We beschrijven een methode voor het genereren van in vitro afgeleide mestcellen, hun engraftment in mastceldeficiënte muizen, en de analyse van het fenotype, aantallen en distributie van geïgrafeerde mestcellen op verschillende anatomische locaties. Dit protocol kan worden gebruikt om de functies van mestcellen in vivote beoordelen .
Mastcellen (MC’s) zijn hematopoëtische cellen die zich in verschillende weefsels bevinden en vooral overvloedig aanwezig zijn op plaatsen die zijn blootgesteld aan de externe omgeving, zoals huid, luchtwegen en maagdarmkanaal. Vooral bekend om hun schadelijke rol in IgE-afhankelijke allergische reacties, zijn MC’s ook naar voren gekomen als belangrijke spelers in gastheerverdediging tegen gif en binnendringende bacteriën en parasieten. MC-fenotype en -functie kunnen worden beïnvloed door micromilieufactoren die kunnen verschillen afhankelijk van de anatomische locatie en/of op basis van het type of stadium van ontwikkeling van immuunresponsen. Om deze reden hebben wij en anderen de voorkeur gegeven aan in vivo benaderingen boven in vitro methoden om inzicht te krijgen in MC-functies. Hier beschrijven we methoden voor het genereren van van beenmerg afgeleide gekweekte MC’s (BMCMCs), hun adoptieve overdracht in genetisch MC-deficiënte muizen en de analyse van de aantallen en distributie van adoptief overgedragen MC’s op verschillende anatomische locaties. Deze methode, genaamd de‘mast cell knock-in’-benadering, is de afgelopen 30 jaar veel gebruikt om de functies van MC’s en MC-afgeleide producten in vivote beoordelen . We bespreken de voordelen en beperkingen van deze methode, in het licht van alternatieve benaderingen die de afgelopen jaren zijn ontwikkeld.
Mastcellen (MC’s) zijn hematopoëtische cellen die ontstaan uit pluripotente beenmergfgenitatoren1-3. Na uitzetting van het beenmerg migreren MCs-voorlopers naar verschillende weefsels waar ze zich ontwikkelen tot volwassen MC’s onder invloed van lokale groeifactoren1-3. Tissue-resident MC’s bevinden zich strategisch op host-omgeving interfaces, zoals de huid, de luchtwegen en het maagdarmkanaal, waar ze zich gedragen als een eerste verdedigingslinie tegen externe beledigingen3-6. MC’s worden vaak subgeklasseerd op basis van hun “baseline” fenotypische kenmerken en hun anatomische locaties. Bij muizen zijn twee soorten MC’s beschreven: “bindweefsel-type” MC’s (CTMCs) en mucosale MC’s (MMC’s)1-3,7,8. CTMCs bevinden zich vaak rond venules en in de buurt van zenuwvezels en bevinden zich in serosale holtes, terwijl MMC’s intra-epitheliale locaties in de darm en het ademhalingsslijmvlies1-3bezetten.
Talrijke methoden zijn toegepast om biologische functies van MC ‘s9-13te bestuderen . Veel groepen hebben zich gericht op in vitro benaderingen met behulp van cellijnen (zoals de menselijke MC-lijnen HMC114 of LAD215,16),in vitro afgeleide MC’s (zoals menselijke perifere bloedafname MC’s17, of muis beenmerg-afgeleide gekweekte MC’s [BMCMCs]18, foetale huid-afgeleide gekweekte MC’s [FSCMC’s]19 en peritoneale cel-afgeleide MC’s [PCMC’s] Al deze modellen worden veel gebruikt om moleculaire details van MC-biologie te bestuderen, zoals signaleringsroutes die betrokken zijn bij MC-activering. Een belangrijk aspect van de MCs-biologie is echter dat hun fenotypische en functionele kenmerken (bijv.cytoplasmatisch granulaat proteasegehalte of reactie op verschillende stimuli) kunnen worden gemoduleerd door anatomische locatie en micromilieu2,7. Aangezien de exacte mix van dergelijke factoren die in vivo worden aangetroffen moeilijk in vitrokan worden gereproduceerd , geven wij de voorkeur aan het gebruik van in vivo benaderingen om inzicht te krijgen in MC-functies9.
Er bestaan verschillende muizenstammen met genetisch MC-deficiëntie, zoals de veel gebruikte WBB6F1–Kit W/W-v of C57BL/6-Kit W-sh/W-sh muizen. Deze muizen missen expressie en/of activiteit van KIT (CD117), de receptor voor de belangrijkste MC groeifactor stamcelfactor (SCF)21,22. Als gevolg hiervan hebben deze muizen een ernstig MC-tekort, maar hebben ze ook extra fenotypische afwijkingen die verband houden met hunc-kitmutaties (in de WBB6F1–Kit W/W-v muizen) of met de effecten van de grote chromosomale inversie die resulteert in verminderde c-kit expressie (in de C57BL/6-Kit W-sh/W-sh muizen)9,10,12,23. Meer recentelijk zijn verschillende muizenstammen metc-kit-onafhankelijke constitutieve MC-deficiëntie gemeld24-26. Al deze muizen en enkele extra nieuwe soorten inductieve MC-deficiënte muizen zijn onlangs in detail beoordeeld9,10,13.
Hier beschrijven we methoden voor het genereren van van beenmerg afgeleide gekweekte MC’s (BMCMCs), hun adoptieve overdracht in MC-deficiënte muizen en de analyse van de aantallen en distributie van adoptief overgedragen MC’s op verschillende anatomische locaties. Deze zogenaamde “mast cell knock-in”-methode kan worden gebruikt om de functies van MC’s en MC-afgeleide producten in vivote beoordelen . We bespreken de voordelen en beperkingen van deze methode, in het licht van alternatieve benaderingen die de afgelopen jaren zijn ontwikkeld.
Bijna 30 jaar na de oorspronkelijke beschrijving38blijft de‘mast cell knock-in ‘-benaderingwaardevolle informatie verschaffen over wat MC ‘s wel of niet in vivokunnen doen . Lang werd gedacht dat de functies van MC’s beperkt waren tot hun rol bij allergie. Gegevens die zijn gegenereerd met behulp van de‘mast cell knock-in’-benaderinghebben deze visie veranderd, door bewijs te leveren dat MC’s onder andere een cruciale rol kunnen spelen in de verdediging van de gastheer tegen bepaalde…
The authors have nothing to disclose.
N.G. is de ontvanger van beurzen van de Franse “Fondation pour la Recherche Médicale FRM” en de Philipp Foundation; R.S. wordt ondersteund door de Lucile Packard Foundation for Children’s Health en het Stanford NIH/NCRR CTSA award nummer UL1 RR025744; P.S. wordt ondersteund door een Max Kade Fellowship van de Max Kade Foundation en de Austrian Academy of Sciences en een Schroedinger Fellowship van het Austrian Science Fund (FWF): J3399-B21; S.J.G. erkent steun van National Institutes of Health grants U19 AI104209, NS 080062 en van Tobacco-Related Disease Research Program aan de Universiteit van Californië; L.L.R. erkent steun van de Arthritis National Research Foundation (ANRF) en National Institutes of Health grant K99AI110645.
1% Antibiotic-Antimycotic Solution | Corning cellgro | 30-004-Cl | |
3 ml Syringe | Falcon | 309656 | |
35 mm x 10 mm Dish | Corning cellgro | 430588 | |
5 ml Polystyrene Round Bottom Tube | Falcon | 352058 | |
Acetic Acid Glacial | Fisher Scientific | A35-500 | |
Alcian Blue 8GX | Rowley Biochemical Danver | 33864-99-2 | |
Allegra 6R Centrifuge | Beckman | ||
Anti-mouse CD16/32 (clone 93) Purified | eBioscience | 14-0161-81 | |
2-Mercaptoethanol | Sigma Aldrich | M7522 | |
BD 1 ml TB Syringe | BD Syringe | 309659 | |
BD 22G x1 (0.7 mm x 25 mm) Needles | BD Precision Glide Needle | 205155 | |
BD 25G 5/8 Needles | BD Syringe | 305122 | |
BD 30G x1/2 Needles | BD Precision Glide | 305106 | |
Blue MAX Jr, 15 ml Polypropylene Conical Tube | Falcon | 352097 | |
Chloroform | Fisher Scientific | C298-500 | |
Cytoseal 60 Mounting Medium | Richard-Allan Scientific | 8310-4 | |
Cytospin3 | Shandon | NA | |
DakoCytomation pen | Dako | S2002 | |
Dulbecco Modified Eagle Medium (DMEM) 1x | Corning cellgro | 15-013-CM | |
Ethanol | Sigma Aldrich | E 7023-500ml | |
Fetal Bovine Serum Heat Inactivated | Sigma Aldrich | F4135-500ml | |
FITC Conjugated IgG2b K Rat Isotype Control | eBioscience | 14-4031-82 | |
Fluorescein Isotiocyanate (FITC) Conjugated Anti-mouse KIT (CD117; clone 2B8) | eBioscience | 11-1171-82 | |
Formaldehyde | Fisher Scientific | F79-500 | |
Giemsa Stain Modified | Sigma Aldrich | GS-1L | |
Isothesia | Henry Schein Animal Health | 29405 | |
May-Grunwald Stain | Sigma Aldrich | MG-1L | |
Multiwell 6 well plates | Falcon | 35 3046 | |
Olympus BX60 Microscope | Olympus | NA | |
Paraplast Plus Tissue Embedding Medium | Fisher Brand | 23-021-400 | |
PE Conjugated IgG Armenian Hamster Isotype Control | eBioscience | 12-4888-81 | |
Phosphate-Buffered-Saline (PBS) 1x | Corning cellgro | 21-040-CV | |
Phycoerythrin (PE) Conjugated Anti-mouse FceRIa (clone MAR-1) | eBioscience | 12-5898-82 | |
Propidium Iodide Staining Solution | eBioscience | 00-6990-50 | |
Recombinant Mouse IL-3 | Peprotech | 213-13 | |
Safranin-o Certified | Sigma Aldrich | S8884 | |
Tissue culture flasks T25 25 cm2 | Beckton Dickinson | 353109 | |
Tissue culture flasks T75 75 cm2 | Beckton Dickinson | 353110 | |
Toluidine Blue 1 % Aqueous | LabChem-Inc | LC26165-2 | |
Recombinant Mouse SCF | Peprotech | 250-03 |