تصف هذه المخطوطة البروتوكول المستند إلى FACS لعزل الخلايا الليفية الحليمة والشبكية من جلد الإنسان. وهو يلتف في الثقافة الانبوبيه التي لا مفر منها مع بروتوكول العزل الشائع الاستخدام عبر الثقافات المفسرة. الخلايا الليفية المنبثقة الفرعية متميزة وظيفيا وعرض التعبير الجينات التفاضلية والتعريب داخل الادمه.
الخلايا الليفية هي السكان خليه غير متجانسة للغاية المتورطين في التسبب في العديد من الامراض البشرية. في الادمه الجلد البشري ، وقد نسبت الخلايا الليفية تقليديا إلى الحليمة السطحية أو شبكي الادمه السفلي وفقا لتوطينهم النسيجي. في الادمه الماوس ، والخلايا الليفية حليمي شبكي تنشا من اثنين من السلالات المختلفة مع وظائف متباينة فيما يتعلق بالعمليات الفسيولوجية والمرضية ومتميزة سطح الخلية علامة التعبير الشخصية التي يمكن تمييزها.
الأهم من ذلك ، تشير الادله من الثقافات المفسرة من طبقات الجلد السطحية والسفلية إلى وجود ما لا يقل عن اثنين من الخلايا الليفية الجلدية المتميزة وظيفيا في الادمه الجلد البشري أيضا. ومع ذلك ، علي عكس الجلد الماوس ، علامات سطح الخلية تمكين التمييز من مختلف الخلايا الليفية الفرعية لم يتم بعد تاسيسها للبشرة البشرية. وضعنا بروتوكولا جديدا لعزل السكان الليفية حليمي والشبكي الخلايا عن طريق الفرز الخلية المنشطة الفلورية (FACS) باستخدام اثنين من علامات سطح الخلية الخلايا الليفية البروتين التنشيط (FAP) والبويضات مستضد 1 (Thy1)/CD90. تمكن هذه الطريقة عزل الخلايا الليفية النقية الفرعية دون التلاعب في المختبر ، والتي تبين ان تؤثر علي التعبير الجيني ، التالي السماح تحليل وظيفي دقيقه من الخلايا الليفية الجلدية البشرية الفرعية فيما يتعلق بالتوازن الانسجه أو المرض علم الامراض.
كمكون الخلوية الرئيسية من النسيج الضام ، الخلايا الليفية هي المسؤولة في المقام الأول عن ترسب الكولاجين وألياف المرنة التي تشكل في نهاية المطاف مصفوفة خارج الخلية1، التالي ، دورها في التوازن الانسجه ، وتجديد وقد تم التقليل من المرض لفتره طويلة. ومع ذلك ، فان الخلايا الليفية قد أصبحت مؤخرا تحت أضواء الباحثين ، ليس فقط لأنها تمثل مصدرا خلويا بارزا للخلايا الجذعية مستحث المستحثة2 ولكن أيضا بسبب اللدونة العالية والضمنية في التسبب في عدد كبير من الامراض مثل التليف الجهاز3,4,5 أو السرطان6,7.
يتكون الجلد البشري من ظهاره متعددة الطبقات ، والبشرة ، والنسيج الضام الأساسي ، الادمه ، والتي يمكن تقسيمها تشريحيا إلى حليمة العليا والادمه شبكي السفلي وتتكون أساسا من الخلايا الليفية مصفوفة خارج الخلية8 والطبقة الناقصة الادمه. وفقا لموقعها داخل الانسجه ، وقد تم تصنيف الخلايا الليفية الجلدية تقريبا إلى حليمي والخلايا الليفية شبكي1.
والاهم من ذلك ، تشير البيانات الاخيره إلى ان هذه الخلايا الليفية غير النسيجية الجلدية لا يمكن تمييزها من الناحية التشريحية فحسب ، بل أيضا ان وظيفتها متنوعة إلى حد كبير. في الجلد الماوس ، والخلايا الليفية حليمي شبكي تنشا من اثنين من سلاله متميزة اثناء الاجنه9. عده خطوط من الادله تشير إلى ان اثنين من السلالات ممارسه ادوار مختلفه ليس فقط في التوازن الانسجه, الشعر المسام الجذور, إصلاح الجرح والتليف7,9,10, لكنها تستجيب أيضا لمختلف إشارات من الخلايا الجذعية الجلدية الأورام11، مما يوحي باختلاف الأدوار في الاصابه بمرض السرطان. مريح ، علي حد سواء السلالات التعبير عن مجموعه متميزة من علامات الخلوية الحصرية المتبادلة في جلد الفار الكبار ، التالي تمكين عزل السكان الليفية الجلد النقي والتحليل الموسع اللاحقة من وظائف محدده في المختبر9 , 11-الآن
وفي المقابل ، ما لا يقل عن اثنين من الخلايا الليفية متميزة مجموعات فرعيه مع المورفولوجية والوظائف المتميزة ، بما في ذلك معدلات الانتشار المتباينة ، وأعاده عرض الانسجه القدرات12،13، فضلا عن القدرة علي دعم نمو الخلايا الجذعية البشرة في المختبر ، وقد وصفت للبشرة البشرية الادمه14،15. ومع ذلك ، تم اجراء معظم الدراسات المنشورة علي الخلايا الليفية الجلدية البشرية باستخدام السكان الليفية المختلطة المعزولة من الثقافات المفسرة من الجلد الجلدي ، منذ محدده الخلية علامات سطح تمكين عزل حليمي الإنسان النقي أو شبكي الخلايا الليفية الفرعية في القياس إلى الادمه الماوس لم يتم إنشاؤها بعد.
وقد أظهرنا مؤخرا ، ان جلد الإنسان حليمي والخلايا الليفية شبكي تتميز علامات سطح الخلية المحددة التي تمكن من عزل السكان الفرعيين المعنية عن طريق الفرز الخلية المنشطة مضان (FACS)16: يندرج + CD90-الخلايا الليفية تمثل الخلايا الليفية الحليمة الموجودة في المقام الأول في الادمه العليا ، وتقديم معدلات انتشار اعلي ، وتوقيع الجينات متميزة ولكن لا إمكانات اديبوغينيك. يندرج +CD90 + و fap–CD90 + الخلايا الليفية تنتمي إلى سلاله شبكي من مقصورات الجلد السفلي ، والتي هي اقل التكاثري ولكن الخضوع بسهوله اديبوجينيسيس-السمة المميزة لشبكي الخلايا الليفية. هذا الأسلوب يتيح لدراسة علي نطاق واسع هذه الخلايا الليفية متميزة ليس فقط فيما يتعلق بوظائفها المحددة في ظل الظروف الفسيولوجية ولكن أيضا في سياق التسبب في الامراض الجلدية بما في ذلك سرطان الجلد.
ومع ذلك ، منذ الخلايا الليفية تغيير التعبير الخاصة بهم علامة سطح الخلية في ثنائي الابعاد في المختبر الثقافة16،17،19، ويقتصر تطبيق بروتوكولنا علي عزل الخلايا الليفية الاوليه من الإنسان الادمه ولا يسمح بتحديد الخلايا الليفية حليمي أو شبكي في السكان المختلطة ثقافة الخلية. الأهم من ذلك ، علي الرغم من ان التعبير عن علامات سطح الخلية يتغير في المختبر ، فقد أثبتنا ان الخلايا الفرعية الليفية المعزولة وفقا للبروتوكول الموصوف أدناه تحتفظ بوظائفها المحددة عندما تزرع16، التالي تمكين في دراسات المختبر للخصائص الخاصة بالمجموعات الفرعية في ظروف فسيولوجية أو مرضيه.
في الختام ، وضعنا بروتوكولا لعزل الخلايا الليفية الفرعية متميزة عبر FACS ان للمرة الاولي يسمح عزل السكان الليفية النقية من الادمه الجلد البشري في حاله ساذجه.
في هذه المقالة ، ونحن وصف طريقه لعزل الخلايا الليفية حليمي وشبكي من جلد الإنسان. CD90 وقد استخدمت علي نطاق واسع لتحديد أو عزل الخلايا الليفية الجلدية18،20،21. ومع ذلك, لقد أظهرنا انه إلى جانب CD90 + الخلايا الليفية , الادمه البشرية أيضا الموانئ السكان CD90 الخلايا الليفية التعبير عن FAP16, التي تم تاسيسها كعلامة لتنشيط الخلايا الليفية والأورام الليفية المرتبطة بالسرطان ( Cafs)22،23،24،25. الأهم من ذلك ، تمكنا من تحديد ثلاثه الخلاياالليفية الفرعية يندرج + CD90–، يندرج + CD90 + و يندرج–CD90 + في الخزعات الجلدية من جميع المتبرعين البشرية الصحية. ولذلك فاننا نستنتج ان يندرج ليس فقط علامة لتنشيط الخلايا الليفية أو CAFs ولكن أيضا الخلايا الليفية الانسجه العادية.
من الملاحظة ، فان السكان CD90– الخلية المتبقية بعد تطبيق استراتيجية الاستبعاد والعزل الموصوفة أعلاه لا تحتوي علي الخلايا الليفية ، لان هذه الخلية لا تتكاثر في زراعه الليفية المتوسطة في المختبر ، ولكن معظم من المرجح ان مختلطة خليه السكان بما في ذلك الخلايا اللمفاوية و pericytes بين الآخرين16.
يمكن ان تختلف عائدات الخلايا التي تم الحصول عليها باستخدام البروتوكول الموصوف أعلاه تبعا للجزء الأساسي الذي تنبع منه قطعه الجلد المستخدمة للعزل. الادمه من أجزاء الجسم المختلفة تختلف فيما يتعلق بنيتها ، سمك وكذلك تكوين الكولاجين. علي سبيل المثال ، الجلد من الوجه أو الذراع العلوي هو ارق بكثير من الجلد من البطن أو الفخذ ، والتي تعرض أيضا في كثير من الأحيان طبقه الدهون تحت الجلد أكثر سمكا. بالاضافه إلى ذلك, العمر والجنس من المتبرعين الجلد قد لا تؤثر فقط علي كفاءه تفكك الانسجه, ولكن قد تؤثر أيضا علي توزيع الخلايا الليفية الثلاثة الفرعية (الشكل 3) عندما معزولة من الجلد سمك كامل. ينتج هذا من الحقيقة ان ال [حليمي] الادمه ينكمش وان إجماليه [فيبرونسف] تناقص أرقام مع عمر11,26,27,28. وعلاوة علي ذلك ، فان الخلية بيليه من الادمه حليمي ربما تكون أكبر من شبكي الادمه ، منذ الادمه العلوي هو أكثر كثافة سكانية من الخلايا الليفية من الادمه شبكي. إلى جانب ذلك ، الادمه السفلي هو أيضا أكثر صرامة وأكثر كثافة معباه مع الكولاجين ، مما يجعل من الصعب فك النسيج والإفراج عن الخلايا الليفية. من الملاحظة ، قد تظهر الخلية بيليه حمراء جدا ، وهذا هو السبب في التحلل خلايا الدم الحمراء الموصي بها.
بالاضافه إلى تحديد ثلاثه من السكان الفرعيين في الجلد البشري سليمه ، ونحن أيضا تبين انه في الجلد الجلدية ، يتم إثراء كل مجموعه فرعيه الخلايا الليفية اما في الادمه الحليمة أو شبكي16. التشريح الدقيق للجلد مع الجلد أمر بالغ الاهميه للحصول علي الإثراء السليم لكل السكان الفرعيين من طبقات جلديه مختلفه. وبما ان الادمه الحليمة رقيقه جدا ، فان شريحة الجلدية التي تمثلها لا ينبغي ان تتجاوز سماكه 300 ميكرومتر. شبكي العلوية والشبكي الليفية السفلي علي حد سواء تمثل سلاله شبكي وعرض وظائف مماثله والتوقيعات الجينات ، لذلك ، يمكن للمرء أيضا ان ينظر في عدم فصلها.
الأهم من ذلك ، يتم العثور علي جميع السكان الخلايا الليفية الثلاثة في جميع انحاء الادمه وليست موجودة حصرا في طبقه واحده ، وهذا هو السبب في الثقافات المفسرة من حليمة أو شبكي الادمه يؤدي في الثقافات الليفية المختلطة. ومع ذلك، فأب + CD90– حليمي الليفية هي الأكثر وفره في الادمه حليمي واتباع التدرج من سطحيه إلى اقل طبقات الجلد في حين يندرج + CD90 + ويندرج–CD90 + الخلايا الليفية تتبع انحدار معكوسه من ال [لوور] إلى الطبقات سطحيه16. وعلاوة علي ذلك ، معظمCD90 + الخلايا الليفية من الادمه حليمي تقريبا وجدت حصرا المحيطة بالاوعيه الدموية والتعبير عن الخلايا الليفية الوعائية علامة CD14629، التالي ربما يحمل وظائف مختلفه من المتبقية CD146-شبكي الخلايا الليفية 16. يمكن استخدام CD146 كعلامة اضافيه في استراتيجية النابضة لاستبعاد هؤلاء السكان.
بعد تفكك طبقات الجلد ، وملطخه الخلايا المعزولة مع كوكتيل الأجسام المضادة المصممة خصيصا التي تحتوي علي الأجسام المضادة المختلفة لاستبعاد الخلايا المناعية ، البطانية والخلايا اللمفاوية ، خلايا البشرة ، الكريات الحمراء و MSCs الحصول علي السكان الليفية نقيه. من ملاحظه ، اختيار علامة لتحديد واستبعاد mscs قد تكون خادعه بسبب العدد الكبير من علامات MSC المنشورة30،31. وبما ان MSCs express CD90 مثل الخلايا الليفية ، يمكن ان تكون علامات MSC الاضافيه مثل CD105 أو CD271 مفيده للتعرف عليها. ومع ذلك ، MSCs تمثل فقط نسبه منخفضه جدا من جميع الخلايا الجلدية ومنذCD90 + الأورام الليفية عرض الميزات المورفولوجية النموذجية من الأورام الليفية علي الفرز ، يمكن للمرء ان يجادل بان استبعاد mscs باستخدام علامات سطح الخلية متميزة قد تكون غير ضرورية.
الأهم من ذلك ، حللنا FAP و CD90 التعبير الجيني بعد الحفاظ علي الخلايا في الثقافة لأيام 7-14 بعد الفرز (البيانات لم تظهر) وجدت ان التعبير عن كل من علامات هو اوبريجولاتيد في كل واحده الايجابيه التي تم فرزها (FAP +CD90– أو CD90 +)الخلايا16. ولذلك فاننا نشدد علي ان مجموعات العلامات الموصوفة أعلاه والبروتوكول تسمح بعزل الخلايا الليفية الاساسيه مباشره من الانسجه ولكن ليس من السكان الذين كانوا مثقفين سابقا مختلطة الخلايا الليفية.
ومع ذلك ، فاننا نثبت ان وظائف جميع السكان الفرعيين الثلاثة يتم الاحتفاظ بها في ثقافة الخلية بغض النظر عنالتغيير في التعبير عن علامة سطح الخلية ، حيث ان الخلايا الليفية التي يتم فرزها علي انها FAP + CD90-حليميالخلايا الليفية لا الحصول علي القدرة علي الخضوع اديبوجينيسيس بعد فتره أطول من الثقافة ، في حين انالخلايا الليفية فرزها كما يندرج + CD90 + أو يندرج-CD90 + شبكي الخلايا الليفية الحفاظ علي قدرتها علي التفريق في الخلايا الشحمية 16 . والاهم من ذلك ، وجدنا أيضا ان الجينات الحليمة والشبكية الخاصة لا تزال تعبر عنها إلى حد اعلي فيFAP +CD90– و CD90 + علي التوالي.
في الختام ، انشانا بروتوكولا لعزل الخلايا الليفية متميزة وظيفيا من خلال FACS التي تسمح للمرة الاولي عزل وتحليل الخلايا الليفية النقية والساذجة من الادمه الجلد البشري. هذا الأسلوب يؤسس تقدما كبيرا لبروتوكول عزل الخلايا الليفية المستخدمة التي يشيع استخدامها من الادمه العلوية والسفلية كما (ط) الانحدار المتعارضة من حليمي وشبكي الخلايا الليفية موجودة من سطح الجلد إلى هيبوالادمه و (2) الخلايا الليفية تغيير توقيع الجينات في المختبر.
The authors have nothing to disclose.
ونحن نعترف بامتنان المساعدة في FACS-الفرز بواسطة بريبل رايننجر وفولفغانغ باور. وقد دعم هذا العمل بمنح قدمت إلى السيد ب. م. ل. من صندوق العلوم النمساوي (FWF: V 525-B28) ، واتحاد الجمعيات الاوروبيه البيوكيميائية (FEBS ، صندوق بحوث المتابعة). وهو حاصل علي زمالة الدكتوراه في الاكاديميه النمساوية للعلوم (OeAW). ونحن نعترف بامتنان بالدعم الممتاز من المرافق الاساسيه في جامعه فيينا الطبية. نشكر برنارد جيسباور وكريستين رادتكي ومارتن فيرهاببير لتوفير المواد الجلدية البشرية.
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 | Yorumlar |
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 | Yorumlar |
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 | Yorumlar |
Fibroblast growth medium: | |||
AmnioMAX basal medium with AmnioMAX C-100 Supplement, 10 % FCS and 1 % P/S |