Успешное использование красителей клетки слежения для мониторинга иммунной функции и пролиферации клеток включает в себя несколько важных этапов. Мы опишем методы: 1) получение яркого, равномерного, воспроизводимые этикетки-ния с мембранными красители, 2) выбрать флуорохромы и условий сбора данных и 3) выбор модели для количественной пролиферации клеток на основе красителя разбавлением.
Fluorescent cell tracking dyes, in combination with flow and image cytometry, are powerful tools with which to study the interactions and fates of different cell types in vitro and in vivo.1-5 Although there are literally thousands of publications using such dyes, some of the most commonly encountered cell tracking applications include monitoring of:
Commercially available cell tracking dyes vary widely in their chemistries and fluorescence properties but the great majority fall into one of two classes based on their mechanism of cell labeling. “Membrane dyes”, typified by PKH26, are highly lipophilic dyes that partition stably but non-covalently into cell membranes1,2,11. “Protein dyes”, typified by CFSE, are amino-reactive dyes that form stable covalent bonds with cell proteins4,16,18. Each class has its own advantages and limitations. The key to their successful use, particularly in multicolor studies where multiple dyes are used to track different cell types, is therefore to understand the critical issues enabling optimal use of each class2-4,16,18,24.
The protocols included here highlight three common causes of poor or variable results when using cell-tracking dyes. These are:
Examples given here illustrate how these variables can affect results when using membrane and/or protein dyes to monitor cell proliferation.
Методы, описанные здесь, которые содержатся в наших совместных лабораторий наиболее надежно дать оптимальные результаты для hPBMC маркировки с помощью мембранных красителей 13,16,18 и лимфоцитов фенотипирование подмножества и распространение слежения с использованием либо мембранных белков или красители 2,11,13,16, 18. Как показано на рисунках 1 и 2, яркое равномерное маркировки легче всего достигается путем ограничения наличии физиологической соли и с помощью смешивания техники, что приводит к быстрому, однородные воздействия всех клеток в той же концентрации красителя. Потому что окрашивание мембраны красителей происходит путем разделения в липидный бислой, другие переменные, которые изменяют свободный концентрации красителя может также повлиять на маркировке эффективности. Например, маркировка в круглое дно полистирола труб приводит к менее эффективной вымывания солей до ресуспендирования в Разбавитель С, а также к снижению концентрации красителя бесплатно за счет красить адсорбции на стенках труб, в частности,при более низких концентрациях красителя. Оба эти фактора, как правило, дают широкие окрашивания распределения, чем когда маркировка осуществляется с помощью коническим днищем полипропиленовые трубы (рис. 3, 4 и неопубликованные результаты). Возраст образцов и типов также могут влиять на ширину пика даже при оптимизированной процедуры окрашивания используются. Например, резюме для PKH26 лимфоцитов поз изолированы от свеженарисованного крови колеблется от 14-20% (рис. 3, Ref. 13 и неопубликованные результаты), тогда как резюме для лимфоциты изолированы от 24 час старых образцов крови или TRIMA pheresis фильтров в диапазоне от 25-30 % (рис. 4 и Ref. 18).
Окрашивание однородность и степень, в которой нежизнеспособные клетки могут быть исключены из анализа как повлияет ли различимые пики дочь проявляются в профиль разведения красителя, который, в свою очередь, влияет на выбор модели распространения в соответствии с наблюдаемыми данными (рис. 5 и 6 </strong>). Хотя ModFit (Verity Software House, Topsham, ME) используется здесь в качестве примера программного обеспечения, используемого для создания таких показателей, как индекс пролиферации и прекурсоров частоты (рис. 3, 5 и 6; таблица 3), другие программные пакеты также содержат модули для анализа Распространение данных. К ним относятся FCSExpress (De Novo программного обеспечения, Лос-Анджелес, Калифорния) и FlowJo (Tree Star, Inc, Ashland, OR). Все эти программы используют нелинейных наименьших квадратов анализ итеративно найти наиболее подходящий к необработанным данным, меняя положение, высоту и SD (или ширина) гауссовых пиков представляющие последовательные поколения дочь. Пролиферативный индекс (PI) и Предтечи частоты (PF) являются наиболее часто используемыми мерами степень распространения. PI, как это определено ModFit, является мерой увеличение количества клеток в течение анализа, аналогичного «индекс стимуляции 'из анализа поглощения тимидина. PF возвращает фракции клеток в начальной заселенияион, который ответил на стимула растет. Рекомендуется осторожность, однако, при чтении литературы, начиная с терминологии несколько различается среди программных пакетов (например, FlowJo и ModFit используют разные определения и расчеты для того, что имеется в виду под "распространением Index") 22.
Важнейшие вопросы обсуждаются здесь для маркировки и распространения анализ с мембраной красителей встречаются также при использовании белка красителей. Например, особое внимание на технику смешивания также необходимо соблюдать, наряду с исключением мертвых / отмирающих клеток, для получения равномерного распределения и различимых пиков дочь при использовании CFSE (рис. 6) 2-4,13,18,24. Соответствующий выбор флуорохромы для фенотипирования и жизнеспособности оценка также важна, чтобы избежать чрезмерного спектрального перекрытия и неспособность признать антитела положительных клеток, в частности, с видимым излучающих белка красители, такие как CFSE 2-4,11,13,16,18 </sup>. Снижение концентрации красителя уменьшается отслеживания компенсации проблем в соседних спектральных каналов, но также ограничивает число клеточных делений, которые могут быть проверены, прежде чем интенсивность дочерние клетки начинают перекрываться с автофлуоресценции. Кроме того, использование новой ячейки отслеживания красители, такие как далеко красный бордовый излучающих CellVue (Sigma-Aldrich, Сент-Луис, Миссури) или фиолетовый излучающих CellTrace Violet (Life Technologies, Grand Island, NY) может уменьшить компенсацию задач (рис. 6). Наконец, хотя мембрана красители обычно склонны проявлять меньшую токсичность 11,26, можно более-метки клетки либо с классом красителя. Поэтому всегда необходимо убедиться, что концентрация отслеживания красителя не изменило функциональные клетки, которые необходимо отслеживать (рис. 6) 3,13,16,18.
The authors have nothing to disclose.
The authors would particularly like to thank the following individuals for their technical and intellectual contributions to the development of these methods through the years: Bruce Bagwell (Verity Software House), Nadège Bercovici (IDM), Lizanne Breslin (Zynaxis Cell Science and PTI Research), Brian Gray (PTI Research), Jan Fisher (Dartmouth Medical School), Alice Givan (Dartmouth Medical School), Betsy Ohlsson-Wilhelm (SciGro, Inc.), and Mary Waugh (Dartmouth Medical School). They would also like to thank the Bowdoin class of 2006 from the Annual Courses in Research Methods and Applications of Flow Cytometry, which generated the data shown in Figure 2.
Flow cytometry was performed at Roswell Park Cancer Institute’s Flow Cytometry Laboratory, which was established in part by equipment grants from the NIH Shared Instrument Program, and receives support from the Core Grant (5 P30 CA016056-29) from the National Cancer Institute to the Roswell Park Cancer Institute, and at the Abramson Cancer Center Flow Cytometry and Cell Sorting Resource Laboratory of the University of Pennsylvania, which was established in part by equipment grants from the NIH Shared Instrument Program, and receives support from NIH #2P30 CA016520 from the National Cancer Institute. The work shown in Figures 3 and 5 was also supported in part by SBIR grant EB00228 from the National Institutes of Biomedical Imaging and Bioengineering (NIBIB) awarded to 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. |