Method Article
È necessaria per monitorare attecchimento dopo trapianto di cellule staminali in pazienti con emoglobinopatie quantificazione delle cellule derivate dal donatore. Una combinazione di flusso cytometry-base cella ordinamento, analisi di formazione della Colonia e successiva analisi del tandem brevi ripetizioni possono essere utilizzati per valutare la proliferazione e il differenziamento dei progenitori nel vano degli eritrociti.
La presenza di chimerismo incompleto è notata in una grande percentuale di pazienti dopo trapianto di midollo osseo per talassemia major o malattia di cellule di falce. Questa osservazione ha implicazioni tremende, come strategie di immunomodulazione terapeutica successiva possono migliorare il risultato clinico. Convenzionalmente, analisi reazione-basata catena della polimerasi di brevi ripetizioni in tandem è utilizzato per identificare il chimerismo in cellule di sangue donatore-derivate. Tuttavia, questo metodo si limita alle cellule nucleate e non può distinguere tra dissociate unicellulare lignaggi. Abbiamo applicato l'analisi di brevi ripetizioni in tandem di cellule progenitrici ematopoietiche ordinato cytometric di flusso e confrontato questo con l'analisi di brevi ripetizioni in tandem ottenuti da unità selezionata burst-forming - colonie eritroidi, entrambi raccolti dall'osso midollo osseo. Con questo metodo siamo in grado di dimostrare la diversa proliferazione e differenziazione delle cellule donatrici nel vano degli eritrociti. Questa tecnica è idonea per la realizzazione di monitoraggio della corrente di chimerismo nel trapianto di cellule staminali impostazione e quindi può essere applicato in futuro studi, ricerca sulle cellule staminali e progettazione di prove di terapia genica.
Trapianto di cellule staminali emopoietiche allogeniche (HSCT) è l'approccio curativo solo disponibile per una varietà di disordini genetici innati del sistema ematopoietico, realizzando i tassi di sopravvivenza libera da malattia superiore al 90% per altrimenti altamente compromessa e vita limitata pazienti1. L'efficacia di questo importante strumento terapeutico è stato ottimizzato limitando la tossicità di pre- e post-trapianto i regimi2, ma anche di interventi volti a sostenere la funzione dell'innesto stabile, che è quantificato da attento monitoraggio dei donatore-derivate cellule3,4,5.
In generale, chimerismo completo (CC) comporta la sostituzione totale del vano linfoematopoietico dalle cellule donatore-derivati, considerando che il termine mixed chimerism (MC) è usato quando le cellule derivate dal donatore e destinatario sono contemporaneamente presenti in vari proporzioni. Chimerismo Split (SC) denota la coesistenza del chimerism misto osservata in lignaggi unicellulare, come ad esempio nel comparto degli eritrociti. Rapida determinazione dello status di chimerismo dopo HSCT è critica, come può aiutare a identificare i pazienti suscettibili per ricaduta di malattia e immunomodulatori successive avviare strategie, come infusioni erogarici del linfocita o riduzione di immunosoppressori terapie6.
Diversi metodi sono stati sviluppati per il monitoraggio attecchimento dopo HSCT. Isotyping delle immunoglobuline e l'analisi di citogenetica hanno scarsa sensibilità e sono limitati nella loro capacità di rilevare il polimorfismo7,8. L'introduzione di ibridazione fluorescente in situ (FISH) può migliorare la sensibilità nel chimerismo monitoraggio dopo HSCT, ma è limitata al sesso-mal adattato allotrapianti9. Attualmente, reazione a catena della polimerasi (PCR) è il metodo più diffuso utilizzato per rilevare chimerismo e si basa su elettroforesi su gel di agarosio-acrilammide convenzionale di ripetizioni in tandem di numero variabile (VNTR) o ripetizioni in breve tandem (STRs). Abitualmente utilizzati PCR quantitativa è in grado di rilevare un'estremamente piccola proporzione delle cellule erogarici residua dopo HSCT. La limitazione principale degli studi finora è che MC rilevamento è limitata quasi esclusivamente alla presenza di cellule nucleate, piuttosto che sugli eritrociti maturi, vale a dire le cellule che sono funzionalmente cruciale per i pazienti affetti da emoglobinopatie. In pazienti con gruppi sanguigni diversi, vale la pena ricordare che l'analisi cytofluorometric è in grado di identificare il chimerismo nei globuli rossi utilizzando anticorpi monoclonali diretti verso antigeni eritrocitari di ABO e C, c, D, E ed e10 , 11. un mezzo diverso, ma molto interessante valutare chimerismo nella stirpe degli eritrociti è la combinazione di flusso cytometric l'ordinamento dei progenitori eritroidi e selezione di vari tipi di cellule progenitrici eritroidi coltivando in saggi clonogenici, seguita dall'analisi di STR12. Questo approccio è in grado di quantificare le proporzioni relative di chimerismo donatore-versus-destinatario nel vano degli eritrociti e può essere utilizzato nella strategia per sostenere il trapianto di midollo osseo.
1. isolamento di cellule del midollo osseo ematopoietico di multi-parametro fluorescenza-attivato ordinamento delle cellule
2. Analisi clonogenic
3. Analisi di Chimerism
Separazione dei progenitori linfoematopoietico ordinando delle cellule di FACS
Dimostriamo qui risultati da ordinamento le popolazioni delle cellule necessarie per analisi STR a valle. Cellule del midollo osseo sono state macchiate con V450-coniugato anti-CD45, FITC Coniugato anti-CD36 e APC-coniugato anti-CD34. La popolazione di interesse è il responsabile dello sviluppo degli eritrociti cellule progenitori (MEP), nucleate eritroidi megacariocita. Queste cellule esprimono CD36, ma sono negative per l'antigene comune del leucocita CD45 (Figura 1). Se necessario, queste cellule possono essere ulteriormente differenziate in base al loro livello di espressione CD36. Diverse popolazioni supplementari possono essere ordinati per servire come controlli. Abbiamo risolto CD45 + CD34 + precursori linfoidi/mieloidi come un'altra popolazione di cellule progenitrici e cellule CD45 + con l'alto segnale SSC come cellule mieloidi mature (Figura 1). L'ordinamento è stato effettuato con un BD FACSAria strumento. Dopo la cernita, la purezza di cellule progenitrici eritroidi era > 85% (Figura 1E) e delle cellule mieloidi purezza era > 95% (Figura 1F).
Figura 1 . L'ordinamento delle cellule progenitrici eritroidi e cellule progenitrici mieloidi dopo FACS. Figura 1A/1B Visualizza FSC-A vs SSC-A, FSC-H vs FSC-A e l'uso di uno strumento di cancello di poligono per selezionare la popolazione di interesse. 1 C indica MEP il CD45 vs CD36; 1 D Visualizza cellule mieloidi mature. Viene visualizzata la percentuale di cellule positive in 1E e 1F . Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Generazione di scoppio-formare unità - colonie degli eritrociti
Alcune cellule derivate dal midollo osseo e separati da biglie magnetiche CD34 specifiche sembrano proliferare e differenziarsi. Dopo un periodo di incubazione di 14 giorni sulle colonie medie semi-solide si formano. Stimolazione con varie concentrazioni di EPO aumentata notevolmente la formazione di colonie prominente rosso (eritroide) (Figura 2).
Nella figura 2. Generazione di un Burst-forming Unit-eritroidi (BFU-E). Viene illustrata una microfotografia di bassa potenza rappresentativa di una colonia di BFU-E. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
MNC: | |||
1 X EPO | 2 X EPO | 4 X EPO | |
CFU-E | 2 | 2 | 2 |
BFU-E | 9 | 10 | 8 |
CFU-GM | 30 | 30 | 29 |
CFU-GEMM | 1 | 1 | 2 |
CD34+ celle: | |||
1 X EPO | 2 X EPO | 4 X EPO | |
CFU-E | 1 | 1 | 0 |
BFU-E | 5 | 11 | 6 |
CFU-GM | 25 | 26 | 32 |
CFU-GEMM | 0 | 2 | 3 |
Tabella 1. Analisi delle colonie in cellule del midollo osseo indifferenziati e CD34 + celle selezionate. Colonie sono segnati secondo la loro morfologia con un microscopio invertito a 40 ingrandimenti in una piastra di coltura contrassegnato da una griglia di punteggio. Ai fini della nostra analisi, le colonie sono classificate in quattro categorie: formanti colonie unità-degli eritrociti (CFU-E), burst-forming unit-eritroidi (BFU-E), cellule progenitrici del granulocyte-macrofago (CFU-GM) e cellule progenitrici multipotenti (CFU-GEMM).
Analisi del chimerismo
Analisi di chimerism viene eseguita utilizzando l'AmpFlSTR Profiler Plus Kit (Applied Biosystems, California) secondo il protocollo del produttore su ABI Prism 310 Genetic Analyzer (Applied Biosystems, California). L'analisi è effettuata con il GeneMapper Software (Applied Biosystems, California). Loci D21S11, D7S820, FGA e vWA sono stati utilizzati per calcolare i risultati (percentuale del destinatario - e donatore-specific DNA).
Campione | DNA destinatario | Donatore del DNA |
CD45 | 25% | 75% |
CD36hi | 25% | 75% |
CD36lo | 55% | 45% |
CD34 | 25% | 75% |
Tabella 2. Percentuale recettivi ed erogatori DNA in cellule ottenute dalla selezione di fluorescenza-attivato delle cellule delle cellule del midollo osseo. Chimerism delle cellule erogarici in Cellulari specifiche filiere del comparto linfoematopoietico è dato.
Campione | DNA destinatario | Donatore del DNA |
BM-MNC | 24,71% | 75.29% |
BM-CD34 |
Tabella 3. Percentuale recettivi ed erogatori DNA in cellule ottenute da analisi Clonogenic. Chimerism delle cellule erogarici in Cellulari specifiche filiere del comparto linfoematopoietico è dato.
L'obiettivo di questo studio è quello di fornire al pubblico una combinazione dei due approcci per l'analisi di chimerismo donatore/ricevente nei progenitori eritroidi dopo HSCT nei pazienti trattati per emoglobinopatie: 1.) l'ordinamento fluorescenza-attivato delle cellule di cellule progenitrici ematopoietiche nei campioni di midollo osseo, seguiti dall'analisi di brevi ripetizioni in tandem e 2.) unità formanti colonie di crescita delle cellule del midollo osseo, classificazione delle colonie in vari tipi di cellule progenitrici seguita dall'analisi di brevi ripetizioni in tandem. La novità di questo approccio consiste nel combinare le tecniche in un protocollo per valutare chimerismo donatore/ricevente in diverse colonie.
La particolare importanza di questo approccio può essere trovata nel contesto del chimerism misto dopo HSCT per i pazienti trattati per emoglobinopatie. Parecchi studi hanno dimostrato che una percentuale significativa di pazienti esprimono una bassa percentuale di cellule mieloidi donatore che correla con quello di eritroidi precursore cellule und risultati a lunga durata stabile mixed chimerism ematopoietiche3, 11; al contrario, negli stessi pazienti un'elevata percentuale di cellule di anima rosse donatore-derivati (2 - 5 volte superiore a quello dei leucociti maturi) è notato e suggerisce che l'eritropoiesi inefficace si svolge in una fase successiva dello sviluppo degli eritrociti. Queste osservazioni sono state attribuite per la propensione per il apoptosis accelerato in eritroblasti del donatore e la persistenza di linfociti T e B residui responsabile permettendo un allotrapianto misto14,15. Nel contesto dell'immunomodulazione dopo trapianto di cellule staminali emopoietiche recentemente abbiamo dimostrato che modifiche della terapia immunosoppressiva dopo trapianto ematopoietico per risultati di ß-talassemia in un vantaggio selettivo per il geneticamente corretto degli eritrociti vano, dando un'amplificazione a 2 - 2,5 volte del gambo residua donatore cellule12. Questa osservazione sostiene l'utilità della determinazione progenitori eritroidi donatore contro residuo, in quanto fornisce una comprensione di questo fenomeno e supporta futuri studi clinici, lo studio di terapia genica per il trattamento delle emoglobinopatie. In realtà, la proporzione di cellule nucleate per volta gene necessario per raggiungere un livello terapeutico di cellule rosse del sangue di circolazione potrebbe essere simile a quello osservato in pazienti trattati con trapianto di cellule staminali per emoglobinopatie.
Al fine di determinare il quadro completo della eritropoiesi donatore abbiamo modificato il protocollo e fornire un approccio sperimentale dettagliate. Il passaggio fondamentale in questo protocollo è il processo di impostazione di un citometro a flusso e software, che è standardizzato con istruzioni dettagliate e dovrà essere eseguite da personale opportunamente addestrato. Presentazione del nostro protocollo nel formato visualizzato in quel momento permette al pubblico di seguire facilmente il nostro protocollo. Abbiamo confrontato i nostri risultati PCR usando il DNA genomic da progenitori eritroidi ottenuti da formanti colonie unità in campioni di BM contro DNA ottenuto da FACS-ordinato degli eritrociti del midollo osseo progenitrici. I dati di attecchimento del donatore dai due approcci sono sostanzialmente coerenti. Tuttavia, solitamente meno variazione è stata trovata nei campioni ottenuti da formanti colonie unità. Ciò è probabilmente dovuto il miglioramento della sopravvivenza dei precursori di globulo rosso di donatore in analisi in vitro rispetto alle controparti di donatore non trattata e ordinato. In questa luce, questo protocollo può essere ampliato artificialmente creando combinazioni miste chimerici con proporzioni note di progenitori sani e di progenitori da una gamma di pazienti con emoglobinopatie varie. L'analisi clonogenic e valutazione del chimerismo dovrebbe riflettere accuratamente le proporzioni in-put.
Anche se manca una precisa comprensione dei meccanismi coinvolti in questo particolare ambiente, il metodo presentato qui è di fondamentale importanza per fornire informazioni rilevanti per il monitoraggio di routine di attecchimento e informazioni prognostiche in pratica clinica. Tentativi di salvataggio la funzione dell'innesto sono limitati dal rischio di sviluppare la malattia dell'innesto - contro - ospite e possono essere guidati da monitoraggio seriale attecchimento. Infine, questo metodo può anche fornire una base utile per aree di ricerca è impegnate a migliorare la cura dei pazienti con emoglobinopatie, in particolare quelli affetti da malattia acuta dell'innesto - contro - ospite e malattia autoimmune.
Gli autori non hanno nulla a rivelare.
Questo lavoro è stato supportato dal Kinderkrebshilfe Regenbogen Südtirol.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Ficoll-Paque | GE Healthcare | GE17-1440-02 | Remove RBC |
50 mL conical tubes | Falcon | 14-432-22 | Sample preparation |
12 x 75 mm flow tubes | Falcon | 352002 | FACS sorting |
Phosphate buffered saline | Gibco | 10010023 | PBS |
Fetal calf serum | Invitrogen Inc. | 16000-044 | FCS (heat-inactivated) |
CD34 APC | BD Bioscience | 561209 | FACS-Ab |
CD36 FITC | BD Bioscience | 555454 | FACS-Ab |
CD45 V450 | BD Bioscience | 642275 | FACS-Ab |
Trypan blue | Gibco | 15250061 | |
Hemocytometer | Invitrogen Inc. | C10227 | Automatic cell counting |
Hank’s Balanced Salt Solution | Gibco | 14025092 | Suspension buffer in FACS analysis |
HEPES | Gibco | 15630080 | Component of suspension buffer |
FcR | BD Bioscience | 564220 | Block FCR |
FACS Aria I | BD Bioscience | 23-11539-00 | FACS Sorter |
Recombinant human erythropoietin | Affimetrix eBioscience | 14-8992-80 | EPO |
Isocove’s Modified Dulbecco’s Medium | Gibco | 12440053 | IMDM |
L-Glutamine | Invitrogen | 25030-081 | Component of Culture Medium |
CD34+ magnetic beads | Milteny Biotech | 130-046-702 | CD34+ purification |
Recombinant human G-CSF | Gibco | PHC2031 | CFU-Assay |
Recombinant human SCF | Gibco | CTP2113 | CFU-Assay |
Recombinant human GM-CSF | Gibco | PHC2015 | CFU-Assay |
Recombinant human IL-3 | BD Bioscience | 554604 | CFU-Assay |
Recombinant human IL-6 | BD Bioscience | 550071 | CFU-Assay |
Methocult H4434 Medium | Stemcell Technologies | 4444 | CFU-Assay |
QiAmp DNA Blood extraction kit | Qiagen | 51306 | DNA Isolation |
Nanodrop ND-1000 spectra photometer | Thermo Scientific | ND 1000 | DNA Quantification |
DNAase free H2O | Thermo Scientific | FEREN0521 | DNA Preparation |
AmplTaq Gold DNA Polymerase | Applied Bioscience | N8080240 | PCR |
Eppendorf mastercycler gradient | Eppendorf | 6321000019 | PCR |
Hi-Di Formamid | Applied Bioscience | 4311320 | PCR |
GeneScan 500 ROX Size Standard | Applied Bioscience | 4310361 | PCR |
3130 Genetic Analyzer | Applied Bioscience | 313001R | PCR |
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