EAK 16-II와 FACS 정화 흉선 상피 세포의 3 차원 집계를 홍보 / EAKIIH6 자기 조립 하이드로 겔을
Summary
This video demonstrates a protocol to enrich thymic epithelial cells (TECs) with density gradient for FACS isolation. It also shows the use of EAK16-II/EAKIIH6 peptides to promote the TEC aggregate formation. The microenvironments of EAK16-II/EAKIIH6 hydrogel provide the 3-D configuration necessary to maintain the survival and function of the TECs.
Abstract
Thymus involution, associated with aging or pathological insults, results in diminished output of mature T-cells. Restoring the function of a failing thymus is crucial to maintain effective T cell-mediated acquired immune response against invading pathogens. However, thymus regeneration and revitalization proved to be challenging, largely due to the difficulties of reproducing the unique 3D microenvironment of the thymic stroma that is critical for the survival and function of thymic epithelial cells (TECs). We developed a novel hydrogel system to promote the formation of TEC aggregates, based on the self-assembling property of the amphiphilic EAK16-II oligopeptides and its histidinylated analogue EAKIIH6. TECs were enriched from isolated thymic cells with density-gradient, sorted with fluorescence-activated cell sorting (FACS), and labeled with anti-epithelial cell adhesion molecule (EpCAM) antibodies that were anchored, together with anti-His IgGs, on the protein A/G adaptor complexes. Formation of cell aggregates was promoted by incubating TECs with EAKIIH6 and EAK16-II oligopeptides, and then by increasing the ionic concentration of the medium to initiate gelation. TEC aggregates embedded in EAK hydrogel can effectively promote the development of functional T cells in vivo when transplanted into the athymic nude mice.
Introduction
흉선이 획득 면역계의 기능에 필수적인 병원체 반응성 자기 저항성 T 세포의 다양한 집단의 생성을 담당 차 림프 기관이다. 그것은 흉선 기질의 스폰지 상 3 차원 (3-D) 매트릭스를 통해 이주 현상 흉선 세포는 림프구 전구 세포와 골수 이민 동적 인 기관이다 계통 명세서 및 분화를 거쳐, 최종적으로 이주 성숙한 T 세포. 이 아니라 프로그래밍 프로세스의 성공은 주로 이주 흉선 및 신청 흉선 상피 세포 (TEC는) 설정 및 흉선 미세 환경의 무결성을 유지하기위한 필수적인 가슴샘 기질의 주된 집단 간의 크로스 토크에 따라 다르다.
그 해부학 적 위치 및 고유 함수에 기초하여, TEC는 두 개의 서브 세트들로 분할 될 수있다 : 피질의 열팽창 계수의 차이이다 respon (cTECs)자기 MHC (주요 조직 적합성 복합체)을 선택하기위한 sible은 T 세포 (긍정적 인 선택) 및 자기 반응성 T 세포 (음 선택) 1, 2를 제거하기위한 필수적인 수질의 열팽창 계수의 차이 (mTECs)을 제한. 많은 요인 (예를 들어, 노화, 감염, 방사선 조사, 약물 치료) 손상된 적응 면역의 결과로, 흉선 상피 세포에 돌이킬 수없는 손상을 일으킬 수 있습니다. 수많은 시도에도 불구하고, 흉선 기능을 복원하기 때문에 흉선 미세 환경을 재현하는 어려움에 도전하고있다. 2 차원 환경에서 배양 TEC는 빠르게 thymopoiesis 3,4에 중요한 유전자의 발현이 감소하는 반면 특히 흉선 3 차원 (3-D)의 구성은, 열팽창 계수의 차이의 생존과 기능에 중요하다.
EAK16-II (AEAEKAKAEAEAKAK)과 C 말단 histidinylated 아날로그 EAKIIH6 (AEAEKAKAEAEAKAKHHHHHH)은 저 분자량, 탈 물 공급에 가용성 인 양친 매성 올리고 펩타이드이다20 mM의 염화나트륨 (인간 체액 정상 염 농도 154 mM)을보다 높은 이온 강도에 노출되었을 때 R, β-브릴을 형성 겔화하지만 겪는다. 이 환경에 응답 특성은 3 차원 구조를 형성하기 위해 그들에게 다목적 빌딩 블록을 만든다. 단지 단백질 약물과 다른 생체 분자를 고정 할 수있는 어댑터 역할을 할 수 있습니다 (: EAKII-H6에 그의 태그는 도킹 메커니즘을하는 항 그의 IgG를 / 된 Fc 결합 재조합 단백질 A / G (PA / G는 αH6) 제공 예를 들어 하이드로 겔 합성 5-8 항체).
우리는 이전에 하이드로 겔에 고정 형광 표지의 IgG 분자 최대 십삼일 9 주사 부위에 유지 될 수 있음을 증명하고있다. αH6 때 또한 : 안티 – CD4 IgG를 함께 고정 PA / G 어댑터가 EAK16-II / EAKIIH6 (EAK) 하이드로 겔에 첨가하고, CD4 + T 세포는 특별히 (10)를 체포했다. 유사한 기술을 사용하여, 최근 입증하는 TEC는 (C)의 3-D 통합(: PA / G : αEpCAM αH6) TEC-특정 안티는 EpCAM 항체를 운반하는 어댑터 단지와 EAK 하이드로 겔에 승진 울드. 누드 마우스의 신장 캡슐 밑에 이식하면 EAK 히드로 겔에 포함 된 TEC 클러스터 효과적으로 생체 내에서 기능적 11,12 T 세포의 발달을 지원할 수있다.
여기서 우리는 신속하고 효과적으로 형광 – 활성화 된 세포 (FACS)를 정렬과 열팽창 계수의 차이를 정화하고 EAK 하이드로 젤 시스템과 3 차원 TEC 응집체를 생성하기 위해 방법을 도시한다.
Protocol
Representative Results
Discussion
열팽창 계수의 차이가 흉선 기질의 주된 인구이며 흉선 샘의 구조와 기능에 필수적인 역할을하지만, 이들은 총 흉선 세포 수의 약 0.1 ~ 0.5 %를 차지한다. 그들은 또한 세포 사멸의 높은 비율이 때때로 즉, 치료는 세포 외 기질 (ECM)의 열팽창 계수의 차이를 해리, 콜라게나 제 소화 다음 관찰 깨지기 세포이다. 그들의 희귀 (~ 20 만 마우스의 흉선 당)과 취약성은 그것을 열팽창 계수의 차이를 분…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 작품은 R21 AI113000 (WSM)와 R01 AI123392 (YF)는 국립 보건원 (National Institutes of Health)에 의해 부분적으로 부여 지원되었다.
Materials
| 1. TEC Isolation | |||
| 70% Ethanol | Decon Laboratories | 2701(1 Gallon) | Ethanol 200 Proof, deionized water |
| Dissecting scissors, straight | Fine Science Tools, Inc. | 91460-11 | |
| Graefe forceps, straight | Fine Science Tools, Inc. | 11053-10 | |
| Graefe forceps, curved | Fine Science Tools, Inc. | 11052-10 | |
| Washing solution | 1X PBS, 0.1% BSA, 2mM EDTA | ||
| 1x PBS (Phosphate buffered saline) | Gibco | 10010-023 | |
| BSA (Bovine serum albumin) | Sigma | A1470-100G | |
| EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid) | Invitrogen | 15575-038 | |
| Digestion solution | 9 mL RPMI-1640, 0.025 mg/mL Liberase TM Research grade, 10 mM HEPES, 0.2 mg/mL DNaseI | ||
| RPMI-1640 | Gibco | 11879-020 | |
| Liberase TM Research Grade | Roche | 05 401 127 001 | referred as "purified collagenase" |
| 1M HEPES | Lonza | 17-737E | |
| Dnase I | Roche | 10 104 159 001 | |
| 50mL Centrifuge tube | Corning | 430290 | |
| 60mm tissue culture dish | Falcon | 353002 | |
| 1/2cc U-100 Insulin syringe 28G1/2 | Becton Dickinson | 329461 | |
| 5mL Polystyrene round-bottom tube | Falcon | 352058 | |
| 5ml glass pipet | Fisher Healthcare | 13-678-27E | Use for rinsing the thymic fragments. Thymic fragments tend to stick to the wall with plastic pipets. |
| MACSmix tube rotator | Miltenyi | 130-090-753 | |
| 100um Cell strainer | Falcon | 352360 | |
| Density gradient medium: OptiPrep | Axis-Shield | ||
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 2. Cell sorting | |||
| 5mL Polypropylene round-bottom tube | Falcon | 352063 | |
| Anti-mouse CD16/CD32 (Fc Block) | BD Biosciences | 553142 | Use as undiluted, 2uL per sample |
| Anti-mouse CD45-PercpCy5.5 | eBioscience | 45-0451-80 | Use at 1:150, 10uL per sample |
| Anti-mouse CD326 (EpCAM)-PE | eBioscience | 12-5791-82 | Use at 1:100, 10uL per sample |
| BD Influx | BD Biosciences | ||
| Single cell analysis software | FlowJo | ||
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 2. EAK gel assembly | |||
| Anti-His-Tag | AnaSpec | 29673 | "anti-His-Tag IgG" |
| Purified anti-mouse CD326 (EpCAM) | BioLegend | 118202 | "anti-EpCAM IgG" |
| Recombinant protein A/G | Pierce Biotechnology | ||
| 1.5mL Safe-Lock Tubes, Biopur, Sterile | Fisher Healthcare | 05-402-24B | referred as "1.5mL microcentrifuge tube" |
| 96-well, Tissue culture plate, Round-bottom with low evaporation lid | BD Falcon | 353917 | |
| Rocking platform: Nutator Mixer no.1105 | BD Clay Adams | ||
| 10% sucrose | Sigma | S0389 | Prepare with sterile distilled water |
| EAK16-II (AcNH-AEAEAKAKAEAEAKAK-CONH2) | American Peptide Company | custom synthesized, 10mg/mL | |
| EAKIIH6 (AcNH-AEAEAKAKAEAEAKAKHHHHHH-CONH2) | American Peptide Company | custom synthesized, 7.5mg/mL | |
| Complete medium | RPMI-1640, 10% FBS, 1% Pen/Strep, 1% L-glutamine, 1% NEAA, 5mM HEPES, 50uM 2-Mercaptoethanol | ||
| RPMI-1640 | Gibco | 11879-020 | |
| FBS (Fetal Bovine Serum) | Atlanta Biologicals | S11150 | Heat inactivated before use |
| Pen/Strep | Gibco | 15140-122 | |
| L-glutamine 200mM (100x) | Gibco | 25030-081 | |
| NEAA (non-essential amino acid) 100x | Gibco | 11140-050 | |
| 1M HEPES | BioWhittaker | 17-737E | |
| 2-Mercaptoethanol (100X) | Millipore | ES-007-E | |
| Platform shaker: The Belly Dancer | Stovall Life Sciences Inc. | model: USBDbo |
References
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