אנו מציגים פרוטוקול עבור בידוד של אנדוקקרודיאל ותאי הכליליים כלילית מלבבות חולדה באמצעות עיכול הרקמה הסדרתית במאגר העיכול, איסוף תא מחזורי צנטריפוגה חוזרים, וטיהור תאים באמצעות anti-rat CD31 microbeads.
זה הוכח כי בתאי האנדוקטלחיוג (EECs) ותאי הכליליים (CECs) שונים במקור, פיתוח, סמנים, ופונקציות. כתוצאה מכך, שתי אוכלוסיות התאים הללו משחקות תפקידים ייחודיים במחלות לב. מחקרים נוכחיים הכרוכים בתאי האנדותל מבודדים לחקור אוכלוסיות תאים המורכב של EECs ו-CECs. פרוטוקול זה מתאר שיטה לבודד באופן עצמאי שתי אוכלוסיות תאים אלה עבור אפיון ספציפי לתא. בעקבות האוסף של קיר חופשי שמאלי וימני, תאי האנדותל מהמשטח החיצוניים והמשטח הפנימי משתחררים בנפרד באמצעות פתרון מאגר העיכול. העיכול הרציף של המשטח החיצוני ושכבת האנדוקרדיאל הפנימית נשמרה בהפרדה בין שתי אוכלוסיות התאים האנדותל. הבידוד הנפרד של EECs ו-CECs מאומת באמצעות זיהוי סמנים ספציפיים לכל אוכלוסיה. בהתבסס על שפורסם בעבר בפרופיל RNA של תא יחיד בתוך לב העכבר, Npr3, Hapln1, ו Cdh11 ביטוי הגן הוא ייחודי eecs; בעוד Fabp4, mgll, ו Cd36 ביטוי הגנים הוא ייחודי ל-cecs. הנתונים qPCR חשף ביטוי מועשר של סמנים אופייניים אלה בדגימות שלהם, המציין EEC מוצלחת בידוד CEC, כמו גם תחזוקה של תא פנוטיפ, המאפשר ניתוח פונקציונלי נוסף לתא.
מאמר זה מספק פרוטוקול מפורט (שונה מגלדיס ואח ‘1) עבור הניתוח ובידוד הבא של תאי האנדותל של אנדוקרקל (EECs) ותאי כלילית (cecs) מלבבות חולדה. היכולת לחקור את אוכלוסיות התאים הללו באופן עצמאי תאפשר חקירת מנגנונים ספציפיים לסוג תא שבבסיס מגוון מחלות לב שיכולות לשמש כמטרות טיפוליות פוטנציאליות. אולם, שיטה מוצלחת לאיסוף אוכלוסיות תאים אלה באופן עצמאי עדיין לא פורסמה.
Cecs שונים eecs לגבי מקורם, סמנים, פונקציות במהלך התפתחות הלב ומחלות1,2,3,4,5,6,7. ה-EECs נובע מפני השטח הגחוני. של העור המזושל הלבהשלישי הם נובעים Flk1+ בתאי הקדמון בתגובה של והוא איתות ויוצרים את השכבה הפנימית ביותר של שלושת האזורים הנפרדים של הלב המתפתח: אטריום, חדר החלל, ובסינוס וונסוס3,6. מעקב גנטי השושלת עולה כי התאים החזקים pluripotent לחייג של venosus סינוס לגזור תאים ורידים, אשר להגר ליצור את שכבת subepicardial3. לאחר מכן, שכבת subepicardial מבדיל לעורקים ורידים כליליים, כולל cecs, אשר להישאר על פני קיר ללא היקפי היקפית3,4. זה אנדוקרחיוג לשביל אנדותל מוסדר על ידי ווסתות, אלה/apj, ו SOX17 איתות3,4,6,8,9. של מחיצת המוח הבין-חדרית. במנגנון לא ידוע3 לאחר מכן, הבחנה מקומית בין eecs ו-cecs מוצעת על-ידי סמנים ספציפיים לשתי אוכלוסיות תאים אלה, כולל mgll, Fabp4 ו- Cd36 expression ב-cecs, או Npr3, Cdh11 וביטוי Hapln1 ב-eecs3,5,10.
EECs ו-CECs לשחק תפקידים שונים בתפקוד הלב. אנקרחיוג למעבר מסנצ’יאל, מערך שסתומים, התבגרות קאמרית, רגולציה של מערכת היצוא ופיתוח תעלות מידע מותנית ב-EECs6. לחילופין, CECs תורם לטונוס ולדלקות של עורקים כליליים11. סטיות אלה בפונקציה גורמות לתפקידים מסוימים בפיתוח מחלות4,12. למשל, הראיות מעידות כי EECs פגום עלול להוביל למחלות שסתום מולדות6, שריר הלב noncompaction6, אפקט sepccccceceeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeee.2,שרירי המוחהשמאלי, תסמונת לבשמאלhypoplasia13,12 באופן דומה, מחקרים מצאו כי CECs חריגים תורמים מחלת עורק כלילי14 ו פקקת11.
בידוד מוצלח של EECs ו-CECs יש צורך להשיג ידע מקיף של שתי אוכלוסיות תאים אלה, אשר יכול להיות מנוצל הן במחקר והן הגדרות קליניות. קביעת הצמיחה והבידול של אוכלוסיות תאים אלה תספק התייחסות לבידול של תת-סוגי משתנים מתאי גזע המושרה pluripotent (iPSCs). עוד, זיהוי מלא של השונויות בפיתוח, רגולציה, ותפקוד של EECs ו-CECs הוא חיוני להבנת הגורמים גנומית ואפיגנוקיים האחראים למחלות לב רבות באופן ספציפי סוג תא. מאמר זה מתאר צעדים לאוסף המוצלח של EECs ו-CECs באופן עצמאי, ומספק עדות להפרדה על-ידי הערכת רמות ביטוי הגנים של סמנים ספציפיים לסוג תא.
CECs ו-EECs שונים במקור, סמנים, פונקציות, ובכך יכול לשחק תפקידים ייחודיים בפיתוח ומחלות. פרוטוקולים קיימים עבור בידוד תא אנדותל מוגבלים רקמות macrovascular, מזניחה את האוסף של EECs, ובכך להגביל את המחקר של CEC-ו-EEC-פונקציות ספציפיות. חיוני לבודד ולחקור את שתי האוכלוסיות הללו באופן עצמאי, כפי שידע זה יספק התייחסות הבידול של iPSCs לתוך CECs ו-EECs למחקרים עתידיים ולהקל על בחינת אוכלוסיות תאים אלה עבור מטרות טיפוליות פוטנציאליות עבור מחלות לב שונות. פרוטוקול זה מתאר שיטה לבידוד של EECs מהמשטח הפנימי ו-CECs מן המשטח החיצוני של קיר חינם חדרית של חולדות מבוגרים.
חשוב לשלוט בתזמון עבור כל שלב בדיוק בפרוטוקול זה. בגלל מספר EECs מוגבל מאוד רקמת לב חולדה, מזלנו את זמן העיכול של השכבה הפנימית של הלב כדי למנוע נזק הסלולר וחשוב יותר, הזיהום CEC. תוספת מיידית של הפתרון הבינוני EC כדי לסיים את התגובה אנזימטית הוא גם חשוב מאוד לשמור על יכולת הקיום של תאים גבוהים. כדור אדום לאחר איסוף תאים מרמז על נוכחות של מספר רב של RBCs. בהתאם לכמות הזיהום RBC, 1 – 2 מ ל של מאגר הליזה RBC ניתן להוסיף כדי לבזות את RBCs. הדגירה חייבת להיות בקפידה מתוזמן כדי למנוע נזק משמעותי לתאים, ו-PBS התווסף מיד כדי לסיים את התגובה באמצעות הפרוטוקול הנוכחי, הצלחנו לבודד10 eecs מ 6 לבבות חולדה. תאים אלה יכולים להיות שנזרע צלחת תרבות התא עבור הרחבה נוספת אפיון.
בעת הכנת הרקמה עבור אוסף הקיר בחינם, הלב נשטפה עם HBSS כדי להסיר את רוב RBCs. HBSS הוא המדיום המומלץ בשל המראה הברור שלה, אשר מאפשר הדמיה של כדוריות הדם, בניגוד DMED המכילה אדום פנול. הרכב מאגר העיכול מבטיח שחרור מספיק של תאי האנדותל, שבו אנזים העיכול ליברז רצועות את רקמת התאים החשופים, DNase אני מבטלת את ה-DNA מן התאים המתים כדי לקדם את הניתוק התא שעשוי להיות מעוכב על ידי איכות הדבק של ה-DNA, מאגר HEPES מאזן את ה-pH, ו DNASE הוא מדיום בסיס שונה עם ריכוז גבוה יותר של
על פי רצפי ה-RNA תא יחיד (scRNA-seq) המתקבל משני האנושיים15 ומלב העכבר10, מספר סמנים המיוחסים לאוכלוסיות EC ספציפיות דווחו. בחרנו כמה מן הגנים המועשרת ביותר כדי לבחון את הטוהר של EECs מבודדים (כלומר, Npr3, Cdh11, ו- Hapln1) ו-Eecs (כלומר, Mgll, Fabp4, ו- Cd36). ביחס ל- β-actin, Npr3, Cdh11ו- Hapln1 סמנים הפגינו הבעה מוגברת ב-eecs בהשוואה ל-cecs. באופן דומה, הביטוי של Mgll, Fabp4, ו Cd36 סמנים היה גדול יותר ב-cecs לעומת eecs. הסמנים המובטאים באופן ייחודי לכל מדגם הוא בהסכמה עם סמנים האופייניים ל-EECs ו-CECs בהתאמה, ומציינים בידוד מוצלח.
עם זאת, הפרוטוקול הנוכחי אינו יכול לשלול זיהום בין שתי אוכלוסיות ה-EC במהלך הבידוד, אפילו עם מעכל רציפים בשליטה קפדנית. לכן, ניתן להחיל כמה סמני שטח תא לצורך טיהור נוסף. לדוגמה, NPR3 מתייג בדרך כלל את האנדוקרדיום10, ואילו apj יכול לעקוב אחר רוב ה-cecs16. מכיוון שני סמנים אלה מבוטא על פני השטח התא, הם יכולים לשמש מיון תא המופעל על ידי הזריחה (FACS), ונוגדנים המשמשים לטיהור נוסף של אוכלוסיות EC מובחנת. בנוסף, האדם15 ועכבר10 לב scRNA-seq יכול לאשר העשרה של Npr3 ב eecs, ו Cd36 ניתן להשתמש בפוטנציאל CEC טיהור.
לסיכום, הפרוטוקול המוצג מתאר את הבידוד העצמאי של EECs ו-CECs מלב החולדה. הזיהוי המקיף של המאפיינים הסלולריים, מופעל על ידי בידוד התא, יכול להיות מנוצל עבור יישומים משמעותיים במורד הזרם.
The authors have nothing to disclose.
המחברים מעריכים מאוד את ד ר Lingli וואנג על עזרתה בפרוטוקול בעל החיים, והמחלקה לרפואת ילדים באוניברסיטת סטנפורד לתמיכה בתשתיות. עבודה זו נתמכת על ידי NIH/NHLBI K99 HL135258 (כדי מ).
4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazineethanesulfonic acid (HEPES) | Gibco | 15630080 | 1M |
15ml Tubes | Eppendorf | 0030122151 | |
50ml Tubes | Nunc | 339652 | |
5ml Tubes | Eppendorf | 30119401 | |
ACK Lysing Buffer | Gibco | A1049201 | |
Anti-CD31 PE | Miltenyi Biotec | 130-115-505 | |
Anti-PE microbeads | Miltenyi Biotec | 130-048-801 | |
Bovine serum albumin (BSA) | Miltenyi Biotec | 130-091-376 | 10% |
CFX384 Touch Real-Time PCR Detection System | Bio-rad | 1855485 | For qPCR |
DNAse I | Worthington | LK 003172 | 1 mg/mL in water |
Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM) | Gibco | 10313021 | |
Endothelial Cell Growth Medium-2 (EGM-2) | Lonza | CC-3162 | EC Medium |
Ethylendiaminetetraacetic Acid (EDTA) | Invitrogen | 15575020 | 0.5 M |
Hank's Balanced Salt Solution (HBSS) X1 | Gibco | 14025092 | |
Hard-Shell 384-Well PCR Plates, thin wall, skirted, clear/white | Bio-rad | HSP3805 | For qPCR |
High-Capacity cDNA Reverse Transcription Kit | Applied Biosystems | 4368813 | |
Liberase TM | Sigma Aldrich | 5401119001 | 5 mg/mL |
MACS LS Column | Miltenyi Biotec | 130-042-401 | For EC isolation |
MACS MultiStand | Miltenyi Biotec | 130-042-302 | For EC isolation |
Microseal 'B' PCR Plate Sealing Film, adhesive, optical | Bio-rad | MSB1001 | For qPCR |
Narrow Pattern Forceps | F.S.T | 11002-12 | For heart harvest |
Nylon Sterile Strainer | Falcon | 352340 | 40 mm |
Phosphate Buffered Saline (PBS) X1 | Gibco | 1001023 | |
PowerUp SYBR Green Master Mix | Applied Biosystems | A25780 | For qPCR |
Quick-RNA Microprep Kit | Zymo Research | R1050 | For RNA extraction |
S&T Forceps – SuperGrip Tips | F.S.T | 00632-11 | For heart harvest |
Strabismus Scissors – Tungsten Carbide | F.S.T | 14574-11 | For heart harvest |
Vannas Spring Scissors – Microserrated | F.S.T | 15007-08 | For heart harvest |