L'utilisation réussie des colorants cellulaires de suivi pour surveiller la fonction des cellules immunitaires et la prolifération implique plusieurs étapes cruciales. Nous décrivons des méthodes pour: 1) l'obtention brillante et uniforme, reproductible étiquette-ment avec des colorants membrane; 2) la sélection des fluorochromes et les conditions d'acquisition de données, et 3) le choix d'un modèle pour quantifier la prolifération cellulaire basée sur dilution de colorant.
Colorants fluorescents de suivi des cellules, en combinaison avec le flux et la cytométrie en image, sont des outils puissants permettant d'étudier les interactions et les destins des différents types cellulaires in vitro et で vivo. 5.1 Bien qu'il existe littéralement des milliers de publications utilisant ces colorants, certains d'entre les applications les plus couramment rencontrés suivi cellulaires comprennent la surveillance de:
Disponibles dans le commerce colorants suivi cellulaires varient considérablement dans leur composition chimique et les propriétés de fluorescence, mais la chute grande majorité dans l'une des deux classes en fonction de leur mécanisme de marquage cellulaire. "Colorants membrane", caractérisée par PKH26, sont des colorants fortement lipophiles tpartition chapeau de manière stable, mais de façon non covalente dans 1,2,11 membranes cellulaires. "Colorants protéines", caractérisée par CFSE, sont amino-réactifs colorants qui forment des liaisons covalentes stables avec les protéines cellulaires 4,16,18. Chaque classe a ses avantages et ses limites. La clé de leur bonne utilisation, en particulier dans les études multicolores où plusieurs colorants sont utilisés pour suivre les différents types de cellules, est donc de comprendre les questions essentielles permettant une utilisation optimale de chaque classe 2-4,16,18,24.
Les protocoles inclus ici souligner trois causes les plus fréquentes de mauvais résultats ou variable lors de l'utilisation de cellules de suivi des colorants. Il s'agit de:
Les exemples donnés ici illustrent la façon dont ces variables peuvent affecter les résultats lors de l'utilisation de membrane et / ou des colorants protéines pour contrôler la prolifération des cellules.
Les méthodes décrites ici sont celles trouvées dans nos laboratoires combinés à la plus fiable pour obtenir des résultats optimaux étiquetage hPBMC utilisant des colorants membrane 13,16,18 et pour le phénotypage lymphocytaire sous-ensemble et le suivi prolifération en utilisant soit la membrane ou des colorants protéines 2,11,13,16, 18. Comme illustré sur les figures 1 et 2, l'étiquetage lumineux uniforme est plus facilement obtenue en limitant la présence de sels physiologiques et en utilisant une technique de mélange qui en résulte rapide, l'exposition homogène de toutes les cellules de la même concentration de colorant. Parce que la coloration avec des colorants membrane se fait par partitionnement dans la bicouche lipidique, d'autres variables qui modifient la concentration du colorant libre peut également avoir une incidence efficacité du marquage. Par exemple, l'étiquetage en rond tubes en polystyrène résultats inférieurs au lavage moins efficace des sels avant remise en suspension dans du diluant C et également en baisse de concentration du colorant libre en raison de teindre adsorption sur les parois du tube, en particulierà des concentrations plus faibles de colorant. Ces deux facteurs ont tendance à donner des distributions de coloration plus larges que lorsque l'étiquetage soient réalisés à l'aide des tubes en polypropylène coniques de fond (figures 3, 4 et résultats non publiés). L'âge et le type d'échantillon peut également affecter la largeur du pic, même si les procédures de coloration optimisés sont utilisés. Par exemple, les CV des lymphocytes pos PKH26 isolées à partir de sang fraîchement prélevé gamme de 14 à 20% (figure 3, Réf. 13 et résultats non publiés), tandis que les CV des lymphocytes isolés à partir d'échantillons sanguins h 24 anciens ou TRIMA aphérèse filtres gamme de 25 à 30 % (figure 4 et Réf. 18).
Coloration uniformité et la mesure dans laquelle les cellules non viables peuvent être exclus de l'analyse à la fois affecter si les pics fille distinctes sont évidentes dans le profil de dilution d'un colorant, qui à son tour affecte le choix d'un modèle de prolifération d'ajuster les données observées (figures 5 et 6 </strong>). Bien que ModFit (Verity Software House, Topsham, ME) est utilisé ici comme un exemple de logiciel utilisé pour générer des indicateurs tels que l'indice de prolifération et de la fréquence des précurseurs (figures 3, 5 et 6; Tableau 3), d'autres progiciels contiennent également des modules pour analyser données prolifération. Ceux-ci comprennent FCSExpress (De Novo Software, Los Angeles, CA) et FlowJo (Star Tree, Inc, Ashland, OR). Tous ces programmes utilisent une formule non linéaire des moindres carrés itérativement pour trouver le meilleur ajustement aux données brutes en changeant la position, la hauteur et SD (ou largeur) de pics gaussiens représentant générations successives fille. Indice de prolifération (PI) et de la fréquence des précurseurs (PF) sont les mesures les plus couramment utilisées de mesure de la prolifération. PI, tels que définis par ModFit, est une mesure de l'augmentation du nombre de cellules au cours de l'essai, analogue à la «indice de stimulation 'un dosage de thymidine. PF renvoie la fraction de cellules dans la première populations qui ont répondu au stimulus par la prolifération. La prudence est recommandée, cependant, lors de la lecture de la littérature depuis la terminologie varie quelque peu entre les logiciels (par exemple, FlowJo et ModFit utilisent des définitions et des calculs différents de ce que l'on entend par «prolifération indice») 22.
Les questions essentielles abordées ici pour l'étiquetage et l'analyse prolifération de membranes avec des colorants sont également rencontrés lors de l'utilisation de colorants protéines. Par exemple, une attention particulière à la technique de mélange doivent être respectées, ainsi que l'exclusion des cellules mortes / meurt, afin d'obtenir des distributions uniformes et les sommets fille distinctes lors de l'utilisation CFSE (figure 6) 2-4,13,18,24. Choix approprié des fluorochromes pour le phénotypage et évaluation de la viabilité est également important d'éviter un chevauchement spectral excessives et l'incapacité à reconnaître les cellules d'anticorps positifs, en particulier avec des colorants visibles protéines émettrices telles que CFSE 2-4,11,13,16,18 </sup>. La réduction de la concentration de colorant de suivi à réduire les problèmes de rémunération dans adjacents canaux spectraux, mais limite également le nombre de divisions cellulaires qui peuvent être contrôlés avant intensités de cellules filles commencent à se chevaucher avec autofluorescence. Vous pouvez également utiliser des colorants cellulaires les plus récents tels que le suivi Claret CellVue électroluminescente rouge lointain (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO) ou violet émettant CellTrace Violet (Life Technologies, Grand Island, NY) peut réduire les problèmes de compensation (figure 6). Enfin, bien que les colorants membrane généralement tendance à présenter moins de toxicité 11,26, il est possible de sur-label cellules avec soit la classe de colorant. Il est donc toujours nécessaire de vérifier que la concentration de colorant de suivi utilisé n'a pas modifié la fonctionnalité des cellules à suivre (Figure 6) 3,13,16,18.
The authors have nothing to disclose.
Les auteurs tiennent à remercier tout particulièrement les personnes suivantes pour leurs contributions techniques et intellectuelles au développement de ces méthodes à travers les années: Bruce Bagwell (Verity Software House), Nadège Bercovici (IDM), Lizanne Breslin (Zynaxis cellulaire des sciences et de la recherche PTI) , Brian Gray (PTI recherche), Jan Fisher (Dartmouth Medical School), Alice Givan (Dartmouth Medical School), Betsy Ohlsson-Wilhelm (SciGro, Inc), et Mary Waugh (Dartmouth Medical School). Ils aimeraient également remercier la classe de 2006 Bowdoin des cours annuels dans les méthodes de recherche et les applications de la cytométrie en flux, qui ont généré les données présentées dans la figure 2.
La cytométrie en flux a été réalisée au Laboratoire de Roswell Park Cancer Institute de cytométrie en flux, qui a été créé en partie par des subventions d'équipement du programme NIH Instrument partagée, et reçoit le soutien de la Subvention de base (5 P30 CA016056-29) du NationalInstitut du cancer à l'Institut Roswell Park Cancer, et à la cytométrie en flux Abramson Cancer Center et Laboratoire de ressources tri cellulaire de l'Université de Pennsylvanie, qui a été créé en partie par des subventions d'équipement du programme NIH Instrument partagée, et reçoit le soutien du NIH # 2P30 CA016520 du National Cancer Institute. Le travail le montrent les figures 3 et 5 a également été soutenu en partie par subvention SBIR EB00228 de la National Institutes of imagerie biomédicale et de bio-ingénierie (NIBIB) attribué à PTI Research, Inc
Reagent or equipment | Company | Catalogue number | コメント |
Commercially Purchased | |||
7-Aminoactinomycin D | Sigma-Aldrich | A9400 | |
Bovine serum albumin (BSA) | Sigma-Aldrich | A4503 | |
Fetal bovine serum (FBS) | Atlanta Biologicals | S11150 | |
Hanks balanced salt solution (HBSS) | Life Technologies | 14175-079 | Calcium and magnesium free, without phenol red |
Human IgG Cohn fraction II and III globulins | Sigma-Aldrich | G-4386 | |
Mouse anti-human CD3-FITC | BD Biosciences | 349201 | Saturating concentration as determined by laboratory titration |
Mouse anti-human CD4-APC | BD Biosciences | 340672 | Saturating concentration as determined by laboratory titration |
Mouse anti-human CD4-PECy7 | BD Biosciences | 348799 | Saturating concentration as determined by laboratory titration |
Mouse anti-human CD8-FITC | BD Biosciences | 347313 | Saturating concentration as determined by laboratory titration |
Mouse anti-human CD8-APC | Caltag (Life Technologies) | MHCD0805 | Saturating concentration as determined by laboratory titration |
Mouse anti-human CD19-APC | Caltag (Life Technologies) | MHCD1905 | Saturating concentration as determined by laboratory titration |
Mouse anti-human CD25-APC | BD Biosciences | 340938 | Saturating concentration as determined by laboratory titration |
Mouse anti-human CD127-PE | BD Biosciences | 557938 | Saturating concentration as determined by laboratory titration |
Mouse anti-human CD3 | eBiosciences | 16-0037-85 | 1.0 mg/ml; azide free |
Mouse anti-human CD28 | eBiosciences | 16-0289-85 | 1.0 mg/ml; azide free |
PBS | Gibco | 21300-058 | |
PKH26 red fluorescent cell linker kit containing 10-3M PKH26 in EtOH and Diluent C | Sigma-Aldrich | PKH26GL-1KT or MINI26-1KT |
Procedures in Step 1 also apply to kits containing PKH67 or other CellVue dyes |
CellVue Claret far red fluorescent cell linker kit containing 10-3M CellVue Claret in EtOH and Diluent C | Sigma-Aldrich | MINCLARET-1KT or MIDCLARET-1KT | |
5-(and-6)-carboxyfluorescein diacetate, succinimidyl ester (CFDA-SE) | Invitrogen (Life Technologies) | C34554 | Non-fluorescent; cleaved by membrane esterases to form fluorescent amino-reactive carboxyfluorescein succinimidyl ester (CFSE) |
LIVE/DEAD Fixable Violet | Invitrogen (Life Technologies) | L34955 | |
Sterile 12 x 75 mm conical polypropylene tubes & caps |
VWR | 60818-102 | Gives better membrane dye staining efficiency (reduced dye adsorption; less cell loss during supernatant aspiration) |
12 x 75 mm round bottom polystyrene tubes |
Becton Dickinson | 21008-936 | |
Flow cytometer | BD Bioscience | FACSCalibur LSRFortessa |
Any cytometer able to detect FITC, PKH26, and 7-AAD (ex. 488 nm; em. 520 nm, 567 nm, and 655 nm, respectively) and APC ex. 633-640 nm; em. 660 nm) |
Flow cytometer | Beckman Coulter | LSRII CyAn | Any cytometer able to detect FITC, PKH26, and 7-AAD (ex. 488 nm; em. 520 nm, 567 nm, and 655 nm, respectively) and APC ex. 633-640 nm; em. 660 nm) |
Laboratory Prepared | |||
7-Aminoactinomycin D, concentrated stock |
NA | NA | 1 mg/ml in PBS. Freeze in aliquots and store at -20 °C. |
7-Aminoactinomycin D, working stock |
NA | NA | 100 μg/ml in PBS; prepare daily from 1 mg/ml frozen stock. |
IgG block | NA | NA | HBSS + 10 mg/ml Human IgG Cohn fraction II and III globulins + 10 mg/ml BSA. |