Method Article
Described herein is a protocol to isolate and analyze the infiltrating leukocytes of tissues at the maternal-fetal interface (uterus, decidua, and placenta) of mice. This protocol maintains the integrity of most cell surface markers and yields enough viable cells for downstream applications including flow cytometry analysis.
妊娠中の免疫寛容は、母親の免疫系が発達中の胎児を受け入れ、育成するために、特徴的な変化を受けることが必要です。この公差は、性交中に開始受精および注入中に設立され、妊娠中を通して維持されています。母体·胎児の寛容の活性細胞および分子メディエーターは、胎盤と子宮と脱落膜組織を含む母体胎児のインターフェイスとして知られている胎児と母体組織との接触部位に濃縮されています。このインタフェースは、間質細胞および浸潤白血球で構成され、その豊かさと表現型の特徴は、妊娠の経過とともに変化します。母体胎児のインターフェイスにおける浸潤白血球は、一緒に妊娠を維持局所微小環境を作成し、好中球、マクロファージ、樹状細胞、肥満細胞、T細胞、B細胞、NK細胞およびNKT細胞を含みます。これらの細胞間の不均衡、または任意inappropそれらの表現型でriate変化は、妊娠中の病気のメカニズムと考えられています。したがって、母体胎児のインターフェイスに侵入白血球の研究は、妊娠関連の合併症を引き起こす免疫機構を解明するために不可欠です。本明細書に記載の母体胎児の界面でのマウス組織から浸潤白血球を分離するために、タンパク質分解およびコラーゲン分解酵素カクテルと強固な酵素分解に続いて穏やかな機械的解離の組み合わせを使用するプロトコルです。このプロトコルは、十分に保存された抗原性および機能的特性を有する生存可能な白血球(> 70%)の高い数の分離を可能にします。単離された白血球は、その後、免疫表現型、細胞選別、イメージング、免疫ブロット法、mRNA発現、細胞培養物、およびこのような混合白血球反応、細胞増殖、または細胞傷害性アッセイなどのインビトロの機能的アッセイを含むいくつかの技術によって分析することができます。
妊娠中の免疫寛容は、独特の変化が母親の免疫システム内で発生する期間です。これらの変更は、母親が胎児、半同種移植片1を許容することができます。胎児が父親の主要組織適合遺伝子複合体(MHC)は2抗原発現、および胎児細胞が母体循環3において見出されています。しかし、胎児は4,5を拒否されていません。この謎は完全には理解されていません。
最新の仮説は、母体·胎児寛容は性交と受精6,7中に作成され、満期妊娠8-10を維持するために維持されていることを述べています。この母体·胎児寛容の内訳は、妊娠10〜16の初期および後期の段階で病気のメカニズムを考えられています。母体胎児の耐性は、Mac、T細胞(調節性T細胞、Th1細胞、Th2細胞、およびTh17細胞)を含む様々な白血球サブ集団の参加を含みますrophages、好中球、マスト細胞、NK細胞、及びNKT細胞、樹状細胞、及びB細胞、妊娠15,17-19を通して密度および局在のその変化。母親の免疫系が胎児性抗原20,21と相互作用する解剖学的部位-母体·胎児許容範囲は、母体·胎児の界面20で濃縮されています。
胎児の絨毛外栄養膜細胞が子宮粘膜22-24に侵入したときに母体胎児のインターフェイスは、胎盤形成中に作成されています。このインタフェースの胎児側には、胎児の周囲の膜は、胎盤内で特殊な上皮表面を作成し、合胞体栄養細胞が母体血22との直接接触を介して栄養交換を制御します。インターフェイスの母体側では、脱落膜は、マウスですべての脱落膜細胞の50%〜30%を占めて白血球の異種のプールを募集しています。 maternへの参加に加えて、アル免疫寛容、これらの細胞は、妊娠中の異なるプロセス、 例えば 、感染症、受精から生殖器官の保護、胚移植の7,25、脱落膜血管新生26、血管リモデリング24,27、栄養膜浸潤28、胎盤に重要な貢献者であります開発24,25、および、最終的には、分娩15,17。したがって、母体·胎児寛容に関与する白血球の研究は、妊娠関連の合併症の病因を解明するために不可欠です。
免疫組織化学および免疫蛍光法の使用は、直接可視化および子宮、脱落膜、または胎盤白血球29,30のローカリゼーションのためのデータを生成しているが、さらに、これらの組織31,32のそれぞれに白血球の特定のサブセットを明らかにしたフローサイトメトリー分析。さらに、フローサイトメトリー母校の密度および割合を決定するために使用されていますNAL-胎児のインターフェイス白血球33と外および細胞内タンパク質8-10,34の発現レベル。母体胎児の界面での白血球のフローサイトメトリー分析は、単一細胞懸濁液を必要とします。脱落膜、子宮、胎盤組織から浸潤白血球を単離するために、組織解離の二つの方法が使用されてきた:機械的および酵素。両方の方法は、これらの組織の細胞外マトリックス(ECM)の浸潤白血球の分離を可能にします。それはより少ないせん断力関連の損傷35と白血球のより高い収率を可能にするような酵素組織解離は、機械的組織解離よりも優れています。その結果、機械的な組織解離は、サンプルの変動性と不均一性を高めることができるプールの組織36を必要とします。しかし、機械的解離は、目的の抗原を酵素的解離または時によって変更することができるときに選択することができる細胞の機能興味のあるのは、( 例えば 、NK細胞の細胞傷害性)を保持する必要がある35。
ECMを分解する特定の酵素を用いたタンパク質分解の使用は、機械的解離で観察された低い収率を排除します。いくつかの研究は、37 32コラゲナーゼ、トリプシンの使用を報告している、DNアーゼ31は、38ディスパーゼ、および種々の酵素32,39の商業カクテル。しかし、自然と異なる酵素の濃度と消化の期間は、細心の注意を払って定義され、免疫表現するために必要な細胞表面抗原エピトープの完全性の維持を確実にするために検証する必要があります。さまざまな表面構造は、多数のモノクローナル抗体によって認識される白血球の表面エピトープを除去するための悪名高いされ、トリプシンなどのいくつかの酵素を用いて、異なる酵素による破壊に差次受けやすいです。
本明細書の導入proteolytを用いる方法でありますICおよびコラーゲン分解酵素カクテルは、のAccutaseと呼ばれます。この酵素溶液は、母体胎児の界面でのマウス組織を解離まだ効率的ながら十分に穏やかであり、解離反応を停止し、他の解離試薬または血清の添加を必要としません。また、解離の時間を検証する必要があるが、それは上記の酵素40,41よりも堅牢で、供給として使用する準備ができていると。
組織の脱凝集の両方のタイプの組合せの利用は、得られた細胞の質および量を改善します。このように、いくつかの研究は、満足のいく結果31,32,37に機械的および酵素的解離の併用を実装しています。本明細書に記載されるプロトコルが確立され、我々の研究室で確認されました。それは強固な酵素分解に続いて穏やかな機械的解離の組み合わせを使用しています。このプロトコルは、の単離およびさらなる研究を可能にします母体·胎児の界面でのマウス組織における浸潤白血球(子宮、脱落膜、および胎盤)。フローサイトメトリー分析によって示されるように、以下のプロトコルは、細胞表面マーカー及び収率下流アプリケーションのための十分な生存可能な細胞の完全性を維持します。最後に、このプロトコルは、母体·胎児のインターフェイスを構成する種々のマウス組織の分析と比較のための細胞調製物の整合性を維持します。
このプロトコルに記載されたサンプルを使用して作業する前に、動物の倫理的な承認は、現地研究倫理委員会及び治験審査委員会によって与えられなければなりません。このプロトコルで述べたように、動物の血液、細胞、または危険な薬剤で作業している場合は、適切なバイオセーフティと実験室の安全行動に従わなければなりません。
1.マウスの取扱い及び組織収集
2.子宮、脱落膜、および胎盤組織解離
修正可能細胞3.生存率染色
4.免疫表現
修理不可能細胞5.生存率染色
6。細胞培養
7.磁気細胞ソーティング
母体·胎児のインターフェイスからのマウスの組織の切開は、 図1に示されています。この手順は、移植部位( 図1D)を含む、腹腔( 図1A、B)、子宮角( 図1C)を開くと、子宮組織の集合( 図1E)、胎盤( 図1F)、および脱落膜組織16.5で( 図1G)が DPC。 図2は、単離されたマクロファージの形態を示している(F4 / 80 +)、磁気細胞選別を使用して16.5 DPCにおける脱落膜および子宮組織から採取しました。単離されたマクロファージは、サイトカイン(データは示さず)を放出する能力を維持します。脱落膜、子宮、胎盤から単離された生存細胞の収量は、 図3に示し、細胞生存率は全ての組織において70%以上である。 図4は、polymorphonucleを分析するためのゲーティング戦略を示しています T細胞(CD45 + CD3 +)、好中球(CD45 + Ly6G +)、マクロファージ(CD45 + F4 / 80 +)、樹状細胞(CD45 +のCD11c +)を、およびNK細胞(CD45を含むシングレットおよび生存率ゲート内のARと単核白血球、 + 16.5 DPCにおけるCD49b +)。共発現のCD11cマクロファージの割合が高い。5図は 16.5 DPCにおける好中球、マクロファージ、およびT細胞脱落膜、子宮内、および胎盤組織を示している。6図は 、一重および生存率ゲート内のリンパ球を分析するなどのためのゲーティング戦略を示していますT細胞(CD45 + CD3 +)および16.5 DPCにおけるB細胞(CD45 + B220 +)。 T細胞は、CD4 +およびCD8 + T細胞を含みます。母体胎児のインターフェイスにおけるマウスの組織はまた、高い割合のCD3 + CD4-CD8-(ガンマ-デルタT細胞)が挙げられる。 図7は、脱落膜、子宮内のT細胞およびB細胞を示し 、そして16.5 DPCにおける胎盤組織。
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図1.組織切開。B6マウスで16.5 DPCにおける(A)子宮角。子宮角を腸間膜および排水容器に取り付けられています。 (B)子宮角が腸間膜から解剖し、まだ子宮頸部に取り付けられました。移植部位と子宮頸部を含む(C)子宮角。 (D)移植部位の解剖。移植部位からの子宮組織の(E)解剖。移植部位から胎盤および脱落膜の(F)分離。脱落膜の(G)剥離(白灰色の層)胎盤から。 この図の拡大版を表示するには、こちらをクリックしてください。
図2.マクロファージは脱落膜および子宮組織から単離された。マクロファージ(F4 / 80 +細胞)、磁気細胞選別を使用して16.5 DPCにおける脱落膜および子宮組織から単離されました。 20X倍率。 この図の拡大版を表示するには、こちらをクリックしてください。
脱落膜、子宮、胎盤組織から単離された単離された細胞の生存率を図3。生存細胞(矢印で表さDAPI-細胞)。 この図の拡大版を表示するには、こちらをクリックしてください。
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多形と単核白血球図4.ゲーティング戦略。総白血球集団はシングレット及び生存率ゲート内にゲートされました。 T細胞(CD45 + CD3 +)、マクロファージ(CD45 + F4 / 80 +)、好中球(CD45 + Ly6G +)、樹状細胞(CD45 +のCD11c +)を、およびNK細胞(CD45 + CD49b +)は、(総白血球ゲート内にゲートしましたCD45 +)。 この図の拡大版を表示するには、こちらをクリックしてください。
母体·胎児の界面でのマウスの組織図5.好中球、マクロファージ、およびT細胞。好中球(CD45 + Ly6G +)、マクロファージ(CD45 + F4 / 80 +)、およびT細胞(CD45 + CD3 +)は、生存能力の範囲内ゲートしましたおよび単離された脱落膜、子宮、および胎盤細胞における全白血球(CD45 +)のゲート。TPS://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/52866/52866fig5highres.jpg「ターゲット= "_空白">この図の拡大版を表示するには、こちらをクリックしてください。
図6.リンパ球のためのゲーティング戦略。単核細胞は、一重および生存率ゲート内にゲートしました。 T細胞(CD3 +)およびB細胞(B220 +は)生存ゲート内にゲートしました。 CD4 +およびCD8 + T細胞は、T細胞ゲート(CD3 +)内にゲートした。 この図の拡大版を表示するには、こちらをクリックしてください。
母体·胎児の界面でのマウスの組織図7.リンパ球亜集団。T細胞(CD3 +)およびB細胞(B220 +)は、単離された脱落膜、子宮、および胎盤細胞における生存率ゲート内にゲートしました。 CD4 +およびCD8 + T細胞は、T細胞ゲート(CD3 +)内にゲートした。 この図の拡大版を表示するには、こちらをクリックしてください。
細胞マーカー | 蛍光色素 | クローン | 会社 | カタログ番号 |
LIVE / DEAD | DAPI | - | ライフテクノロジーズ | L23105 |
CD45 | V450 | 30-F11 | BD Biosciences社 | 560501 |
CD3 | FITC | 145-2C11 | BD Biosciences社 | 553062 |
CD4 | APC | RM4-5 | BD Biosciences社 | 553051 |
CD8 | PE-CF594 | 53-6.7 | BD Biosciences社 | 562283 |
B220 | APC-Cy7を | RA3-6B2 | BD Biosciences社 | 552094 |
F4 / 80 | PE | BM8 | eBiosciences | 12-4801-82 |
Ly6G | APC-Cy7を | 1A8 | BD Biosciences社 | 560600 |
CD49b | APC | DX5 | BD Biosciences社 | 560628 |
のCD11c | PE-Cy7の | HL3 | BD Biosciences社 | 558079 |
白血球サブセットの免疫表現のために利用する抗体の表1のリスト
母体·胎児の界面に浸潤白血球の豊かさと表現型の特徴を記録する一貫性のあるデータの収集は、妊娠関連の合併症の病因を理解するために不可欠です。いくつかの技術は、妊娠31,38,39,43-46を通して母体胎児の界面でのマウス組織からの白血球浸潤の単離を容易にすることが記載されています。しかし、それぞれの技術は、異なる別の酵素を使用するか、またはそれらの組み合わせを酵素、異なる解離時間を必要とする、最も重要なのは、常に単離された細胞の生存率を指定していない、組織の量を指定し、しません。本明細書に説明されたプロトコルは、高い生存率母体·胎児の界面でのマウス組織から浸潤白血球の単離を可能にし、検証に市販の試薬、バッファの準備、組織量、およびインキュベーション時間についての詳細な情報を提供します研究室。
白血球の単離プロセスの最も重要なステップの一つは、組織の解離です。このステップは、機械的な均質化および/ または表現型の特徴47で使用される細胞外タンパク質の完全性を変化させることができる酵素反応を伴います。本明細書に記載されるプロトコルは、胎盤およびマウスの脱落膜および子宮組織から単離された白血球中の細胞外マーカーの整合性を保持するために、穏やかな機械的および酵素組織解離技術の使用を組み合わせた新しいアプローチを提供しています。
単一の酵素と異なる酵素の組み合わせは、母体胎児の界面31,32,39,44でネズミ組織から浸潤白血球を単離するために使用されてきました。多くの場合、実験室で手で特定の濃度に調製され、これらの酵素は、人間のエラーを受ける可能性があります。ここで、代わりに、すぐに使用できる精製されたコラゲナーゼ/ニュートラルPROTカクテルを緩和、のAccutaseは、実験室で実施されています。市販の酵素製剤としては、細胞培養物48で信頼性のある結果を提供することが示されています。この酵素溶液は、効果的に表面抗原48を失うことなく、最も重要なことは、こするとせずに培養プレートからマクロファージをデタッチすることが知られています。この調製された酵素は、それらのその後の培養47を可能にする、長時間持続残る生存単離された細胞で得られた、ヒトおよび動物の神経系組織の消化を処理するために使用されてきました。また、この酵素液は、中枢神経系組織47から単離された細胞でのCD24抗原性を保持します。リベラーゼ-1、コラゲナーゼと中性プロテアーゼの別のカクテル、どちらのAccutaseもリベラーゼ-1遊離DNAの凝集体を生成するために比較すると、しかし、のAccutaseは組織解離47時のリベラーゼ-1よりも緩やかです。コラゲナーゼ/中性プロテアーゼの共同このプロトコルで使用さcktailもCD44、癌幹細胞表面マーカー49の保存にトリプシンの優位性を実証してきました。この研究室での研究は、一貫してこの酵素溶液は、マウス白血球表面抗原を保持することに注目しました。実際に、有益な違いはマクロファージにおいて、細胞外のマーカーの発現が見出されている(のCD11b + F4 / 80 +細胞)、好中球(のCD11b + Ly6G +細胞)、NKT細胞(CD3 + CD49b +細胞)、T細胞(CD3 +細胞)およびB CD4、CD8、CD69、CD25、CD40L、PD1、CD44、CD62L、およびCTLA4を含む細胞(B220 + CD19 +細胞)、およびサイトカイン放出で。したがって、本明細書に記載の方法は、代表的な結果に示すように、マウスにおける母体胎児の界面での白血球浸潤の免疫表現のために最適です。
この方法の1つの重要な利点は、生存能力ゲート内のいくつかの細胞外および細胞内抗原の同時決意です。ドに最も使用される染料Termineの細胞生存率はヨウ化プロピジウム(PI)です。それだけFITCと組み合わせて使用することができるので、その使用は制限されています。 PIは、適切に青と赤のレーザ50によって励起され、ほとんどの他の蛍光色素から区別することができないからです。解決策は、DAPI 50またはUVレーザーによってではなく、一般的に免疫表現に使用青 と赤のレーザーによって励起される他の染料を使用することです。それは修理不可能細胞または固定可能な細胞のための生存性染料を使用するためのDAPI 50の使用を含むように、このプロトコルは、生細胞の免疫表現を可能にします。
本明細書に記載されたプロトコルの第二の重要な利点は、生細胞の高収率での白血球の単離を可能にすることです。代表的なデータは、単離された細胞の89%〜70%が生存可能であることを示しています。このプロトコルは、母体·胎児の界面でのマウス組織から単離された細胞の機能的特性の研究を可能にしたので、これは非常に重要です。 Fまたは例えば、脱落膜および子宮マクロファージおよび刺激下サイトカイン放出の研究の文化は、この方法を使用して行われています。
1)組織収集は、腹腔を開いた後5から10分以内に行わなければならないし、これらの組織はの生存能力を維持するために氷の上に配置する必要があります:次の要因を考慮すると良好な結果を達成するために、記載されたプロトコルの適用が重要です単離された細胞; 2)機械的な組織の均質化は、微細なチップのはさみを使用して実行する必要があり、より長い期間を生存細胞の収率が低下することが実証されているので、2分を超えることはできません。その活性は、この期間の後に減少するので3)、酵素溶液とのインキュベーションの持続時間は1時間未満でなければなりません。 4)酵素溶液とのインキュベーションの温度は、酵素のこのカクテルの最適な活性を得るために、37℃に維持されなければなりません。 5)細胞ペレットのマニピュレータ渦の使用は、細胞の完全性を損傷する可能性があるためピュレーションは、(単離された細胞が分化していると突然の操作が簡単に自分の生存率を減少させることができる)マイクロピペットを用いて穏やかに行う必要があります。 6)緩衝液および遠心分離温度は、細胞懸濁液と同じ温度に保たれなければなりません。 7)単離された細胞は、免疫表現のために処理されるか、またはそれらの生存率は急激に減少するように、すぐに使用する必要があります。免疫表現を行う際に、図8)、サンプルが最良の結果を得るためにすぐにフローサイトメーターを用いて取得する必要があります。
このプロトコルの制限は、 例えば 、トリプシン、ディスパーゼII、およびコラゲナーゼ同様の機能を持つ他の酵素よりも高価である酵素液のコストです。しかし、この酵素液はオーバーと説明した酵素の上に表示されるという利点が優れています。
免疫表現および細胞培養およびソートの他に、このプロトコルの将来のアプリケーションは、NUですmerous多様。例えば、単離された白血球をインビトロで白血球の機能( 例えば、食作用、細胞毒性、T細胞の増殖および可塑性アッセイなど )、および反応性酸素種の産生をDNAメチル化、標的遺伝子の発現を決定することが可能です母体胎児の界面でのマウスの組織から。実際、母体胎児の界面でのマウス組織における新規および希少白血球の説明を行うこともできます。
著者らは、利害の対立を開示していません。
NGLは、ウェイン州立大学周産期母子でイニシアティブ、周産期や小児保健によってサポートされていました。私たちは感謝して、原稿の彼らの重要な読書のためのモーリーンMcGertyとエイミーE. Furcron(ウェイン州立大学)を認めます。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Magentic Cell Separation | |||
MS Columns | Militenyi Biotec | 130-042-201 | |
Cell Separator | Militenyi Biotec | 130-042-102 | |
30 μm pre-separation filters | Militenyi Biotec | 130-041-407 | |
Multistand | Militenyi Biotec | 130-042-303 | |
15 ml conical tubes | Thermo Fisher | 339650 | |
MACS Buffer | Militenyi Biotec | Laboratory preparation | (0.5% bovine serum albumin, 2mM EDTA and 1x PBS, pH 7.2) |
Reagents | |||
Accutase enzymatic solution | Life Technologies | A11105-01 | |
Anti-mouse CD16/CD32 | BD Biosciences | 533142 | |
Anti-mouse extracellular antibodies | BD Bioscences/eBiosciences | Table 1 | |
Sodium azide | Fisher | S227-500 | |
Bovine serum albumin (BSA) | Sigma-Aldrich | A7906-100G | |
LIVE/DEAD viability dye | Life Technologies | L23105 | |
Fixation buffer solution | BD Biosciences | 558049 | |
FACS Buffer | BD Biosciences | Laboratory preparation | 0.1% BSA, 0.05% sodium azide, 1x PBS, pH 7.4 |
Trypan blue solution 0.4% | BIO-RAD | 145-0013 | |
Fetal bovine serum (FBS) | Life Technologies | 16000-044 | |
Additional Instruments | |||
Incubator with shaker | Thermo Scientific | MaxQ 4450 | |
Flow cytometer | BD LSRFortessa | ||
Centrifuge | Thermo Scientific | Legend LXTR | |
Vacuum system | laboratory constructed | ||
Incubator | Thermo Scientific | Incubator 3307 | |
Water bath | Precision | 51221035 | |
Cell counter | BIO-RAD | TC20 Automated Cell Counter | |
Optical and fluorescence microscopes | Zeiss and Olympus | Zeiss LSM780 and Olympus CKX41 |
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