אנו מתארים שיטה לייצור פרוסות ריאה-לחתוך Precision (PCLS) ו immunostaining להם לדמיין את הלוקליזציה של סוגי תאים שונים חיסוניים הבריא. פרוטוקול שלנו ניתן להאריך לדמיין את המיקום והתפקוד של סוגי תאים שונים תחת מגוון של תנאים.
שאיפת אלרגנים ופתוגנים מעוררת שינויים מרובים במגוון סוגי תאים חיסוניים הריאה. Cytometry זרימה היא טכניקה רבת עוצמה לניתוח כמותי של חלבונים בתא השטח על תאי מערכת החיסון, אבל זה לא מספק מידע על דפוסי לוקליזציה והגירה של תאים אלה בתוך הריאה. בדומה לכך, מבחני chemotaxis ניתן לבצע כדי לחקור את הפוטנציאל של תאים להגיב גורמי chemotactic במבחנה, אך אלה מבחנים אינם מתרבים בסביבה המורכבת של הריאה השלמה. בניגוד לטכניקות הנ"ל, המיקום של סוגי תאים בודדים בתוך הריאה ניתן מדמיין בקלות על ידי יצירת פרוסות ריאה-לחתוך Precision (PCLS), השאיר זמין מסחרי, נוגדנים מתויגים פלורסנטי, באופן חזותי את הסעיפים על ידי מיקרוסקופ confocal. PCLS יכול לשמש הוא לחיות קבועות רקמת ריאה, ואת הפרוסות יכולות להקיף תחומים גדולים כמו חתך של אונה כולו. השתמשנו בפרוטוקול זה כדי להמחיש את המיקום בהצלחה במגוון רחב של סוגי תאים בתוך הריאה, כולל סוגים שונים של תאים דנדריטים, מקרופאגים, נויטרופילים, תאי T ותאי B, כמו גם תאים מבניים כגון הלימפה, אנדותל, וכן תאי האפיתל. היכולת לחזות אינטראקציות הסלולר, כגון אלו בין תאים דנדריטים ותאי T, ב live, רקמת הריאה תלת ממדי, יכול לחשוף כיצד תאים לנוע בתוך הריאה ולתקשר אחד עם השני על מצב יציב ובמהלך דלקת. לפיכך, כאשר נעשה שימוש בשילוב עם טיפולים אחרים, כגון זרימת cytometry וכמותיים PCR, PCLS יכול לתרום להבנה מקיפה של האירועים הסלולר העומדים בבסיס מחלות אלרגיות ודלקתיות של הריאה.
בעקבות שאיפה של גירויים פרו-דלקתיים כגון lipopolysaccharide (LPS), ישנה תנועה מתואמת של תאי מערכת החיסון לתוך, בתוך, ומן הריאות. לדוגמא, נויטרופילים מגויסים במהירות אל parenchyma הריאות בדרכי הנשימה. בנוסף, כמה תאי מציגי אנטיגן מקצועיים המכונים תאי דנדריטים קונבנציונליים (cDCs) עוברים דפוס הגירה מורכב יחסית 1, 2. ניתן לזהות cDCs באמצעות cytometry הזרימה, מבוססת בחלקה על התצוגה שלהם של הסמן משטח, CD11c. תת ברור של DCs ניתן להבחין על ידי ביטוי משטח הפרש של CD103 ו CD11b 3. לאחר רכישת אנטיגן בשאיפה, כמה cDCs לצאת ריאות ולהעביר דרך כלי הלימפה כדי לנקז-ריאה בלוטות לימפה (LNs) שבו הם מציגים פפטידים אנטיגן ספציפי בתאי T 4. זהו אירוע מוקדם קריטי בייזום של r אדפטיבית החיסוניתesponses. מסיבות שאינן ידועות, אולם, לא כל cDCs כי ירכשו אנטיגנים בשאיפה לעזוב את הריאות, ורבי תאים אלה נשארים כי איבר במשך כמה חודשים 5, 6. תצפית זו יכולה להיות חלקית מוסברת על ידי שושלת התפתחותיות של תאים אלה משום CD11c נגזר מונוציטים + תאים שחסרו את הקולטן chemokine, CCR7, אינן מסוגלות להעביר LNs האזורית 7, 8. סביר להניח כי פוטנציאל ההגירה של cDCs נקבע גם, לפחות בחלקה, על ידי העמדה האנטומי שלהן בתוך הריאה. עם זאת, הלוקליזציה המדויקת של אוכלוסיות שונות אלה של cDCs הבריאה לא מאופיינת במלואו. ידע משופר של לוקליזציה תא חיסון בתוך הריאות, ושל המולקולות לכוון אותו, נדרש הבנה טובה יותר של איך המערכת החיסונית של הריאות הופכת מופעלת.
PCLS שמתבצע הגדלהly בשימוש כגישה לשעבר vivo לדמיין אינטראקציות מיצוב תא-תא הסלולר, תוך שמירה על שלמות מבנית של אדריכלות ריאות 9, 10. PCLS שמש ללמוד ריאות של מינים רבים, כוללים עכברים, בקר, קופים, כבשים, סוסים, ובני אדם 11. יתרון עיקרי של שיטה זו הוא כי כ 20 פרוסות ניתן להכין מן אונה יחידה של ריאות עכבר, ובכך להפחית את מספר בעלי החיים הנדרשים ניסויים בודדים. כמעט כל סוגי תאים חיסוניים, כולל DCS, מקרופאגים, נויטרופילים, ותאי T, נמצאים PCLS ולתחזק מבנים הרגיל שלהם.
PCLS יכול לשמש גם כדי ללמוד סידן איתות התכווצות של תאי דרכי הנשימה ואת שריר חלק לאחר הטיפול עם אצטילכולין 12 או methacholine 13. בגישה זו, רק חלק קטן של הריאות הואalyzed מיקרוסקופית, אבל מחקר אחד דיווח כי מדידות של כיווץ דרכי הנשימה PCLS להשתנות רק על 10% מן פרוסה לחתוך, ושונות זו דומה לזו לראות באמצעות בדיקת תפקודי ריאה בבעלי חיים שלמים 14. חוקרים אחרים השתמשו PCLS כגישה לשעבר vivo לחקר שינויי סמני משטח ביטוי ציטוקינים ותא לאחר דגירה עם LPS 15. PCLS גם שמש מודל vivo לשעבר של כיווץ כלי דם ריאתי היפוקסי בעורקי תוך acinar קטנים. כלים אלה נמצאים בחלק של הריאה כי לא ניתן להגיע באמצעות הליכים אחרים, כולל הקלטות מפלחים עורקי גזור או ניתוח של כלי subpleural 16. במעבדה שלנו השתמשה PCLS בעיקר לדמיין לוקליזציה תא החיסון ברקמת הריאה חי על מצב יציב ובעקבות גירוי דלקתי in vivo. הנהלים פתחנו לכך הם כדלקמן.
הפרוטוקול המתואר כאן פותח במקור כדי להמחיש את מיקומם של שתי תת של cDCs בתוך הריאה. עם זאת, פרוטוקול זה ניתן להתאים בקלות ללמוד סוגי תאים שונים, תוך שמירה על כדאיות התא ואת הארכיטקטורה תלת ממדי של הריאה. התכונה השנייה היא יתרון חשוב על פני מערכות תרבית תאים ומקל זיהוי של ס…
The authors have nothing to disclose.
אנו מודים ג'ף טאקר, אריקה Scappini, ואגנס Janoshazi עזרתם עם מיקרוסקופיה, Ligon Perrow לניהול לה המושבה העכבר, ו- Jun חן ומיכאל סנדרסון לעזרה עם מבצעה רקמה, ומייקל Fessler ודרק קין על קריאה ביקורתית של את כתב היד. עבודה זו מומנה על ידי הסניף העירוני של NIEHS, NIH (זיא ES102025-09), אשר בתורו בחסות מח' בריאות ושירותי אנוש.
C57BL/6J mice | Jackson Laboratory | 000664 | |
Prox1-TdTomato transgenic mice | Jackson Laboratory | 018128 | B6;129S-Tg(Prox1-tdTomato)12Nrud/J |
OT-II OVA-specific TCR x Nur77-GFP transgenic mice | Jackson Laboratory | 004194, 006617 | B6.Cg-Tg(TcraTcrb)425Cbn/J x C57BL/6-Tg(Nr4a1-EGFP/cre)820Khog/J |
Rag1 knock-out mice | Jackson Laboratory | 002216 | B6.129S7-Rag1tm1Mom/J |
Ovalbumin, Low Endo, Purified | Worthington Biochemical Corporation | LS003059 | |
Lipopolysaccharides from Escherichia coli | Sigma-Aldrich Co. | L2630-25MG | |
Polyethylene tubing (Non-Sterile) 100 ft | BD Diagnostic Systems | 427421 | 0.86 mm inside diameter, 1.27 mm outside diameter |
GeneMate Sieve GQA Low Melt Agarose | BioExpress | E-3112-125 | 2% solution dissolved in PBS at 70 °C and held at 40 °C. |
Compresstome VF-300 | Precisionary Instruments, Inc. | VF-300 | |
Double Edge Stainless Razor Blade | Electron Microscopy Sciences | 72000 | Disposable; 250/box. Blade should be changed for every lung. |
Krazy Glue All Purpose Instant Gel | VWR | 500033-484 | Commonly available for $3/tube in local drugstores |
Leibovitz's L-15 Medium, no phenol red | ThermoFisher Scientific | 21083027 | |
Normal Rat Serum | Jackson ImmunoResearch Inc. | 012-000-120 | |
Normal Mouse Serum | Jackson ImmunoResearch Inc. | 015-000-120 | |
Fetal bovine serum | Hyclone | SH30071.03HI | |
Staining Buffer | Made in House | N/A | PBS w/ 0.5% bovine serum albumin, 0.1% NaN3, pH 7.4 |
Fc Blocker (anti-CD16/32 antibodies) | Made in House | N/A | Supernatant of cultured hybridoma cell line 2.4G2 |
Anti-mouse CD11b eFluor 450 | eBioscience | 48-0112-80 | Anti-mouse CD11b eFluor 450 (clone: M1/70) |
Anti-mouse CD11c Brilliant Violet 605 | BioLegend | 101237 | Brilliant Violet 605 anti-mouse CD11c (clone: M1/70) |
Anti-mouse CD11c Phycoerythrin | eBioscience | 12-0114-82 | PE conjugated anti-mouse CD11c (clone: N418) |
Anti-mouse CD11c Allophycocyanin | BD Phamingen | 550261 | APC-labeled anti-mouse CD11c 9clone: HL3) |
Anti-mouse CD88 Phycoerythrin | BioLegend | 135806 | PE anti-mouse CD88 (clone: 20/70) |
Anti-mouse CD103 Allophycocyanin | eBioscience | 17-1031-82 | Anti-mouse CD103 APC (clone: 2E7) |
Anti-mouse CD90.2/Thy1.2 eF450 | eBioscience | 48-0902-82 | Anti-mouse CD90.2 eFluor 450 (clone: 53-2.1) |
Anti-mouse CD172a/Sirp1a Allophycocyanin | eBioscience | 17-1721-82 | Anti-mouse CD172a APC (clone: P84) |
Anti-mouse CD324 Brilliant Violet 421 | BD Horizon | 564188 | BV421 mouse anti-E Cadherin (clone: 5E8 also known as 5E8-G9-B4) |
Anti-mouse CD324 Alexa Fluor 488 | eBioscience | 53-3249-82 | Anti-CD324(E-Cadherin) Alexa Flour 488 (clone: DECMA-1) |
Anti-mouse CD324 Alexa Fluor 647 | eBioscience | 51-3249-82 | Anti-CD324(E-Cadherin) Alexa Flour 647 (clone: DECMA-1) |
Glass Bottom Microwell Dishes 35mm petri dish, 14mm Microwell, No. 1.5 coverglass | MatTek Corperation | P35G-1.5-14-C | |
Nunc Lab-Tek Chambered Coverglass | ThermoFisher Scientific | 155411PK | Pack of 16 |
15 mm Coverslip, No. 1.5 Glass Thickness | MatTek Corperation | PCS-1.5-15 | |
Bare Platinum Wire | World Precision Instruments | PTP201 | 0.020" (0.5mm) diameter cut into ~1 cm long pieces and bent into an "L" shape |
ProLong Gold Antifade Mountant | ThermoFisher Scientific | P36934 | Keep at 4 °C, warm to room tempterature before use. |
Matrigel Growth Factor Reduced (GFR) Basement Membrane Matrix, Phenol Red-Free, *LDEV-Free | Corning | 356231 | |
Zeiss 880 multi-photon laser-scanning microscope | Carl Zeiss | Zen Black software version 8.1, 2012 (Zeiss) | |
Plan-Apochromat 20x/0.8 M27 objective lends | Carl Zeiss | 420650-9901-000 |