כאן אנו מציגים פרוטוקול כדי לכמת את פעילות כימוטקטיק של דם מונוציטים בדגמי העכבר, כדי להעריך את ההשפעות של התערבויות תזונתיות, תרופתי וגנטי על מונוציט דם ולאפיין את מונוציטים בדם נגזר מקרופאגים ב מודלים לעכבר באמצעות חלבון מונוציט-כימוסטנט-1 (MCP-1)-העמיסו במרתף ממברנה ממברנות ג’ל הנגזר.
הומאוסטזיס רקמות ותיקון הם תלויים באופן קריטי על גיוס של מקרופאגים הנגזרים מונוציט. הן מתחת ומעבר גיוס של מקרופאגים נגזר מונוציט יכול לפגוע בריפוי הפצע. הראנו כי גבוהה שומן דיאטות גבוהה סוכר לקדם מונוציט הטרמה ותפקוד לקוי, המרת דם בריא מונוציטים לתוך פנוטיפים היפר כימוטקטיק צפוי להבדיל לתוך מקרופאגים עם פרופילי הפעלה מוסדרים ולקויי פנוטיפ פלסטיות. הגיוס החדש של המקפאגים הנגזרים מונוציט וגיוס של מקרופאגים עם פרופילי הפעלה לא מוסדרים הוא האמין להיות תורם העיקרי להתפתחות של מחלות דלקתיות כרוניות הקשורות בהפרעות מטבולית, כולל טרשת עורקים והשמנה. המטרה של פרוטוקול זה היא לכמת את הפעילות כימוטקטיק של דם מונוציטים כמו ביוטרקר עבור הטרמה מונוציט ותפקוד ולאפיין את מונוציטים מקרופאג המין הנכון הם עומדים להבדיל לתוך אלה מודלים העכבר. באמצעות תא בודד ניתוח כתמי אבן מערבית, אנו מראים כי לאחר 24 h 33% של תאים שגויסו ל MCP-1-טעון במרתף ממברנות ג’ל נגזר מוזרק לתוך עכברים מונוציטים ו מקרופאגים; 58% לאחר היום השלישי. עם זאת, ביום 5, מספר מונוציט ו מקרופאג פחתו באופן משמעותי. בסופו של דבר, אנו מראים כי מאמר זה מאפשר גם לבידוד של מקרופאגים חיים מתוך מרתף מאוחזרים בניתוח ממברנות ג’ל הנגזר ממברנה, אשר יכול להיות נתון לאפיון שלאחר מכן על ידי תא בודד ניתוח כתמי המערבי.
גיוס של מקרופאגים הנגזרים מונוציט חיוני לפיתוח מחלות דלקתיות כרוניות הקשורות בהפרעות מטבולית, כולל טרשת עורקים והשמנה1,2,3, ד. מספר מקרופאגים הנגזרים מונוציט באתרים של פגיעה ברקמות, כמו גם הפלסטיות שלהם הם קריטיים עבור הומאוסטזיס רקמות ותיקון. הן מתחת ומעבר גיוס של מקרופאגים נגזר מונוציט יכול לפגוע בפצע ריפוי5. הפעלת דלקת רקמות מקומיות, למשל, על ידי הצטברות וחמצון של ליפופרוטאין בצפיפות נמוכה (LDL) בקיר אבי העורקים או הפעלה דלקתית של אדיפוציטים על ידי חומצות שומן או ליפופוליד חיידקי דולף דרך המעיים מכשול, המוביל לשחרור של מגשרים דלקתיים, כולל נוגדנים כימוט חלבון 1 (MCP-1/CCL2). MCP-1 הוא חבר של משפחת כימוקין c-c ו כימוג מפתח אחראי גיוס של מקרופאגים נגזר מונוציט לאתרים של דלקת רקמות ופציעה6,7,8, 9,10. הפעלה דלקתית של תוצאות אנדותל של כלי הדם בביטוי של מולקולות הידסיות כגון המולקולה התרבות מולקולה 1 (icam-1) ו מולקולה תא כלי דם 1 (vcam-1)11,12, המאפשר במחזור מונוציטים מופעל על ידי MCP-1 כדי להתגלגל, בחוזקה לדבוק ולאחר מכן העברת לחלל תת הדרך12. החדירה מונוציטים להבדיל לתוך מקרופאגים, אשר ניתן להפעיל לתוך הפנוטיפים, נהיגה בתהליך דלקתי חריפה. מונע על ידי המיקרוסביבה, pro-דלקתיות מקרופאגים יכולים להמיר לתוך מקרופאגים לפתרון דלקת, אשר משחקים תפקידים קריטיים בניקוי של תאים דלקתיים, הסרת אותות אנטי דלקתיים ותיקון רקמות השלמת ופצע ריפוי12,13.
כרונית מתח מטבולית מושלמים מונוציטים עבור תגובתיות משופרת באופן דרמטי כדי כימותרפיה-מושכים וגיוס מונוציט גדל, ואנו הראו כי מונוציטים מ, לתת מקרופאגים עם תוכניות הפעלה מוסדר ומלא מוסדרים . מדינות14,15,16 הטרמה מונוציט מקדמת טרשת עורקים, השמנת יתר, ואולי אחרים מחלות דלקתיות כרוניות הקשורות בהפרעות מטבולית כגון steatohepatitis, מחלות כליות ואולי סרטן. כדי להעריך ולכמת הטרמה מונוציט בדגמי העכבר של מחלות האדם, פיתחנו טכניקה חדשה כדי להעריך את מצב הטרמה של דם מונוציטים על ידי מדידת פעילות כימוטקטיק ב vivo14,15,16, . שבע עשרה הגישה שלנו כרוכה הזרקה של המרתף ממברנה הנגזר ג’ל שנטען עם מכשיר כימוג-אנחנו בדרך כלל להשתמש MCP-1-או רכב לאגף שמאל וימין, בהתאמה, של עכברים. כאשר הזריק בזהירות תת-עורי, הממברנה ממברנה נגזר ג’ל יהיה ליצור תקע אחד, שממנו נוגדנים יכול לפזר וליצור מעבר הדרגתי כימוטקטיק מוגדר כי אינו מושפע מהמצב מטבולית או דלקתית של הסביבה רקמה או עכבר הנמען.
המרתף ממברנה נגזר ג’ל שאנו משתמשים עבור הצורך שלנו הוא מרתף במרתף מסיסות הכנה המופק מתוך אנגלברב-הולם-נחיל (EHS) עכבר סרקומה, גידול עשיר בתוך מטריצה מחלץ כזה (ECM) חלבונים. תערובת חלבון מורכבת זו מכילה למינציה (60%), קולגן IV (30%), המולקולה המגשר entactin (8%), ומספר גורמי גדילה. מרתף ממברנה ממברנת מטריקס הוקם במקור כדי לחקור אנגיוגנזה בתגובה לגורמי צמיחה שונים18,19. עם זאת, כדי ללמוד כימוט מונוציט, חשוב להשתמש בגורם הצמיחה ממברנה מרתף מרוקנת ג’ל נגזר כדי למזער את הגיוס של תא אנדותל ואנגיוגנזה. מה שהופך את מטריג’ל (המכונה ג’ל מרתף הנגזר למטה) ייחודי ושימושי במיוחד הוא כי בטמפרטורה מתחת 10 ° c זה ממוסס, המאפשר נוגדנים להיות התפרקה. בטמפרטורות מעל 22 ° c, התמיסה הנגזרת מהמרתף עוברת במהירות מעבר פאזה ויוצרת במהירות הידרוג’ל. אטמי ניתן להיות בניתוח, ניקה והומס עם מטפרוטאז באקלוס נגזר מטלוזיה נייטרלי כדי להניב השעיות תא בודד, אשר ניתן לנתח על הפעלה פלואורסצנטית תא (FACS), על ידי RNAseq, בודד תא RNA ומגוון של אחרים טכניקות omics. כאן נתאר את השימוש בניתוח כתמי האבן המערבי של תא יחיד לאפיון אוכלוסיות התאים שגויסו לתוך המרתף ממברנה המופק ג’ל מחבר אחד, שלושה או חמישה ימים לאחר ההזרקה.
פיתחנו בvivo מוניות כימוכתרפיה, עשיית שימוש בתכונות הפיזיות הייחודיות של מטריצה ממברנה נגזרת המרתף ואת היכולת לטעון מטריצה ייחודית עם נוגדנים ולהזריק אותו לתוך עכברים. הטיפול מאפשר לנו להעריך בעכברים חיים את התגובה של מונוציטים (ו מקרופאגים) כדי נוגדנים, כפי שמודגם כאן עבור MCP-1, ואת ההשפעות של מניפולציה גנטית או תרופתי, תזונתיים וחשיפות סביבתיות אחרות על מונוציט כימוטקסיס. בגלל הדרגתי כימוקין שאנחנו יוצרים בעכברים האלה הוא בעצם מושפע גנטית, תרופתי, תזונה או הסביבה החשיפה, שינויים בפעילות כימוציט גנטי, למעשה משקפים שינויים פונקציונליים אלה מונוציטים, כפי שראינו בעבר, גם התיכנות משני ברמת החלבון וההמרה17,20. אנו דיווחו כי הלחץ מטבולית בעכברים מגביר את התגובה המונבציט לשיטת כימוסטנט וכי זו פעילות hyper-כימוטקציה מתאים עם חלבון מוגבר S-גלוטטימלציה, הפיך, התלות מחדש תלוי-התקשרות שינוי חלבון, אשר ברוב המקרים מוביל לאובדן של תפקוד אנזימטי וחלבון21,22, ובמקרים מסוימים גם מקדם השפלה חלבון16,23.
כדי לבצע הליך זה בהצלחה וכיצד להשיג תוצאות אופטימליות עם הטיפול הזה הוא קריטי כי אמצעי אחסון מדויקים של מרתף ממברנה הפתרון הנגזר מוזרק באיטיות כדי ליצור כמוסות היטב בנוי ומסיבי הפקק להיות מוסרים לחלוטין כדי לקבל תקעים נקיים כאשר מרתף הקציר ממברנה הנגזרת ג’ל תקעים, מקלה על פירוק של התקע כולו בפתרון dispase. הנתונים שלנו מראים כי להשאיר את התקע בעלי חיים במשך שלושה ימים מיטוב 1) עוצמת האות, כלומר, מספר מונוציטים ו מקרופאגים מגויס לכל תקע, 2) בסלקטיביות של האות, כלומר, התוכן של מונוציטים ומקרופאגים בתוך ה סך כל אוכלוסיית התאים ו-3) הספציפיות של האות, כלומר העלייה ב מונוציטים ומקרופאגים בתגובה ל MCP-1 לעומת הרכב. בסופו של דבר, אנו מדגימים כיצד המדינה-of-the-art בודד הגישות המבוססות בשילוב עם מרתף ממברנה הנגזרת הפקק ג’ל ניתן להשתמש כדי לאפיין את המונולוציטים מגויס התקעים ובכך לקבל תמונה של הפנוטיפ הפוטנציאלי של המקרופגים הנגזרים מונוציט להיות מגויס לאתרים של פציעה בכל מודל העכבר נתון בתגובה גנטית ספציפית, תרופתי, תזונתיים או התערבויות סביבתיות.
יש מספר מגבלות של האפשרות להיחשב. ראשון, הטיפול בעכבר, כולל הרדמה, הזרקה של מרתף ממברנה הפתרון הנגזר, ניתוח כירורגי דורש בפועל כדי ליצור תקעים בודדים ונתונים להפקת. שנית, בעוד שרוב התאים שגויסו לתוך התקעים MCP-1 הטעונים הם מונוציטים ו מקרופאגים, מספר משמעותי אינם. הדבר עלול להשפיע על הפרשנות של הפרט האנליטי האחר, שאינו תא יחיד, המבוסס על אוכלוסיית תאים זו. לבסוף, מאחר שתנאי הפירוק של התאים עבור scWB הם קלים, מרחקים הגירה של חלבונים עשויים להיות שונים מ-WB סטנדרטי וייתכן שלא לתאם עם גודל החלבון. לכן, שניהם לפירוק תאים וזמני הפעלה צריך להיות מאומת עבור כל חלבון חדש להיבדק כל נוגדן ראשוני בשימוש.
The authors have nothing to disclose.
פרויקט זה נתמך על ידי מענקים ל-ר. מ-NIH (AT006885).
10 cm petri dish | griner bio-one | 664 160 | |
10x suspension buffer | proteinsimple | R101 | |
15 cm petri dish | Falcon | 353025 | |
2-Mercaptoethanol | MP BIOMEDICALS | 2194705 | |
5% washing buffer | proteinsimple | R252 | |
Antibody diluent | proteinsimple | 042-203 | |
Bench Top Centrifuge | Beckman Coulter | Microfuge 22R Centrifuge | |
Bovine Serim Albumin | Sigma-Aldrich | A7906-100G | |
Calcein AM | ThermoFisher | C3099 | 1 ml |
CD11b | Novus Biologicals | NB110-89474 | |
CD45 (D4H7K) rabbit mAb | Cell Signal Technologies | 727987S | |
CD68/SR-D1 (FA-11) | Novus Biologicals | NBP2-33337SS | |
Cellometer Vision | Nexcelom | ||
Dispase | BD | 354235 | 100 ml |
Dissecting sissor | |||
Donkey anti-Rabbit IgG secondary antibody [NL557] | Novus Biologicals | NL004 | NL 557 conjugate |
Donkey anti-Rat IgG (H+L) secondary antibody [DyLight 650] | Novus Biologicals | NBP1-75655 | DyLight 650 conjugate |
F4/80 (CI-A3-1) | Novus Biologicals | NB600-404SS | |
Heat Block | effendorf | 22331 | Thermomixer |
Lysis/Running buffer | proteinsimple | R200 | |
Matrigel Matrix (Grwoth Factor Reduced) | BD | 354230 | 10 ml |
Microarray scanner | PerkinElmer | ScanArray Gx | |
Microcentrifuge tube | Fisher Scientific | 05-408-129 | |
Microscope | ThermoFisher | Evos fl | |
Milo | proteinsimple | Single cell western | |
Needle | BD | 305111 | 26G |
Parafilm | |||
Probing chamber | proteinsimple | 035-020 | |
Recombinant mouse CCL2/JE/MCP-1 protein | R&D | 479-JE-050 | |
scWEST chip | proteinsimple | C300 | |
Shaker | Bioexpress | Gene mate orbital shaker | |
Single cell western chip canister | proteinsimple | 035-118 | |
Slide spinner | Labnet | C1303-T | |
Sodium Dodecyl Sulfate (SDS) | Fisher Scientific | BP 166-500 | |
Syringe | BD | 309602 | 1 ml |
Tris-Hydrochloride | Fisher Scientific | BP 153-500 | |
Tweezer | proteinsimple | 035-020 | |
Water bath | ThermoFisher |