כתב יד זה מתאר פרוטוקול מבוסס-FACS לבידוד של העור האנושי ושרירי הלסת. זה חוסם בתרבות מבחנה אשר היה בלתי נמנע עם פרוטוקול הבידוד הנפוץ ביותר דרך תרבויות ההסבר. ערכות המשנה שמקורם הפיצוץ הם ברורים מבחינה פונקציונלית ולהציג ביטוי גנים דיפרנציאלי ולוקליזציה בתוך dermis.
פיברופיצוצים הם אוכלוסיית תאים הטרוגנית מאוד המעורב בפתוגנזה של מחלות אנושיות רבות. ב העור האנושי דרמיס, פיברופיצוצים באופן מסורתי יוחסו הלסת השטחית שטחית או נמוך יותר הרשתית על פי לוקליזציה היסטולוגית שלהם. ב-dermis העכבר, הלסת הימנית והרשתית מקורם בשני שנים שונים עם פונקציות מתפצלות לגבי תהליכים פיסיולוגיים ופתולוגיים ופרופיל ביטוי של משטח התא ברור שבו ניתן להבדיל.
חשוב מכך, הראיות של תרבויות ההסבר מפני שטחי העור שטחיים ותחתונות מראים כי לפחות שתי ברורים מבחינה פונקציונלית העור לינריסטיות לשונות להיות בבית האדם דרמיס גם. עם זאת, בניגוד לעור העכבר, סמנים משטח התא המאפשר אפליה של ערכות משנה שונות בפיברוהפיצוץ עדיין לא הוקמו עבור העור האנושי. פיתחנו פרוטוקול הרומן לבידוד של האדם האנושי והאוכלוסייה הרשתית פיברוקולסט באמצעות הפעלה פלואורסצנטית מיון התא (FACS) באמצעות שני המשטח תא סמנים ההפעלה חלבון (FAP) ו Thymocyte אנטיגן 1 (Thy1)/CD90. שיטה זו מאפשרת בידוד של מערכות שינוי העור טהור ללא מניפולציה מחוץ לגוף, אשר הוכח להשפיע על ביטוי גנים, ובכך מאפשר ניתוח פונקציונלי מדויק של תת-ערכות העור האדם ביחס להומאוסטזיס רקמות או מחלה פתולוגיה.
כמו המרכיב התאי העיקרי של רקמת החיבור, פיברופיצוצים הם בעיקר אחראי על התצהיר של קולגן וסיבים אלסטיים כי בסופו של דבר בצורת מטריצה החילוץ1, ולכן, תפקידם בהומאוסטזיס רקמות, התחדשות ו מחלה לא העריכו זמן רב. עם זאת, לאחרונה באים תחת הזרקור של חוקרים, לא רק בגלל שהם מייצגים מקור הסלולר בולט עבור תאים גזע pluriפוטנטי2 אבל גם בגלל הפלסטיות הגבוהה שלהם משתמע הפתוגנזה של מספר רחב של מחלות כגון עוגב פיברוזיס3,4,5 או סרטן6,7.
העור האנושי מורכב האפיתל רב שכבתית, האפידרמיס, ואת רקמת החיבור הבסיסית שלה, דרמיס, אשר יכול להיות מחולק היסטולוגית לתוך הלסת העליונה העליון התחתון דרמיס והוא מורכב בעיקר מפיברוטות ו מטריצה מהיפודרמיס8 והכל. על פי המיקום שלהם בתוך הרקמה, שרירי העור מסווגים בערך לתוך הלסתהראשונהוהרשתית.
חשוב מכך, הנתונים האחרונים מצביעים על כך האוכלוסיות האלה בעלי הפיצוץ העורי הם לא רק להבדיל היסטולוגית, אלא גם כי תפקידם הוא מגוון באופן משמעותי. בעור העכבר, הלסת הימנית והראפיברוט נובעים משני שיננים נפרדים במהלך embryogenesis9. מספר שורות של ראיות מראים כי שתי הדורות להפעיל תפקידים שונים לא רק הומאוסטזיס רקמת, שיער זקיק מורגנזה, תיקון פצע פיברוזיס7,9,10, אבל הם גם להגיב שונים אותות בתאי גזע אפיניסטיים באפידרמיס11, הרומז על תפקידים בפתוגנזה בסרטן. באופן נוח, שני הצדדים לבטא קבוצה ברורה של סמנים הדדית בלעדית בעור העכבר למבוגרים, ובכך מאפשר בידוד של אוכלוסיות בעלי הפנים הטהורה וניתוח נרחב של הפונקציות הספציפיות שלהם ב מבחנה9 , . בסדר, 11
בהתאמה, לפחות שתי קבוצות משנה ברורים עם מורפולוגיה ופונקציות ברורים, כולל שיעורי הפצת התפשטות, שיפוץ רקמות יכולות12,13, כמו גם את היכולת לתמוך בצמיחה של תאי גזע עוריות בתוך מבחנה, תוארו עבור העור האנושי דרמיס14,15. עם זאת, רוב המחקרים שפורסמו על העור האדם פיברופיצוצים נערכו באמצעות מעורבים אוכלוסיות הפיצוץ מבודדים מתרבויות ההסבר מפני מעטפת דרמטלוגיה, מאז מוגדרים ספציפיים תא משטח הסימון המאפשר בידוד של האדם הטהור הלסת או הרשתית החוצה אוכלוסיות הפיצוץ באנלוגיה לדרמיס העכבר היו עדיין להקים.
הדגמנו לאחרונה, כי העור האנושי הלסת ושריפוריות מאופיינים על ידי סמנים משטח התאים הספציפיים המאפשרים בידוד של אוכלוסיות משנה בהתאמה באמצעות מיון תא המופעל באמצעות פלואורסצנטית (FACS)16: fap + CD90– פיברותקיעות מייצגים בעיקר פיברוסופיצוצים ממוקמים בראש dermis העליון, הצגת שיעורי התפשטות גבוהה יותר, חתימת גנים מובחנת אבל לא פוטנציאל adipogenic. FAP+CD90+ fap–CD90+ פיברופיצוצים שייכים השושלת הרשתית של תאי הבית התחתון, אשר הם פחות מתרבים אבל עוברים בקלות אדיפוגנזה-סימן ההיכר לפיברוהריות. שיטה זו מאפשרת לחקור בהרחבה אלה ברורים אוכלוסיות משנה שונות לא רק לגבי הפונקציות הספציפיות שלהם בתנאים פיסיולוגיים אלא גם בהקשר של הפתוגנזה של מחלות עורית כולל סרטן העור.
עם זאת, מאחר שפיברומוקס משנה את ביטוי התאים שלהם בתוך מבחנה דו-ממדית בתרבות החוץ-גופית16,17,19, היישום של הפרוטוקול שלנו מוגבל לבידוד של פיברוהכדורים העיקריים מן האדם דרמיס ואינו מאפשר זיהוי של פיברופסטיות הלסת או הרשתית באוכלוסיות מעורבות בתרבות התא. וחשוב מכך, למרות שהביטוי של סמני פני השטח משתנה באופן מתורבת, הדגמנו שערכות המשנה הפיברובליות מבודדות על פי הפרוטוקול המתואר להלן, שומרות על הפונקציונליות הספציפית שלהם כאשר מטפחים16, וכך מאפשרים במחקרים מיוחדים של מאפיינים ספציפיים לקבוצה בתנאים פיסיולוגיים או פתולוגיים.
לסיכום, פיתחנו פרוטוקול לבידוד של מערכות המשנה שונות לפיברוהפיצוץ באמצעות FACS, כי בפעם הראשונה מאפשר בידוד של אוכלוסיות העור הטהור מפני בעלי חיים במצב נאיבי.
במאמר זה, אנו מתארים שיטה לבידוד של שרירי הלסת והרשתית מהעור האנושי. CD90 כבר בשימוש נרחב לזיהוי או בידוד של פיברותקיעות העורי18,20,21. עם זאת, הדגמנו כי מלבד CD90 + פיברותקיעות, דרמיס האדם גם הנמלים האוכלוסייה CD90– פיברובלסט המבטא fap16, אשר הוקם כסמן עבור הפעלת פיברוהפיצוצים וסרטן הקשורים התרופות ( Cafs)22,23,24,25. חשוב מאוד, הצלחנו לזהות שלושה אוכלוסיות משנה פיברופ+CD90–, fap+CD90+ fap–CD90+ ב העור ביופסיות מכל התורמים האנושיים בריאים. לפיכך, אנו מסיקים כי FAP הוא לא רק סמן עבור הפעלת פיברוהתקיעות או כקפה, אלא גם רקמות נורמלי הרקמה.
של הערה, האוכלוסייה FAP–CD90– cell הנותרים לאחר היישום של הדרה הנ ל-והפעלת האסטרטגיה אינו מכיל פיברומוט, משום שתאים אלה אינם מתרבים במדיום טיפוח בלתי מתורבת, אבל רוב כנראה לאוכלוסיית תאים מעורבים, כולל תאי לימפציטים וכלי קרום הלב בין השאר16.
התשואה התא המתקבל על ידי שימוש בפרוטוקול הנ ל יכול להשתנות בהתאם הגוף-חלק כי העור המשמש לבידוד מקורו. Dermis מחלקי גוף שונים שונה לגבי המבנה שלה, עובי, כמו גם הלחנה קולגן. לדוגמה, עור מן הפנים או הזרוע העליונה היא רזה הרבה יותר מאשר עור מן הבטן או הירך, אשר גם לעתים קרובות להציג שכבת שומן עבה יותר תת עורית. בנוסף, גיל ומין של תורמים העור יכול להיות עוד יותר לא רק להשפיע על יעילות הדיסוציאציה של הרקמה, אבל יכול גם להשפיע על התפלגות שלוש אוכלוסיות משנה פיברוהפיצוץ (איור 3) כאשר מבודדים מעור עובי מלא. התוצאה היא העובדה כי הלסת הקטנה מתכווץ ומספרים הכולל פיברולסט מפחיתים בגיל11,26,27,28. יתר על כן, את הגלולה תא מתוך הלסת העליונה יהיה כנראה גדול יותר מאשר מעבר הרשתית, מאז דרמיס העליון הוא מאוכלס יותר בצפיפות על ידי הפיברומסטיות מאשר מעבר הרשתית. חוץ מזה, דרמיס התחתון הוא גם קשה יותר צפוף יותר בצפיפות עם קולגן, מה שהופך את זה קשה יותר לנתק את הרקמה ולשחרר את הפיברותקיעות. של הערה, את הגלולה התא עשוי להיראות אדום מאוד, ולכן מומלץ הליזה תא דם אדום מומלצת.
בנוסף לזיהוי של שלוש אוכלוסיות משנה בעור אנושי שלם, אנו גם מראים כי בעור דרמטמד, כל מערכת משנה של פיברובסט מועשרת בלסתהתחתית או הרשתית. חיתוך מדויק של העור עם דרמטלובית הוא קריטי כדי לקבל העשרה נאותה של כל תת האוכלוסייה משכבות העור שונים. מאז דרמיס הלסת הוא דק מאוד, את הפרוסה דרמטמד המייצג אותו לא צריך לחרוג עובי של 300 μm. הרשתית העליונה ופיברומקולריות התחתון הן מייצגות את השושלת הרשתית ולהציג פונקציות דומות וחתימות גנים, לכן, אפשר גם לשקול לא להפריד ביניהם.
חשוב מכל, כל שלוש אוכלוסיות הגידולים מצויים ברחבי הדרסטיות ואינן מקיימות באופן בלעדי בשכבה אחת, ולכן מדוע לחקור את התרבויות מתוך התוצאה של הלסת או הרשתית בתרבויות מעורבות. עם זאת, fap+CD90– הלסת פיברובלסט הם הנפוצים ביותר ב-הלסת התחתונה ולעקוב אחר הדרגתי מן שטחי לשכבות העור התחתון בעוד fap+CD90+ fap–CD90+ פיברופיצוצים לעקוב אחר ה מעבר צבע הופכי לשכבות השטוליות16. יתר על כן, רוב CD90+ פיברותקיעות של הלסת המהירה מצויים כמעט באופן בלעדי כלי הדם המקיפים ולבטא את הסמן הפריסקולרית CD14629, ובכך כנראה התערוכה פונקציות שונות מאשר ה CD146 נותרים– שרירי הרשתית16. CD146 יכול לשמש כסמן נוסף באסטרטגיית העליה כדי להוציא אוכלוסיה זו.
בעקבות הדיסוציאציה של שכבות העורי, התאים המבודדים מוכתמים בקוקטייל נוגדן מעוצב במיוחד המכיל נוגדנים שונים להדרה של תאים חיסוניים, בתאי אנדותל והלימפה, תאים באפידרמיס, אריתרופוציטים ו MSCs כדי ל להשיג אוכלוסיות טהור לפיברוהפיצוץ. של הערה, בחירת סמן לזיהוי ולאי של MSCs עשויה להיות מסובכת בשל המספר הגבוה של הסימונים המתפרסמים MSC30,31. מאז MSCs express CD90 כמו פיברותקיעות, מסמנים נוספים מסוג MSC כגון CD105 או CD271 יכולים להיות שימושיים לזיהוי שלהם. עם זאת, MSCs רק מייצגים אחוז נמוך מאוד של כל התאים הפנים ומאז CD90+ פיברותקיעות תכונות טיפוסיות מורפולוגיים של פיברותקיעות על מיון, אחד יכול לטעון כי הדרה של MSCs על ידי שימוש של סמנים משטח התא נפרד עשוי היות מיותרים.
חשוב, ניתחנו FAP וביטוי הגנים CD90 לאחר שמירה על התאים בתרבות עבור 7-14 ימים לאחר מיון (נתונים לא מוצגים) ומצא כי הביטוי של שני סמנים הוא upregulated בהתאמה חיובי יחיד ממוין (FAP+CD90– or FAP–CD90+) תאים16. לפיכך, אנו מדגישים כי מערכות הסמן והפרוטוקול שתוארו לעיל מאפשרות לבידוד של תת-ערכות של בעלי החיים הראשוניים ישירות מהרקמה, אך לא מן האוכלוסיות המעורבות בגידולים מעורבים.
למרות זאת, אנו מדגימים כי הפונקציונליות של כל שלוש אוכלוסיות משנה נשמרת בתרבות התא ללא קשר לשינוי ביטוי סמן המשטח התא, מאז הפיברוביגים מיון FAP+CD90– הלסת פיברותקיעות לא לרכוש את היכולת לעבור אדיפוגנזה לאחר תקופה ארוכה יותר של תרבות, בעוד הפיברוביריות ממוינות כ-FAP+CD90+ או fap–CD90+ רשתית הריאה לשמור על היכולת שלהם להבדיל לתוך אדיפוציטים 16 . וחשוב מכך, מצאנו גם שגנים ספציפיים ללסת ולרשת מוגדרים עדיין מבוטאים במידה גבוהה יותר ב– fap+CD90-ו-CD90+ בהתאמה.
לסיכום, הקמנו פרוטוקול לבידוד של מערכות המשנה שונות מבחינה פונקציונלית באמצעות FACS, כי בפעם הראשונה מאפשר בידוד וניתוח של אוכלוסיות טהורות ונאיבית הפיצוץ של העור האנושי dermis. שיטה זו מקימה התקדמות מרכזית בדרך כלל בידוד התרבות לחקור את הפרוטוקול מפני דרמיס העליון והתחתון (i) מעבר הדרגתי של הלסת העליונה והרשתית העין קיים מפני העור להיפודרמיס ו (ii) לשנות את חתימת הגנים. שלהם בתוך מבחנה
The authors have nothing to disclose.
אנו מודים בהכרת התודה ב-FACS-מיון ריינגר וולפגנג באוור. עבודה זו הייתה נתמכת על ידי מענקים ל-B. M. מ הקרן האוסטרית למדעים (FWF: V 525-B28), והפדרציה של אגודות ביוכימיות אירופיות (FEBS, מעקב קרן מחקר). ס. פ. הוא המקבל של מלגת הרופא של האקדמיה האוסטרית למדעים (OeAW). אנו מודים בהכרת תודה על תמיכה מצויינת ממתקני הליבה באוניברסיטת וינה. אנו מודים לברנרד גסיבאואר, כריסטין רדטקה ומרטין וויאושר על הענקת חומר מעור אנושי.
Material: | |||
3-isobutyl-1-methylxanthine | Sigma | I5879 | |
Ammonium chloride | Sigma | 9718 | used for selfmade ACK Lysis Buffer |
Amniomax-C100 (1x) Basal Medium | Gibco | 17001-074 | used for fibroblast growth medium |
β-Mercaptoethanol | Scharlau | ME0095 | ! CAUTION |
C100 Supplement | Thermo Scientific | 12556015 | used for fibroblast growth medium |
Collagenase I | Thermo Scientific | 17100017 | ! CAUTION |
Collagenase II | Gibco | 17101015 | ! CAUTION |
Collagenase IV | Sigma | C5138 | ! CAUTION |
DAPI | Thermo Scientific | 62248 | |
Dexamethasone | Sigma | D8893 | |
Dispase II | Roche | 4942078001 | ! CAUTION |
Dulbecco‘s Modified Eagle Medium + GlutaMAX | Gibco | 31966-021 | |
EDTA disodium salt | Sigma | E1644 | used for selfmade ACK Lysis Buffer |
Fetal bovine serum (heat inactivated) | Gibco | 10500-064 | |
Hyaluronidase | Sigma | H4272 | ! CAUTION |
Insulin | Sigma | I5500 | |
Isopropanol | Merck | 1,096,341,011 | |
OilRed O | Sigma | O-0625 | |
Paraformaldehyd | Sigma | 158127 | ! CAUTION Cancerogenic. Skin and eye irritant. Handle with care. |
Penicillin/Streptomycin | Gibco | 15070-063 | |
Phosphate-buffered saline without Ca++ & Mg++ | Lonza | BE17-512F | |
Potassium bicarbonate | Sigma | 237205 | used for selfmade ACK Lysis Buffer |
PureLink RNA MicroKit | Invitrogen | 12183-016 | |
SuperScript III First-Strand Synthesis SuperMix for qRT-PCR | Invitrogen | 11752 | |
Taqman 2xUniversal PCR Master Mix | Applied Biosystems | 4324018 | ! CAUTION Skin and eye irritant. |
Troglitazone | Sigma | T2573 | |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Flow cytometry Antibodies: | |||
anti human CD31-AF488 | Biolegend | 303109 | Dilution: 1:30, Lot: B213986, RRID: AB_493075 |
anti human CD45-Pacific blue | Biolegend | 304029 | Dilution: 1:20, Lot: B218608, RRID: AB_2174123 |
anit human CD49f/ITGA6-PE | Serotec | MCA699PE | Dilution: 1:20, Lot: 0109, RRID: AB_566833 |
anti human CD90/Thy-1-AF700 | Biolegend | 328120 | Dilution: 1:30, Lot: B217250, RRID: AB_2203302 |
anti human CD106-AF421 | BD | 744309 | Dilution: 1:100, Lot: 7170537, RRID: x |
anti human CD235ab-Pacific blue | Biolegend | 306611 | Dilution: 1:1000, Lot: B224563, RRID: AB_2248153 |
anti-human E-cadherin-PE | Biolegend | 147304 | Dilution: 1:20, Lot: B197481, RRID: AB_2563040 |
anti human FAP-APC | R&D | FAB3715A | Dilution: 1:20, Lot: AEHI0117111, RRID: x |
Human TruStain FcX | Biolegend | 422302 | Dilution: 1:20, Lot: B235080, RRID: x |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Equipment: | |||
1.4 mL micronic tubes | Thermo Scientific | 4140 | |
1.5 mL screw cap micro tube | Sarstedt | 72,692,405 | |
5 mL Polystyrene Round Bottom Tube with cell strainer cap | Falcon | 352235 | |
48-well cell culture cluster | Costar | 3548 | |
50 mL polypropylene canonical tubes | Falcon | 352070 | |
70 µm cell strainer nylon | Falcon | 352350 | |
Aesculap Acculan 3Ti Dermatome | VWR | AESCGA670 | |
Aesculap Dermatome blades | VWR | AESCGB228R | |
MicroAmp Fast Optical 96well | Applied Biosystems | 4346906 | |
Primary cell culture dish | Corning | 353803 | |
Scalpel blades | F.S.T | 10022-00 | |
Tea strainer | x | x | |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Fibroblast growth medium: | |||
AmnioMAX basal medium with AmnioMAX C-100 Supplement, 10 % FCS and 1 % P/S |