Method Article
* These authors contributed equally
This protocol describes the rapid non-enzymatic dissociation of fresh human tissue fragments for qualitative and quantitative assessment of CD45+ cells (lymphocytes/leukocytes) present in various normal and malignant human tissues. Additionally, the supernatant obtained from the primary tissue homogenate can be collected and stored for further analysis or experimentation.
يتم قبول قدرة الخلايا الخبيثة للتهرب من الجهاز المناعي، ويتميز ورم الهروب من كل من الاستجابات المناعية الفطرية والتكيفية، والآن باعتبارها السمة المميزة مهمة من السرطان. أبحاثنا حول سرطان الثدي يركز على الدور الفعال الذي تلعبه الورم تسلل الخلايا الليمفاوية في تطور الورم ونتائج المرضى. لتحقيق هذا الهدف، وضعنا منهجية لعزل السريع للخلايا اللمفاوية سليمة من الأنسجة العادية وغير العادية في محاولة لتقييمها الداني إلى حالتها الأصلية. الخليط أعدت باستخدام عرض dissociator الميكانيكية على حد سواء زيادة سلامة وخلية الانتعاش مع الحفاظ على مستقبلات سطح التعبير مقارنة الأنسجة هضمها انزيم ل. وعلاوة على ذلك، لم الهضم الأنزيمي من المواد غير القابلة للذوبان المتبقية لا يتعافى CD45 + خلايا إضافية تشير إلى أن القياسات الكمية والنوعية في جناسة الأساسي من المرجح أن تعكس بصدق تسلل مجموعات سكانية فرعية في fragm الأنسجةوالأنف والحنجرة. الخلايا اللمفاوية في هذه الخليط يمكن أن يكون بسهولة تتميز باستخدام المناعية (النمط الظاهري، والانتشار، وغيرها) أو الجزيئية (DNA، RNA و / أو البروتين) النهج. ويمكن أيضا خلايا CD45 + أن تستخدم لتنقية حيوانية، والتوسع في المختبر أو الحفظ بالتبريد. فائدة إضافية لهذا النهج هو أن طاف النسيج الأساسي من الخليط يمكن استخدامها لتوصيف ومقارنة السيتوكينات، كيموكينات، والمناعية المستضدات الموجودة في الأنسجة الطبيعية والخبيثة. وينبغي لهذه الوظائف البروتوكول بشكل جيد للغاية لأنسجة الثدي الإنسان وتكون قابلة للتطبيق لمجموعة واسعة من أنسجة طبيعية وغير طبيعية.
The tumor microenvironment is composed of various cell types with numerous studies showing they each play distinct and important roles in tumorigenesis1,2. These include, but are not limited to, infiltrating immune cells, stromal cells, endothelial cells and tumor cells3. Ex vivo studies of tumor infiltrating lymphocytes (TIL; CD45+ cells or leukocytes, which are predominantly lymphocytes in breast tumors) from fresh human tissue samples is made difficult by their low frequency, the small sample sizes often available for research and the potential for loss of viability during extraction. Because immune cells infiltrating tumors are usually present as passengers rather than permanent residents in general they are easier to release from the tissue matrix.
Dissociating tumor tissue while maintaining cellular integrity is technically challenging and has traditionally been performed using a combination of mechanical and enzymatic steps to prepare single cell suspensions4-8. This approach involves lengthy incubation periods and is associated with a significant reduction in cell viability as well as the loss of cell surface receptors by enzymatic cleavage. High quality flow cytometric studies characterizing TIL in the tumor microenvironment as well as clean purifications of CD45+ subpopulations by flow cytometry or antibody-coated beads are more difficult to achieve from enzyme-digested tumor tissue. In addition, the supernatant (SN) from the resulting tumor homogenate is not amenable to further analysis including quantification of secreted proteins (cytokines, chemokines, immunoglobulins or tumor antigens) or experimental treatment of normal cells, because of the potential for protein degradation in the enzymatic digests.
In our search for a method to prepare single cell homogenates from breast tissues [including tumor, non-adjacent non-tumor (NANT) and normal (from mammary reductions) breast tissues] without enzymatic digestion, we tested a variety of mechanical homogenization techniques. Homogenates prepared using a mechanical dissociator had increased cell viability (2-fold) and total cell recovery (2-fold) while preserving surface receptor expression. Enzymatic digestion of the remaining insoluble material did not recover additional CD45+ cells suggesting they were all released in the initial homogenate. Thus, this rapid and simple approach allows both qualitative and quantitative assessment of the CD45+ subpopulations present in various normal and malignant human tissues. An added advantage of this approach is that the SN from the initial homogenate (primary tissue SN) can be collected and stored for further analysis or experimentation.
ملاحظة: تم الحصول على جميع العينات باستخدام بروتوكول افقت عليها لجنة الأخلاقيات الطبية من معهد جول بورديه مع الموافقة المسبقة الخطية التي تم الحصول عليها من كل مريض.
1. إعداد جناسة الأنسجة
2. فصل طاف الأنسجة والخلايا
3. توضيح طاف الأنسجة
4. الدم المرضى
5. التدفق الخلوي
الهضم الأنزيمي من شظايا الأنسجة مع أي من الحلول المتاحة تجاريا تفارق الأنسجة أو مخاليط مختبر مختلفة من كولاجيناز، الدناز و / أو مثبطات هيالورونيداز، يلتصق مجموعة واسعة من المستقبلات على سطح الخلايا. لدينا دراسات، ركزت في البداية على خلايا CD4 + T التسلل أورام الثدي، وعرضت بسرعة مع مشكلة فنية كبيرة بسبب انشقاق مستقبلات CD4 السطح باستخدام الأنزيمية القياسية البروتوكولات الهضم 4-8. نحن اختبار مجموعة متنوعة من الإنزيمات كولاجيناز مع أو بدون الدناز ومثبطات هيالورونيداز، وجدت أن كولاجيناز الأول والثاني ازالتها بالكامل CD4 من سطح الخلية، على الرغم من ارتفاع قابلية الخلايا اللمفاوية (الشكل 3A). ولوحظ وجود تأثير معتدل على CD4 مع كولاجيناز الرابع في أوقات قصيرة الحضانة (1 - 2 ساعة) مع انخفاض العلامات الأجسام المضادة CD4 الكشف في العقدة الليمفاوية هضم ونسيج الورم مقارنة مع الدم عسر الهضم ونخاع العظام من المريض نفسه (الشكل 3B. ملاحظة أنه نظرا للقيود على الأنسجة التي نتلقاها كنا قادرين على مقارنة العقدة الليمفاوية هضم وعسر الهضم ونسيج الورم). تم تأكيد هذه الخسارة من CD4 لتكون منتجا ثانويا الفني للكولاجيناز الرابع الهضم بمقارنة خلايا CD4 + T عسر الهضم ويهضم المعزولة من الدم متبرع سليم (لا تظهر البيانات). في حين أن هذه الخلايا CD4 لو T يمكن عزله عن كولاجيناز-IV هضمها شظايا الأنسجة باستخدام حبات مغناطيسية، تحتوي على السكان النقي في كثير من الأحيان كميات من التلوث متفاوتة من قبل خلايا أخرى من المكروية الورم، وبالتالي كانت دون المستوى الأمثل لأغراض تجريبية لدينا.
في بحث مستمر عن أفضل نهج، في عام 2008 اختبرنا dissociator الميكانيكية جديد دون استخدام الإنزيمات. أنتج هذا الجهاز الخليط أنسجة الثدي بسرعة وبنزاهة مستقبلات سطح الحفاظ 9. تدفق تمثيلي الخلوي نقطة قطع الورم الخليط خلية FOLLOوتظهر التفكك الجناح ووضع العلامات مع الأجسام المضادة محددة ضد الخلايا الظهارية (EpCAM) والكريات البيض (CD45) في الشكل 3C. هذه الصور هي الملاحظات الروتينية نموذجية لالخليط ورم الثدي. هذا البروتوكول لا يغير كثيرا من جدوى CD45 + الخلايا (الخلايا الميتة 4٪)؛ ومع ذلك، هناك خسائر كبيرة في EpCAM + خلايا قابلة للحياة (الخلايا الميتة 38٪ في الورم هو موضح، تتراوح ما بين الأورام). وعلى الرغم من هذه الخسارة، وEpCAM + قابلة للحياة وCD45 + مجموعات فرعية يمكن فصل على أساس حجم وهيكل في الخلايا الظهارية كبيرة (= الخلايا السرطانية)، والخلايا الظهارية الصغيرة وCD45 + CD45 الخلايا الكبيرة والصغيرة + الخلايا (معظم خلايا ، والتي هي أساسا الخلايا الليمفاوية، الشكل 3C).
الزيادة الكبيرة في CD45 + خلايا قابلة للحياة تم الحصول عليها باستخدام هذا النهج تسمح اكتساب متعدد الألوان استنساخه تدفق الخلوي البيانات (باستخدامما يصل الى عشرة ألوان) لتوصيف أكثر بالكامل فرعية سمسم في سرطان الثدي. وتظهر تدفق تمثيلي الخلوي نقطة المؤامرات من مجموعات فرعية رئيسية سمسم في الشكل (4)، مع تجاربنا الأخيرة تدل على أن من الممكن أيضا لكشف وتحديد الطفيفة خلايا T و B مجموعات فرعية التسلل الورم 10-12، بما في ذلك تلطيخ الخلايا لT الكنسي و عوامل النسخ خلية B 12. تستند استراتيجيات النابضة لالخلايا الليمفاوية على الخلايا CD45 + قابلة للحياة تحديدها مع وصمة عار الجدوى (ملاحظة: يمكن أن الأورام تختلف اختلافا كبيرا في كمية الحطام الخلوي والخلايا الظهارية الميتة اعتمادا على نوع فرعي قبل الميلاد، الصف، الخ). وقد استخدم هذا النهج بنجاح لتنقية مجموعات سكانية فرعية لمفاوية من جناسة مع حبات مغناطيسية أو الخلية الفرز لتحليل التعبير الجيني باستخدام ميكروأرس أو QRT-PCR 9. وسطاء القابلة للذوبان في SN، بما في ذلك السيتوكينات والمناعية، تم كميا باستخدام bead- المناعية مقرها مع ما يترتب على البيانات تطبيع مع حجم جزء الأنسجة. مقارنة بين التعبير خلوى (بركة TH1 / TH2 / Th7 / Th9 / Th17) أو الكلية المناعية (ايغا، فريق الخبراء الحكومي الدولي، مفتش، الغلوبولين المناعي) في BC SN مع SN من أنسجة الثدي العادية تكشف زيادات في كل المرتبطة نسيج الورم (الشكل 5). وهذه SN في الأنسجة الأولية كما تم تحليلها بشكل فعال لمستضدات 10-12 وتستخدم لعلاج تجريبي الخلايا الليمفاوية من المتبرعين الأصحاء، وبالتالي إعادة إنتاج النمط الظاهري سمسم في الخلايا الطبيعية 9.
ويبين بروتوكول 1. الشكل الرسم البياني. الإجراء لدينا لمعالجة الأنسجة البشرية الطازجة وبعض الأساليب التحليلية التي يمكن بعد ذلك أن تستخدم لتقييم الخلايا الليمفاوية التسلل الأنسجة البشرية.
. الشكل 3. الأمثل من التفكك نسيج الثدي لتحليل الخلايا اللمفاوية تحليل تدفق cytometric من: (A) CD4 التعبير على سطح الخلايا الليمفاوية من عسر الهضم وكولاجيناز I / II هضم أنسجة الورم. (B) CD4 التعبير على الخلايا الليمفاوية من العقدة الليمفاوية وأورام الأنسجة هضمها الطرافةح كولاجيناز الرابع وبالمقارنة مع الدم ونخاع العظم خلايا غير مهضوم من نفس المريض. و (C) تحليل مجموع الكريات البيض (CD45 +) والخلايا الظهارية (EpCAM +) من نسيج الورم بسرعة فصلها ميكانيكيا باستخدام وصف بروتوكول هنا. ويتم تقييم جدوى الخلايا الظهارية وCD45 + الخلايا باستخدام بروتوكول لدينا عن طريق إدماج قابل للتثبيت الجدوى صباغة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.
تم تنفيذ الشكل 4. ورم تسلل مجموعات فرعية لمفاوية في جناسة. متعدد الألوان تحليل تدفق cytometric في يوم الجراحة بعد التفكك الميكانيكية باستخدام بروتوكول الموصوفة هنا. خلايا قابلة للحياة ومجموعات سكانية فرعية اللمفاويات كبرىإعادة مبين: CD3 هو وعاء خلية T علامة، CD4 و CD8 T هي علامات فرعية الخلايا الرئيسية وCD19 هو علامة الخلية عموم B. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.
الرقم 5. وسطاء القابلة للذوبان في طاف. لجنة من السيتوكينات (TH1 / TH2 / Th7 / Th9 / Th17) تم تقييم والمناعية (ايغا، فريق الخبراء الحكومي الدولي، مفتش، الغلوبولين المناعي) باستخدام المناعية القائم على حبة لتحليل SN المستمدة من المعتاد، وقبل الميلاد الأنسجة باستخدام بروتوكول الموصوفة هنا.
توضح هذه الدراسة طريقة الأمثل لإعداد السريع من الخليط أنسجة الثدي العادية والخبيثة دون الهضم الأنزيمي للفرز لاحق الخلية، والاستخراج، والحفظ بالتبريد و / أو تحليل المظهري من CD45 + القطعان. والهدف من هذا النهج التجريبي لإنتاج صور للسمسم التي تعكس بشكل وثيق دولتهم في الجسم الحي ومقارنتها مع الأنسجة الطبيعية مع التلاعب الحد الأدنى للأنسجة جديدة من غرفة العمليات. حتى الآن، وقد مختبرنا تستخدم هذا البروتوكول لتحليل> 250 قبل الميلاد الأنسجة الطازجة (الورم وNANT)،> 35 أنسجة الثدي العادية من تخفيضات الثديية. من حيث المبدأ، ينبغي أن يكون هذا البروتوكول المعمول به مباشرة إلى أنواع الورم أو الأنسجة الأخرى؛ ومع ذلك، قد يكون بعض التحسين اللازمة (أي برنامج الميكانيكية التفكك، وعدد من الدورات، وحجم وسائل الإعلام، وما إلى ذلك). لأنسجة لمفاوية مع انخفاض تسلل، وذلك باستخدام جزء الأنسجة أكبر قد يكون necessآرى، وهو ما نقوم به لأنسجة طبيعية حيث عدد اللمفاويات منخفضة. بدلا من ذلك، يمكن إضافة خطوة الطرد المركزي كثافة التدرج لإثراء تعليق الكريات البيض. ويشمل هذا التحليل من T و B القطعان الخلية البشرية التسلل أورام الثدي تقييما ل> 100 علامات التدفق الخلوي (التدفق الخلوي البيانات ل74 علامات متاح في البيانات التكميلية من قو-Trantien، وآخرون. 9) وتنقية الخلايا اللمفاوية محددة مجموعات سكانية فرعية للتحليلات المناعية والجزيئية لاحقة. وعلاوة على ذلك، لدينا تقييم السيتوكينات، كيموكينات، والمناعية مستضدات الأورام في SN الورم الرئيسي (مقارنة NANT وSN النسيج العادي) 10،11 كانعكاس لهذه سطاء الجزيئية في المكروية الورم. لقد اختبرنا أيضا تأثير علاج الخلايا الليمفاوية في الدم الطرفية من المانحين صحية مع ورم SN وأظهرت أن العديد من التغييرات التعبير الجيني في الكشف عن سمسم يمكن استنساخها على وجه التحديد <سوب> 9.
في المكروية، وتقام على الخلايا السرطانية واللحمية أكثر إحكاما في مصفوفة الأنسجة من الخلايا المناعية، والتي هي المهاجرة مميز. الطريقة الموصوفة هنا يوفر وسيلة بسيطة وسريعة لعزل وتحليل سمسم دون الهضم الأنزيمي. لدينا العديد من المحاولات للانضمام إلى هذا النهج التجانس الميكانيكية مع الهضم الأنزيمي القصير من أجل إنتاج خلايا قابلة للحياة ومستقبل اللمفاوية إيجابي والظهارية من نفس الورم جزء لم تكلل بالنجاح. الأنسجة التجانس النشرات كفاءة الخلايا الليمفاوية ولكن النتائج في خسائر كبيرة في بقاء الخلية السرطانية. والهضم الأنزيمي قصيرة من الأنسجة يحرر الخلايا السرطانية قابلة للحياة (يزداد إجمالي عدد بوصفها وظيفة من الزمن الهضم) ولكن لديه نتيجة لانخفاض مواز في التعبير عن العديد من مستقبلات السطح، واضحة خاصة على الخلايا الليمفاوية. وهكذا، على التحليل المقارن لخلايا الورم وسمسم من نفس تومأو أنه لا يزال من الضروري معالجة منفصلة اثنين شظايا ورم متتابعة.
حاليا، فإن غالبية الدراسات الرامية إلى تميز سمسم قد استخدمت الأنزيمية الهضم (ساعات لO / N) إلى جانب كثير من الأحيان مع بعض شكل من أشكال تشريح الميكانيكية 4-8. توسيع سمسم لمزيد من التحليل أو العلاج ينطوي عموما خارج الحي زراعة اللاحقة سمسم أو شظايا نسيج الورم مع وكلاء تنشيطية (أيام إلى أسابيع) 13-15. طريقة سريعة وغير الأنزيمية للتفكك النسيج الموصوفة هنا يوفر وسيلة بسيطة وقابلة للتكرار لاستخراج CD45 سليمة + الخلايا من شظايا الأنسجة العادية وغير العادية قبل توسعها أو التحليل. يمكن ربما يتم تطوير هذا الاستحواذ السريع لCD45 + الخلايا من المرضى الذين يخضعون tumorectomy لاستخدامها في فحص العلامات البيولوجية النذير. وبالإضافة إلى ذلك، قد تسفر عن سمسم مع إمكانية أكبر للتوسع خارج الحي قبل بالتبني immunotherapy.
The authors declare that no conflict of interest exists.
كان مدعوما من المنح هذا العمل fromthe صندوق البلجيكي للبحوث العلمية (FNRS)، LES AMIS DE L'معهد بورديه، FNRS في العملية Télévie، سرطان خطة بلجيكا، فون مبو]-Marteaux، فون JC Heuson وفون برسي.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
GentleMacs Dissociator | Miltenyi Biotec | 130-093-235 | BD Medimachine is somewhat equivalent |
Centrifuge 5810 R | Eppendorf | or other standard table top centrifuge | |
Centrifuge 5417 R | Eppendorf | or other standard microcentrifuge | |
Esco Class II A2 Biosafety Cabinet | ESCO global | or other standard BSL2 hood | |
Inverted Microscope | Nikon eclipse TS100 | or other microscope compatible for a hemacytometer | |
Bürker Chamber | Marienfield | 640210 | or other standard hemacytometer |
Navios Flow Cytometer | Beckman Coulter | or other flow cytometer (8-10 color recommended) | |
GentleMacs C-Tube | Miltenyi Biotec | 130-096-344 | BD Medimachine uses Filcon |
Cell Culture Dish | Sarstedt | 72,710 | or other non-pyrogenic plasticware |
Disposable Scalpel | Swann-Morton | 0510 | or standard single use sterile scalpel |
BD Cell Strainer 40 µm | Becton Dickinson | 734-0002 | or other non-pyrogenic plasticware |
BD Falcon Tube 50 ml | Becton Dickinson | 352070 | or other non-pyrogenic plasticware |
BD Falcon Tube 15 ml | Becton Dickinson | 352097 | or other non-pyrogenic plasticware |
BD FACS Tube 5 ml | Becton Dickinson | 352008 | or other non-pyrogenic plasticware |
Sterile Pasteur Pipette 5 ml | VWR | 612-1685 | or other non-pyrogenic plasticware |
Microfuge Tube 1.5 ml | Eppendorf | 7805-00 | or other non-pyrogenic plasticware |
X-Vivo 20 | Lonza | BE04-448Q | serum-free medium recommended |
Phosphate buffered saline | Lonza | BE17-516F | standard physiological PBS |
Trypan blue | VWR | 17942E | or other vital stain |
VersaLyse | Beckman Coulter | A09777 | for flow cytometry experiments |
Fixable viability Dye eFluor 780 | eBioscience | 65-0865-14 | for flow cytometry experiments |
anti-CD3 FITC | BD Biosciences | 345763 | for flow cytometry experiments |
anti-CD3 Vio Blue | Miltenyi Biotec | 130-094-363 | for flow cytometry experiments |
anti-CD4 PE | BD Biosciences | 345769 | for flow cytometry experiments |
anti-CD4 APC | Miltenyi Biotec | 130-091-232 | for flow cytometry experiments |
anti-CD8 ECD | Beckman Coulter | 737659 | for flow cytometry experiments |
anti-CD8 PerCP | BD Biosciences | 345774 | for flow cytometry experiments |
anti-CD19 APC-Vio770 | Miltenyi Biotec | 130-096-643 | for flow cytometry experiments |
anti-CD45 VioGreen | Miltenyi Biotec | 130-096-906 | for flow cytometry experiments |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved