Этот протокол описывает поколения смешанных костного мозга мышиных химер с спонтанное аутоиммунных зародышевых центров, в которых аутореактивная лимфоцитов нести репортер Зеленый флуоресцентный белок (ПА-GFP) photoactivatable. Это обеспечивает возможность связывать сотовой местоположение в тканях с вниз по течению молекулярной и функционального анализа.
Аутоиммунные заболевания представляют значительный здоровья бремени. Основные вопросы, касающиеся развития и прогрессирования аутоиммунного заболевания остаются без ответа. Одним из требований для выдвижения в наше понимание основных механизмов болезни и клеточных динамики является точное муфта microanatomical расположение подмножества ячеек с течению молекулярной или функционального анализа; Цель, которая традиционно была трудно достичь. Развитие стабильного photoactivatable биологических флуорофоров и их интеграции в репортер штаммов позволило недавно точные microanatomical маркировки и отслеживания сотовых подмножеств в мышиных моделях. Здесь мы описываем, как способность анализировать аутореактивная лимфоцитов из одного зародышевых центров может помочь обеспечить новые идеи в аутоиммунных заболеваний, используя комбинацию модель Роман химерных аутоиммунитета с репортером photoactivatable качестве примера . Мы демонстрируем, что процедура создания смешанной химер с спонтанное аутореактивная зародышевых центров, населенная лимфоцитов, перевозящих репортером Зеленый флуоресцирующий белок photoactivatable. Используя в естественных условиях маркировки стратегии, одного зародышевых центров могут быть визуализированы в описаны лимфоидных тканей и их клеточных компонентов photoactivated по двух Фотон микроскопии. Photoactivated лимфоцитов из одного зародышевых центров могут быть проанализированы или отсортированный поток cytometrically, как отдельные клетки или навалом и может быть подвергнут дополнительные течению молекулярной и функциональный анализ. Этот подход может применяться непосредственно предоставлять новые идеи в области аутоиммунные заболевания, но процедура создания химер костного мозга и photoactivation процедура дополнительно может найти широкое применение в исследованиях по вопросам инфекционных заболеваний и метастазы опухоли.
Распространенность аутоиммунных заболеваний резко возросла в последние десятилетия, особенно в западных обществах. Сегодня, аутоиммунные заболевания ряды третьим в списке самых распространенных причин заболеваемости и смертности в западном мире1. Основные вопросы, касающиеся развития и прогрессирования аутоиммунного заболевания остаются без ответа. Одним из требований для выдвижения в наше понимание основных механизмов болезни и клеточных динамики является точное муфты microanatomical расположения клеток подмножеств с течению молекулярной или функционального анализа. В последнее десятилетие развитие целого ряда стабильной photoconvertible, photoactivatable или фотопереключаемых биологических флуорофоров и их интеграции в репортер штаммов позволило точно microanatomical маркировки и отслеживания сотовых подмножества в мышиных моделях.
Каэдэ, флуоресцентный белок photoconvertible, возникая от Стони коралловым, претерпевает необратимые photoconversion от зеленой флуоресценцией на красной флуоресценции под воздействием фиолетовый или ультрафиолетового света2. Первоначально заняты следовать динамического поведения отдельных клеток в развитии organotypic мозга ломтики3, поколения Каэдэ стук в мыши впоследствии позволила мониторинг клеточного движения в естественных условиях и система была применена к анализ и из лимфатических узлов4миграция иммунных клеток. Этот подход был впоследствии доработан с второго поколения репортер5. Дендра6, который был недавно использован для отслеживания лимфатических узлов метастазы в vivo7аналогичных репортер.
Первый photoactivatable белка разработан был Зеленый флуоресцентный белок (ГПУП) спроектированы с одной Точечная мутация (T203H), приводит к очень низкой оптической плотности в регионе волны от 450 до 550 Нм8. После photoactivation фиолетовый свет, этот photoactivatable Зеленый флуоресцентный белок (ПА-GFP) переключает максимума поглощения от ~ 400 до ~ 500 Нм, уступая приблизительной интенсивностью 100-кратного увеличения при возбуждении с длиной волны 488 нм. Поколение трансгенных мышей, в которых все гемопоэтических клеток выразить ПА-GFP допускается, в первый раз, углубленный анализ B клеточной селекции в анатомически определены светлых и темных зон зародышевого центра9.
В то время как photoactivation является необратимого преобразования из состояния не люминесцентные флуоресцентный состояние, и photoconversion является односторонним переход от одной волны на другую, белки фотопереключаемых могла попеременные оба условия10 . Этот последний потенциала недавно была использована для инженер оптический контроль активности белков11.
Используя ПА-GFP репортер, мы недавно охарактеризовал клетки B репертуар одного зародышевых центров в Роман модели спонтанного аутоиммунные заболевания волчанка как12. Эта модель основана на смешанные химер с 1 часть костного укрывательство аутореактивная клетки B рецепторов забивные со спецификой для ribonuclear белковых комплексов (564Igi13,14) в сочетании с 2 части костного мозга от любого желаемого доноров. На примерно 6 недель пост растворения гомеостатических условия достигаются в котором спонтанное аутореактивная зародышевых центров присутствуют в селезенке и кожные лимфатические узлы. В частности, зародышевого центра клетки B население составляет почти исключительно (~ 95%) состоит из клеток, полученных из отсека не 564Igi, и эти клетки B производного диких тип стали аутореактивная. Таким образом модель позволяет «plug-and-play» подход к анализу аутореактивная зародышевого центра B клеток с использованием различных трансгенов, стук аутов и репортеры. Здесь мы описываем процедуры для создания смешанных химер с спонтанное аутореактивная зародышевых центров, населенная лимфоцитов, перевозящих ПА-GFP репортер. Использование в естественных условиях маркировки стратегии, одного зародышевых центров могут быть визуализированы в описаны лимфоидной ткани и photoactivated их клеточных компонентов, с помощью двух Фотон микроскопа. Photoactivated лимфоцитов из одного зародышевых центров может впоследствии проанализированы проточной цитометрии или Сортировка по флюрохром активации клеток, сортируя (FACS) и подвергается дополнительные течению молекулярной и функциональный анализ. Способность анализировать аутореактивная лимфоцитов из одного зародышевых центров могут быть применены непосредственно предоставлять новые идеи в области аутоиммунные заболевания, но методов и подходов, описанных может дополнительно найти соответствующие приложения в исследованиях инфекционные заболевания и метастазов опухоли.
Большое количество мышиных моделях аутоиммунитета доступны, многие из которых представляют с16спонтанное зародышевых центров. Однако многие из имеющихся моделей гавань сложных генетических стола или мутации в центральном регуляторы лимфоцитов распространения или активации, делает их плохо подходит для intercrossing с линии репортер и исследования поведения обычных лимфоцитов в аутоиммунных заболеваний соответственно. Нынешняя модель, напротив, позволяет «plug-and-play» подход к аутореактивная производного диких тип зародышевого центра B клеток с помощью любой желаемой комбинации трансгенов, стук аутов и репортеров, в данном случае представлен углубленный анализ photoactivatable гена GFP. Использование в естественных условиях маркировки стратегии, одного зародышевых центров могут быть визуализированы в описаны лимфоидной ткани и photoactivated их клеточных компонентов, с помощью двух Фотон микроскопа. Photoactivated лимфоциты от одного зародышевых центров может быть проанализированы или отсортированный поток cytometrically, как отдельные клетки или навалом. Эти клетки могут впоследствии подвергаться дополнительные течению молекулярной и функционального анализа для предоставления новые идеи в области аутоиммунных заболеваний.
Есть некоторые важные шаги для успешного выполнения этой процедуры. Как свидетельствует представитель результаты, облучение (1100 Rad) и воссоздание доноров костного мозга успешно заменить отсеке получателя костного мозга, уступая почти полной химеризма в отсеке клетки B. Это важный момент, поскольку остаточные получателя производные клетки B сделает подмножество населения зародышевого центра «темная». Независимо от источника, используемый для облучения дозы и сроки облучения должна быть оптимизированы, чтобы принести максимальный myeloablative эффект с повреждения минимальный залог тканей животных. Для растворения кость сокрушить протокол и растворения с 20 миллионов всего доноров клеток нашла приносить устойчиво высокое преобразование градусов. Рабочая стерильные и холодной на льду для извлечения костного обеспечивает высокую жизнеспособность донора костного мозга. Для достижения желаемого доноров костного мозга соотношения, важно проявлять большую осторожность при подсчете аликвоты клеток, как для самого подсчета и когда вывоз подвыборки костного мозга для подсчета. Смешивание и совместно грануляции доноров кабачки, вместо центрифугирования и resuspending отдельно и затем смешивания, служит для предотвращения любой наклон в соотношениях доноров после подсчета клеток.
Химера поколения смешанных костного протокола может стоять самостоятельно, и он включает генерирование химер с аутореактивная зародышевых центров с любой требуемой репортер, трансген или нокаут. Однако одно ограничение для этого является необходимость использования histocompatible доноров. Штамм 564Igi на фоне C57Bl/6J congenic и как следствие, других доноров и получателей помощи должны иметь фон congenic H-2b (или в качестве альтернативы, штамм 564Igi следует backcrossed на нужную нагрузку и аутоиммунных фенотип Проверено на новом фоне). Процедура облучения, как правило, в пользу окружающей среды tolerogenic17, и несоответствия в некоторых незначительных антигены гистосовместимости может быть терпимо. Однако этот аспект должны тщательно рассматриваться, особенно если смешивания мужского и женского пола доноров и/или получателей, благодаря потенциалу для женщин реактивности с мужчины ограничено Y-антигены.
Аналогичным образом аспект photoactivation протокола может стоять самостоятельно и может использоваться во многих различных контекстах. Однако ПА-GFP репортер доступен в настоящее время только с UBC promotor, который действует во всех клетках гемопоэтических линии, но не в стромальные клетки. Как уже упоминалось во введении, другие photoactivatable, фотопереключаемых или photoconvertible репортер штаммы доступны и может быть заменен на PA-GFP, с соответствующей корректировкой экспериментальных условиях.
Важно избежать случайного photoactivation нежелательных областей, поддерживая лазера значительно выше 900 Нм при визуализации, как это будет длина волны не photoactivate ПА-GFP. Для photoactivation себя конкретные параметры, такие как лазерная мощности и пиксель продолжительность, будет зависеть от глубины в ткани, конкретные ткани используется и система электронного фотографирования, и каждое приложение должно быть оптимизирована для конкретной системы обработки изображений используется. Следует позаботиться не фотоповреждения клетки, но это в то же время необходимо получить эффективное photoactivation во всем стеке, для того, чтобы получить достаточное представление активированные клетки для анализа, ниже по течению. Зародышевого центра B клетки обычно составляют везде от 0,5% до ~ 2% клеток селезенки или кожная лимфатического узла Б, и как видно из представительных результатов (рис. 5), photoactivated одного зародышевого центра B клетки могут составляют ~ 1% от общего населения в кусочек единого селезенки. Таким образом успешный анализ или сортировка значительного числа клеток требует обработки большое количество событий.
The authors have nothing to disclose.
SE ден является членом Lundbeckfonden и Carlsberg фонд уважаемых коллег. Эта работа частично дополнительно поддерживаемых биомедицинских Грант NNF (SE ден).
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 |