Biz bir sindirim tampon ardışık doku sindirim yoluyla sıçan kalplerinden endokardiyal ve koroner endotel hücrelerinin izolasyon için bir protokol sunmak, tekrarlayan santrifüj döngüleri hücre toplama, ve anti-sıçan CD31 mikroboncuklar kullanarak hücre arıtma.
Endokardiyal endotel hücrelerinin (EECs) ve koroner endotel hücrelerinin (MK) kökeni, gelişimi, belirteçleri ve fonksiyonları arasında farklılık gösterdiği gösterilmiştir. Sonuç olarak, bu iki hücre popülasyonları kalp hastalıklarında benzersiz rol oynamaktadır. İzole endotel hücrelerini içeren güncel çalışmalar, hem EEC’lerden hem de MED’lerden oluşan hücre popülasyonlarını araştırmaktedir. Bu protokol, hücreye özgü karakterizasyonu için bu iki hücre popülasyonunu bağımsız olarak yalıtmak için bir yöntem özetler. Sol ve sağ ventrikül süzme duvarın toplanmasının ardından, dış yüzeyve iç yüzeyden gelen endotel hücreleri sindirim tampon çözeltisi kullanılarak ayrı ayrı serbest bırakılır. Dış yüzeyin ardışık sindirimi ve iç endokardiyal tabaka iki endotel hücre popülasyonunun ayrılmasını korumuştur. AÇK’ların ve MDC’lerin ayrı ayrı yalıtımı, her popülasyona özgü işaretçilerin tanımlanması yla daha da doğrulanır. Fare kalbinde daha önce yayınlanan tek hücreli RNA profilleme dayanarak, Npr3, Hapln1, ve Cdh11 gen ekspresyonu EECs benzersizdir; Fabp4iken , Mgll, ve Cd36 gen ekspresyonu CECs benzersizdir. qPCR verileri, bu karakteristik belirteçlerin kendi örneklerinde zenginleştirilmiş ifadesini ortaya çıkardı, başarılı EEC ve CEC izolasyonunun yanı sıra hücre fenotipinin bakımını göstererek hücreye özgü fonksiyonel analizin daha da artmasını sağladı.
Bu makalede, sıçan kalplerinden endokardiyal endotelyal hücrelerin (EECs) ve koroner endotel hücrelerinin (MK) diseksiyonu ve sonraki izolasyonu için ayrıntılı bir protokol (Gladka ve ark.1’denmodifiye) verilmektedir. Bu hücre popülasyonlarını bağımsız olarak araştırma yeteneği, potansiyel tedavi hedefleri olarak hizmet verebilecek çeşitli kalp hastalıklarının altında yatan hücre tipine özgü mekanizmaların araştırılmasını sağlayacaktır. Ancak, bu hücre popülasyonlarının bağımsız olarak toplanması için başarılı bir yöntem henüz yayınlanmamıştır.
Cecs kökeni açısından AÇCs farklıdır, belirteçleri, ve kalp gelişimi ve hastalık sırasında fonksiyonları1,2,3,4,5,6,7., EEC’ler kardiyak mezoderm3ventral yüzeyinden kaynaklanmaktadır. Onlar VEGF ve HIF sinyalyanıt olarak Flk1+ progenitor hücrelerinden ortaya çıkar ve gelişmekte olan kalbin üç ayrık bölgelerin en iç tabakasını oluşturur: atriyum, ventrikül, ve sinüs venöz3,6. Genetik soy takibi sinüs venöz pluripotent endokardiyal hücrelerin subepikardiyal tabaka oluşturmak için göç venöz hücreleri türetmek düşündürmektedir3. Daha sonra, subepikardiyal tabaka koroner arterler ve damarlar içine farklılaşır, CECs de dahil olmak üzere, hangi periferik ventriküler serbest duvar boyunca kalır3,4. Endotel yolu bu endokardiyal VEGFC, ELA / APJ ve SOX17 sinyal3,4,,6,8,9tarafından düzenlenir. Ventriküler endokardiyum bilinmeyen birmekanizma3 tarafından interventriküler septum daha az MDCs türetilmiştir . Daha sonra, EECs ve CECs arasında lokalize farklılaşma mglldahil olmak üzere bu iki hücre popülasyonları, özel belirteçleri tarafından önerilmektedir, Fabp4, ve CD36 ifade MDCs, veya Npr3, Cdh11, ve AçCs Hapln1 ifade3,5,10.
EEC’ler ve MCD’ler kardiyak fonksiyonda farklı roller oynarlar. Mezenkimal geçiş için endokardiyal, kapak oluşumu, oda olgunlaşması, çıkış yolu regülasyonu ve atriyoventriküler kanal gelişimi EECs6’yabağlıdır. Alternatif olarak, CECs vazomotor sesi ve koroner arterlerin iltihabı katkıda11. Fonksiyondaki bu varyanslar hastalık gelişiminde bireyselleştirilmiş rollere nedenolur 4,12. Örneğin, kanıtlar, arızalı EEC’lerin konjenital kapak hastalığına yol açabileceğini düşündürmektedir6,nonkompansyon olmayan miyokardiyum6, atriyoventriküler septal etki6, endokardiyal fibroelastoz13, hipoplastik sol kalp sendromu13, ventriküler hipoplazi13, ve kardiyak hipertrofi12. Benzer şekilde, çalışmalar anormal MK koroner arter hastalığı katkıda bulduk14 ve tromboz11.
Hem araştırma hem de klinik ortamlarda kullanılabilen bu iki hücre popülasyonu hakkında kapsamlı bilgi sahibi olmak için EDC ve MED’lerin başarılı bir şekilde izole edilmesi gerekmektedir. Bu hücre popülasyonlarının büyüme ve farklılaşma faktörlerinin belirlenmesi, endotel alt tiplerinin indüklenen pluripotent kök hücrelerden (iPSC) farklılaşmasıiçin bir referans sağlayacaktır. Ayrıca, AÇK’ların ve CeC’lerin gelişimi, düzenlenmesi ve işlevindeki varyansların tam olarak tanımlanması, hücre tipine özgü bir şekilde çok sayıda kalp hastalığından sorumlu genomik ve epigenomik faktörlerin anlaşılması için hayati önem taşımaktadır. Bu makalede, ECO’ların ve MSK’ların bağımsız olarak başarılı bir şekilde toplanması için adımlar özetlenmiştir ve hücre tipine özgü belirteçlerin gen ifade düzeylerini değerlendirerek ayrışma kanıtı sağlar.
MED’ler ve EEC’ler kökenleri, belirteçleri ve işlevleri farklıdır ve bu nedenle gelişim ve hastalıkta benzersiz roller oynayabilir. Endotel hücre izolasyonu için mevcut protokoller makrovasküler dokularla sınırlıdır, EEC’lerin toplanması ihmal, böylece CeC çalışma kısıtlayan- ve EEC özgü fonksiyonların. Bu bilgi, gelecekteki çalışmalar için iPSC’lerin MSK ve AEC’lere farklılaşması için bir referans sağlayacak ve çeşitli kalp hastalıkları için potansiyel terapötik hedefler için bu hücre popülasyonlarının incelenmesini kolaylaştıracağı için, bu iki popülasyonu bağımsız olarak izole etmek ve incelemek esastır. Bu yeni protokol, yetişkin sıçanların ventriküler serbest duvarının dış yüzeyinden EMC’lerin iç yüzeyden ve MED’lerin izolasyonu için bir yöntem özetlendir.
Bu protokoldeki her adımın zamanlamasını tam olarak denetlemek çok önemlidir. EEC sayısı sıçan kalp dokusunda çok sınırlı olduğundan, biz hücresel hasarı önlemek için kalbin iç tabakasının sindirim süresini en aza indirdi ve daha da önemlisi, CEC kontaminasyon. Enzimatik reaksiyonu sonlandırmak için EC orta çözeltisinin hemen eklenmesi de yüksek hücre canlılığını korumak için çok önemlidir. Hücre koleksiyonunu takip eden kırmızı pelet, RBC kontaminasyonmiktarına bağlı olarak çok sayıda RBC’nin varlığını göstermektedir, RBC’lerin bozulması için 1-2 mL RBC lysis tamponu eklenebilir. Mevcut protokolü kullanarak,105 AÇ’ı altı fare kalplerinden izole edebildik. Bu hücreler daha fazla genişleme ve karakterizasyon için bir hücre kültür çanak üzerine tohumlu olabilir.
Serbest duvar toplama için doku hazırlanırken, kalp hbss ile kalan RBC’lerin çoğunluğu kaldırmak için yıkandı. Sindirim tamponunun bileşimi endotel hücrelerinin yeterli şekilde serbest kalmasını sağlar, liberase sindirim enzimi maruz hücrelerin doku şeritler nerede, DNase I DNA’nın yapışkan kalitesi ile inhibe edilebilir hücre detachment teşvik etmek için ölü hücrelerden DNA ortadan kaldırır, HEPES tampon pH dengeler, ve DMEM daha iyi hücre bakımı için amino asitler ve vitaminler daha yüksek konsantrasyon ile değiştirilmiş bir bazal orta ve liberase etkinleştirmek için gerekli kalsiyum içerir.
İnsan15 ve fare kalp10elde edilen tek hücreli RNA dizilimi (scRNA-seq) göre, belirli AT popülasyonlarına atfedilen çeşitli belirteçler bildirilmiştir. İzole edilmiş EEC’lerin (yani, Npr3, Cdh11ve Hapln1)ve AÇC’lerin (yani Mgll, Fabp4ve Cd36)saflığını incelemek için en zengin genlerden bazılarını seçtik. Β β-Actin, Npr3, Cdh11ve Hapln1 belirteçlerine göre EMC’lerde MDC’lere göre ekspresyon artışı gösterilmiştir. Benzer şekilde, Mgll, Fabp4ve Cd36 belirteçlerinin ekspresyonu, EEC’lere göre CEC’lerde daha fazlaydı. Her örnek için benzersiz olarak ifade edilmiş işaretler, sırasıyla AÇ’lar ve CeC’ler için karakteristik işaretlerle uyumludur ve başarılı yalıtımı gösterir.
Ancak mevcut protokol, izolasyon sırasında iki AK popülasyonu arasındaki çapraz kontaminasyonu, dikkatle kontrol edilen sıralı sindirimlerle bile ekarte edemez. Bu nedenle, bazı hücre yüzey işaretleri daha fazla arıtma için uygulanabilir. Örneğin, NPR3 genellikle endokardiyum10’uetiketlerken, APJ CEC’lerin16’sınınçoğunluğunu izleyebilir. Bu iki belirteç hücre yüzeyinde ifade edildiğinden, floresan aktif hücre sıralama (FACS) ve farklı EC popülasyonlarını daha da arındırmak için kullanılan antikorlar için kullanılabilirler. Buna ek olarak, insan15 ve fare10 kalp scRNA-seq AÇC’larda Npr3 zenginleştirme teyit edebilir, ve Cd36 potansiyel OLARAK CEC arıtma için kullanılabilir.
Sonuç olarak, sunulan protokol, AÇC’lerin ve MSK’ların fare kalbinden bağımsız olarak izole edilmesinin ana hatlarını ortaya koyuyor. Hücre yalıtımı ile etkinleştirilen hücresel özelliklerin kapsamlı tanımlanması, önemli downstream uygulamaları için kullanılabilir.
The authors have nothing to disclose.
Yazarlar, Dr. Lingli Wang’ı hayvan protokolüne yardımlarından ve Stanford’daki Pediatri Bölümü’ne altyapı desteği için çok teşekkür ediyor. Bu çalışma NIH/NHLBI K99 HL135258 (M.G.’ye) tarafından desteklenmiştir.
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 |