Digestione di interi occhi di topo per l'analisi citometrica a flusso multi-parametro dei fagociti mononucleari

Il sistema immunitario innato include più tipi di cellule che stimolano l’attivazione e l’infiammazione del complemento. Le cellule immunitarie innate includono cellule killer naturali (NK), mastociti, basofili, eosinofili, neutrofili e fagociti mononucleari. I fagociti mononucleari, che sono composti da monociti, macrofagi e cellule dendritiche, sono stati implicati nella fisiopatologia di molteplici condizioni oftalmiche tra cui uveite, retinopatia diabetica e degenerazione maculare legata all’età (AMD)¹. In questo protocollo, ci concentreremo sull’identificazione dei fagociti mononucleari utilizzando l’analisi citometrica del flusso multi-parametro in un modello di topo di AMD^{2 neovascolare}. Questo protocollo è adattabile per i modelli di topo di retinopatia diabetica e / o uveite, ma è raccomandata una dissezione oculare più estesa a causa della natura sistemica di queste malattie.

I fagociti mononucleari esprimono marcatori di superficie cellulare sovrapposti. Macrofagi e microglia residenti nel tessuto di lunga durata provengono dal progenitore eritemicomieloide derivato dal sacco del tuorlo 3 ,^mentreil riciclaggio di macrofagi e cellule dendritiche si differenzia dal progenitore di cellule dendritiche a midollo osseo⁴. I marcatori di superficie delle celle del mouse comuni a monociti, macrofagi e celle dendritiche includono CD45, CD11b⁵, F4/80⁶, Cx3cr1⁷e il marcatore intracellulare Iba1⁸. Per superare questa sfida, l’analisi trascrittamica di macrofagi, monociti e cellule dendritiche provenienti da più tessuti definisce il CD64 come un marcatore di superficie cellulare specifico del macrofago⁶. I macrofagi sono stati descritti nell’iride, nella coroide, nel corpo ciliare e nel nervo ottico negli occhi sani³. In alternativa, l’identificazione delle cellule dendritiche è più difficile; il metodo più specifico di identificazione delle cellule dendritiche richiede la mappatura del destino utilizzando il mouse reporter Zbtb46-GFP⁹. Indipendentemente da questa linea di reporter, l’espressione di CD11c e MHCII in combinazione con l’assenza di CD64 può identificare potenziali cellule dendritiche^6,10. Le cellule dendritiche sono state identificate in cornea, congiuntiva, iride e coroide negli occhi normali¹¹. Le microglia sono macrofagi specializzati situati nella retina, protetti dalla barriera emato-retinica e derivati dalle cellule progenitrici del sacco tuorlo¹². Di conseguenza, le microglia retiniche possono essere differenziate dai macrofagi derivati dai monociti per i loro livelli fiochi di espressione CD45¹³ e alti livelli di Tmem119, che è disponibile come anticorpo di citometria a^{flusso 14}. All’attivazione delle microglia, tuttavia, CD45 può essere^{regolato 15 e} Tmem119 può essere regolato verso il basso³, dimostrando la complessità della biologia delle microglia e questo è probabilmente rilevante sia nell’AMD che nel suo modello di mouse. Infine, i monociti possono essere divisi in almeno due sottotipi, inclusi classici e non classici. I monociti classici mostrano CCR2⁺Ly6C^altaespressione bassa CX3CR1, e monociti non classici dimostrano CCR2^–Ly6C^bassoCX3CR1^marcatori alti⁵.

A causa della necessità dell’analisi quantitativa dell’espressione marcatore, cioè livelli alti rispetto a bassi/ fiochi, la citometria del flusso multi-parametro è il metodo ideale per la discriminazione tra monociti, macrofagi, microglia e cellule dendritiche nell’occhio e in altri tessuti. Ulteriori vantaggi includono l’identificazione delle sotto-popolazioni, la possibilità di utilizzare lo smistamento cellulare attivato dalla fluorescenza (FACS) per ordinare le popolazioni cellulari per l’analisi trascri o proteomica e la mappatura del destino. Il principale svantaggio della citometria a flusso multi-parametro è la mancanza di architettura tissutale. Questo può essere superato dalla dissezione oftalmica nei vari sottocomparti oculari: cornea, congiuntiva, iris, lente, retina e complesso coroide-sclera. Inoltre, è possibile eseguire l’imaging di immunofluorescenza di conferma, ma è limitato dal numero di marcatori e dalla mancanza di una quantificazione robusta.

Studi di associazione a livello genomico hanno collegato più geni di complemento con AMD¹⁶. L’attivazione del complemento porta alla produzione di anafilatossina, al reclutamento di leucociti e alla conseguenza infiammazione. Nei topi carenti del recettore del complemento, la lesione laser riduce il reclutamento di fagociti mononucleari e l’area di neovascolarizzazione coroiroidale indotta dal laser (CNV)¹⁷. Allo stesso modo, il recettore della chemiochina con motivo C-C 2 (CCR2) topo knockout, che è carente nel reclutamento di monociti nel tessuto, dimostra sia la diminuzione del reclutamento di fagociti mononucleari che l’area CNV indotta dal laser¹⁸. Questi dati collegano complementi e fagociti mononucleari con CNV sperimentale e possibilmente AMD neovascolare. A sostegno di questa associazione, i recettori del complemento sono disregolati sui monociti del sangue periferico in pazienti con AMD neovascolare^19,20. Questi dati dimostrano una forte associazione tra AMD e fagociti mononucleari.

In questo manoscritto, useremo il modello sperimentale CNV indotto dal laser per caratterizzare le popolazioni di fagociti mononucleari nell’occhio del topo usando citometria a flusso multi-parametro. La CNV indotta dal laser è il modello standard di topo dell’AMD neovascolare, che ha dimostrato l’efficacia dell’attuale terapia amd neovascolare di prima^{linea 21}. Questo protocollo descriverà l’enucleazione degli occhi del topo, la dissezione oculare, la digestione in una singola sospensione cellulare, la colorazione degli anticorpi, la determinazione delle tensioni laser utilizzando controlli a colori singoli e la strategia di gating utilizzando controlli di fluorescenza meno uno (FMO). Per una descrizione dettagliata del modello CNV indotto dal laser, si veda una pubblicazione precedente²². Utilizzando questo protocollo, definiremo microglia, monociti, cellule dendritiche e popolazioni di macrofagi. Inoltre, utilizzeremo MHCII e CD11c per definire ulteriormente sottoinsiemi di macrofagi all’interno del modello CNV indotto dal laser.