلايا الأخرى عن طريق تعديل لوحة الأجسام المضادة. من المستحسن أن يتم اختبار جميع الأجسام المضادة ضد هضم وتعليق الخلايا غير المهضومة للكشف عن فقدان / تغيير epitopes السطح عن طريق العلاج الأنزيمي. وبالمثل، يمكن استخدام إنزيمات مختلفة لهضم الأنسجة وزيادة إنتاجية الخلايا، ولكن يجب دراسة تأثيرها على الأسطح المضادة للجينات الحاسمة بعناية. في حين أن NKp46 هو علامة جيدة لخلايا NK الجنبي ويعمل في جميع سلالات الفئران المختبرية ، فإن التعبير عن NKp46 على خلايا uNK في فئران C57BL/6 أقل بكثير من خلايا NK الطحال. فمن الأفضل أن وصمة عار لكل من NK1.1 و NKp46 في وقت واحد. إذا كان يجب مقارنة أعضاء متعددة مباشرة ، فمن المستحسن علاج جميع العينات على قدم المساواة ، حتى لو لم يكن الهضم الأنزيمي مطلوبا للأنسجة مثل الطحال أو نخاع العظم. على الرغم من أن الطريقة المعروضة هنا تنطبق على الرحم غير الحامل ، فإن عزل حلقة الخلايا الليمفاوية بواسطة تدرج Percoll على مرحلتين سيكون صعبا ، وقد يكون عائد الخلايا المعزولة منخفضا جدا لتحليل FACS الموثوق به ، وبالتالي سيتطلب تجميع الخلايا المعزولة عن رحم الفئران الفردية غير الحامل23.
هناك قيود على البروتوكول للنظر في تفسير البيانات. كما هو الحال بالنسبة لجميع الأنسجة ، سيتم عزل الخلايا الليمفاوية المتداولة القادمة من الدم إلى جانب الخلايا المقيمة في الأنسجة. إذا كان استبعاد الخلايا الليمفاوية المتداولة ضروريا لتفسير البيانات ، فيمكن إجراء تلطيخ داخل الفيتية لتسمية الخلايا المتداولة. وعلاوة على ذلك، فإن القيد الثاني على البروتوكول هو أن بعض الخلايا سوف تضيع حيث لا يمكن استخراج جميع الخلايا من الأنسجة. يتم عرض المشاكل الأكثر شيوعا واستكشاف الأخطاء وإصلاحها في الجدول 2.
تاريخيا، اعتمدت دراسة الخلايا في الأنسجة على الفحص النسيجي لأقسام الأنسجة. يلخص استعراض ساندرا بيل الممتاز24 العمل المنجز على مدى أكثر من 100 عام حتى أواخر الثمانينيات. تظهر أوصاف الخلايا المعروفة فيما بعد باسم خلايا UNK في المخطوطات المنشورة قبل أكثر من نصف قرن من اكتشاف الخلايا الليمفاوية. لذلك، قبل اكتشاف خلايا NK في عام 1975، وقد أشير إلى خلايا UNK كخلايا الجليكوجين الأم أو خلايا الغدة الأذينية الحبيبية. قدمت آن كروي مساهمات كبيرة في هذا المجال25 وتكرمت بتعليم الفريق التشريح الذي قامت بتحسينه3 ، ويستخدم حاليا. على الرغم من أنه مفيد في وصف مورفولوجيا وموقع الأنسجة لخلايا UNK ، إلا أن الفحص النسيجي الكلاسيكي يقتصر على اكتشاف عدد قليل فقط من العلامات على الخلايا ذات الاهتمام. في عام 2008، وصفت طريقة تعتمد على قياس التدفق الخلوي للكشف في وقت واحد علامات متعددة على الخلايا الليمفاوية الرحمية26. هذا هو أساسا الأسلوب الذي تم وصفه في هذه الورقة. التكنولوجيات الحديثة مثل علم النسخ المكاني والتصوير عن طريق القياس الخلوي الشامل تجمع بين قوة علم الأنسجة وقياس التدفق الخلوي ، مما يسمح بالكشف المتزامن عن جينات أو بروتينات متعددة ، على التوالي ، والحفاظ على بنية الأنسجة الطبيعية.
تطبيقات الطريقة الموصوفة هنا متعددة وتشمل PHCS phenotyping ، المقايسة الوظيفية (مثل ELISPOT ، إزالة الرعي أو المقايسات السامة للخلايا) ، وفرز الخلايا ، وstoteomics اللاحقة أو البروتيوميات. وتشمل التطبيقات الأخرى التي يمكن تطويرها على أساس هذه الطريقة ثقافة وتوسيع خلايا NK البتية بعد فرز الخلايا أو التخصيب عن طريق الاستنفاد السلبي. حاليا، لا يوجد بروتوكول لثقافة وتوسيع خلايا UNK الماوس والحفاظ على صلاحيتها ووظائفها لفترة طويلة، بطريقة مماثلة لخلايا NK الإنسان التي يمكن زراعتها وتوسيعها لمدة 7-14 يوما بإضافة IL-2 أو مزيج IL-12 و IL-15. ومن شأن تحسين طريقة من هذا القبيل لخلايا uNK الماوس توفير المزيد من المرونة عند إجراء المقايسات الوظيفية والسماح لظروف متعددة لاختبار مع عدد أكبر من الخلايا. من ناحية أخرى ، من المعروف أن ظروف الثقافة تعدل النمط الظاهري الفريد من الخلايا الليمفاوية وربما وظيفتها أيضا.
The authors have nothing to disclose.
نشكر أعضاء الفريق السابقين والحاليين الذين ساعدوا في تطوير هذه الطريقة، بما في ذلك جان مارك دوسين ونورمان شريف وإيفا فيليبوفيتش وأنيتا كوالس. تم تمويل هذا البحث من قبل صندوق ويلكوم الاستئماني [رقم المنحة 200841/Z/16/Z] ومجلس البحوث الطبية (MR/P001092/1). ولغرض النفاذ المفتوح، طبق المؤلف ترخيصا عاما لحق المؤلف CC BY على أي نسخة مخطوطة مقبولة من المؤلف ناشئة عن هذا التقديم.
70 µm cell strainers | Falcon | 352350 | |
BSA | Sigma | A9647-100G | |
CD19 antibody | BD | 562701 | |
CD3 antibody | BD | 562600 | |
CD45 antibody | BioLegend | 103108 | |
CD49a antibody | BD | 740262 | |
DNase I | Roche (Sigma) | 10104159001 | |
EOMES antibody | eBioscience | 12-4875-82 | |
Fc block Trustain fcx | BioLegend | 101320 | |
Fetal Bovine Serum | Gibco | 10217-106 | |
Fix/Perm buffer (part of BD Cytofix/Cytoperm Fixation/Permeabilization Kit) | BD | 554714 | |
HBSS, calcium, magnesium, no phenol red | Gibco | 14025092 | |
Liberase DH | Roche (Sigma) | 5401089001 | |
Lysis buffer Pharmlyse | BD | 555899 | |
NK1.1 antibody | BioLegend | 108739 | |
NKp46 antibody | BioLegend | 137608 | |
Paraformaldehyde 16% Solution (methanol-free) | Agar Scientific | AGR1026 | |
PBS 10x | Gibco | 14030-048 | |
PBS 1x (no Ca2+ or Mg2+) | Thermo Scientific | 14190144 | |
Percoll | VWR international | 17-0891-01 | |
Phosphate buffered saline | Sigma-Aldrich | P5368-10PAK | |
Pre-Separation filters | Miltenyi | 130-095-823 | |
RMPI-1640 medium + GlutaMAX | Gibco | 61870-010 | |
UltraPure 0.5M EDTA, pH 8.0 | Thermo Scientific | 15575020 | |
Zombie Violet Fixable Viability dye | BioLegend | 423113 |