Method Article
human CD59/intermedilysin cell ablation 도구를 사용하여 신장 대식세포의 재생을 연구하기 위한 신장 대식세포의 선택적 절제에 대한 프로토콜이 여기에 보고되어 있습니다. 이 방법은 신장, 간 및 지방 조직에 있는 다른 세포 집단의 기능 및 재생을 연구하는 데에도 적용할 수 있습니다.
신장 대식세포(RM)는 신장 건강, 면역 감시, 조직 항상성 및 부상에 대한 반응을 조율하는 데 필수적입니다. 이전에 우리는 human CD59 (hCD59)/intermedilysin (ILY) 세포 절제 도구를 사용하여 골수 또는 배아 기원의 RM의 뚜렷한 운명, 역학 및 틈새를 연구했다고 보고했습니다. RM은 난황낭 유래 대식세포, 태아 간 단핵구, 골수 유래 단핵구에서 유래하며, 순환 단핵구의 국소 증식 및 모집을 통해 성인이 되어서도 유지됩니다. 여기에서는 1) 마우스 RM에서 hCD59의 Cre-inducible 발현의 생성 및 특성화, 2) ILY의 정제 및 ILY 활성의 특성화, 3) 복합 마우스에서 RM의 hCD59 발현 유도, 4) ILY 매개 RM 절제 후 재생의 특성화를 포함하여 RM의 재생을 연구하기 위한 선택적 절제에 대한 자세한 프로토콜을 보고합니다. ILY는 복합 마우스에서 RM을 특이적이고 빠르게 고갈시키며, ILY 투여 후 1일 이내에 효율적인 대식세포 절제를 실시합니다. 신장 대식세포 재생은 절제 후 3일째에 시작되어 7일째까지 ~88%의 회복율을 보였습니다. 이 모델은 대식세포 생물학을 연구하기 위한 강력한 도구를 제공하며 신장, 간 및 지방 조직의 다른 세포 집단을 선택적으로 절제하여 이들의 기능과 재생을 조사하는 데 사용할 수 있습니다.
신장 대식세포(RM)는 신장의 항상성을 유지하고, 면역 반응을 조절하며, 손상 후 조직 복구를 촉진하는 필수 면역 세포입니다. 그들은 phagocytosis, 항원 제시, 염증 및 항염증 반응의 오케스트레이션을 포함한 다양한 기능을 수행합니다 1,2,3. 지역 환경에 따라 RM은 전염증성(M1) 또는 항염증성(M2) 표현형으로 분극화될 수 있으며, 이는 부상을 악화시키거나 치유를 촉진할 수 있습니다 4,5,6. RM의 조절 장애는 급성 신장 손상(AKI) 및 만성 신장 질환(CKD)의 발병 및 진행과 관련이 있어 신장 건강 및 병리학에 중요한 역할을 합니다 7,8. RM은 배발생 시 난황낭 유래 대식세포, 태아 간 단핵구, 성인기 골수 유래 단핵구를 포함한 다양한 출처에서 발생합니다. RM은 출생 후 신장 성장과 병행하여 확장 및 성숙하며, 주로 출생 전 태아 간 단핵구에서 유래하며, 성인이 될 때까지 자가 유지는 말초 단핵구에 의해 보충됩니다9. 성인의 경우, 순환하는 단핵구는 항상성 또는 부상 신호에 의해 신장으로 모집되며, 국소 미세환경적 영향에 따라 대식세포로 분화됩니다. RM 유지는 국소 증식과 순환 단핵구 9,10,11,12의 주기적인 보충을 통해 유지됩니다.
우리는 이전에 골수 또는 배아 기원에서 유래한 RM의 뚜렷한 운명, 역학 및 미세환경적 틈새를 조사하기 위한 도구13,14로 human CD59 (hCD59)/intermedilysin (ILY) 세포 절제 시스템의 사용을 입증했습니다9. ILY는 표적 세포막에 공극을 형성하여 몇 초 내에 인간 세포를 선택적으로 용해시킵니다15. 이러한 특이성은 인간 CD59 (hCD59)에 대한 ILY의 독점적인 결합 친화력에서 발생하며, 이 수용체가 결핍된 다른 종의 세포에는 상호 작용이나 용해 효과가 없습니다15. 이 개념을 기반으로 우리는 인터메디신(ILY)14의 적용을 통해 형질전환 마우스 모델에서 인간 CD59 발현 세포의 빠르고 조건적이며 표적화된 절제를 가능하게 하는 도구를 설계했습니다. 이 도구의 사용을 용이하게 하기 위해 인간 CD59의 발현이 Cre 매개 재조합13 후에만 발생하는 플록스된 STOP-CD59 노킨 마우스(ihCD59)를 생성하여 조건부 및 표적 세포 절제 모델을 개발했습니다. 이전에는 신장 대식세포로 정의되는 CD11bintF480hi에서만 발현되는 CX3CR1cre-EFP 유전자가 발견되었습니다9. 따라서 신장 대식세포에서 hCD59를 발현하기 위해 CX3CR1CreER2+/+ lines를 사용하여 ihCD59 마우스와 교차했습니다. 유전자형 ihCD59+/-/CX3CR1CreER+/-9(+/-, +/+ 및 -/-는 각각 동형접합체, 반접합체 및 비캐리어 형질전환 마우스를 나타냄)를 가진 복합 마우스를 성공적으로 생성했습니다. hCD59+/-/CX3CR1CreER+/- 화합물 마우스에 타목시펜 투여 hCD59 발현에 의해 조건부로 표지 및 표시된 RM9. ILY 치료를 통해 RM 틈새가 고갈된 후, 말초 단핵구는 즉시 골수 유래 RM으로 분화되어 앞서9에서 설명한 바와 같이 틈새를 효과적으로 다시 채웠습니다. 이 재생은 CX3CR1/CX3CL1 신호축에 결정적으로 의존했으며, 이는 RM 개체군의 유지 및 복원9 모두에 필수적인 역할을 강조했습니다. 또한, 배아 유래 RM은 뚜렷한 해당작용 능력으로 인해 골수 유래 RM보다 면역 복합체를 제거하는 능력이 더 높고 면역 공격에 더 민감하다는 것을 보여줍니다9.
ILY 투여 후 Cre-inducible hCD59(ihCD59) 매개 신속 세포 절제를 사용하여 RM의 재생을 조사하기 위해 RM의 선택적 절제에 대한 자세한 프로토콜을 제시합니다. ILY 주입은 CX3CR1CreER+/-/ihCD59+/- compound 마우스에서 hCD59를 조건부 및 특이적으로 발현하는 RM의 표적 절제를 유발했습니다. 절제 후 유세포분석을 사용하여 대식세포 역학 변화를 모니터링한 결과 대식세포가 급격히 고갈된 후 RM이 재생되는 것을 발견했습니다. 재조합 ILY는 E. coli BL21(DE3) 세포에서 발현되었으며 니켈-NTA 친화성 크로마토그래피를 사용하여 정제되었습니다. 재조합 ILY의 순도와 기능성은 SDS-PAGE, 분광광도법 및 용혈 분석에 의해 확인되어 특징적인 콜레스테롤 의존성 사이토리신 활성을 입증했습니다. ILY를 사용하여 마우스의 RM을 고갈시켜 ILY 투여 후 1일 이내에 효율적인 대식세포 절제를 달성했습니다. 신장 대식세포 재생은 절제 후 3일째에 시작되어 7일째까지 ~85%의 회복율을 보였습니다. 데이터는 재생이 주로 단핵구 모집에 의해 주도된다는 것을 시사합니다. 이 모델은 대식세포 생물학을 연구하기 위한 강력한 도구를 제공하며 신장 질환에서 대식세포 개체군의 표적 조작을 위한 치료 잠재력을 가지고 있습니다. ihCD59/ILY 세포 절제 도구는 신장, 간, 지방 조직 및 기타 장기의 세포 기능 및 재생을 연구하는 데 사용할 수 있습니다.
동물 연구 프로토콜은 Tulane University School of Medicine의 IACUC(Institutional Animal Care and Use Committee)의 승인을 받았습니다(프로토콜 번호 1482). 생후 10-12주, 체중 25-30g의 실험용 마우스 Cx3cr1CreER+/+ 및 ihCD59+/+는 대학의 동물 시설에서 특정 병원체가 없는(SPF) 조건에서 사육되었습니다. 신장 격리와 관련된 모든 절차는 무균 환경에서 진행되었으며, 연구원들은 오염을 방지하기 위해 장갑과 안면 마스크를 착용했습니다. 연구에 사용된 시약 및 장비에 대한 자세한 내용은 재료 표에서 확인할 수 있습니다.
1. 동물 준비
2. ILY 생산 (14,15에서 파생)
3. SDS-PAGE 전기영동에 의한 ILY 특성화
4. ILY 활성에 대한 용혈 분석
5. 인간 적혈구(RBC)의 준비
6. 타목시펜 처리, RM 고갈 및 재생
7. 쥐 안락사
8. 신장 소화
9. 밀도 구배 원심 분리
10. 유세포 분석 염색, 획득
His-Tag 재조합 ILY의 정제는앞서 14에서 설명한 것과 동일한 프로토콜을 따랐습니다. ILY는 E. coli BL21(DE3) 세포에서 성공적으로 발현되었으며, Streptococcus intermedius의 ILY 유전자를 암호화하는 플라스미드로 형질전환되었습니다. IPTG를 유도한 결과, 표적 단백질의 과발현이 명백했습니다. 발현 후, ILY는 니켈-NTA 친화성 크로마토그래피를 사용하여 정제하고, 특정 결합을 위해 C-말단 His-tag를 활용했습니다. ILY(~54kDa)의 순도 및 분자량은 SDS-PAGE 분석으로 확인되었습니다(그림 1A). 단백질 밴드 강도는 ImageJ 소프트웨어를 사용하여 밀도 측정으로 정량화되었으며, 단백질 농도는 분광 광도계 분석으로 추가로 검증되어 최종 농도는 1.27mg/mL였습니다. 정제된 ILY의 생물학적 활성은 콜레스테롤 의존성 사이토리신을 평가하기 위한 표준 분석법인 인간 적혈구(RBC)를 사용한 용혈 분석을 사용하여 평가되었습니다. 이 분석은 용량 의존적 용혈 활성을 입증하여 재조합 단백질의 기능적 무결성을 확인했습니다. 완전한 용혈은 양성 대조군(물)으로 이루어졌지만, 음성 대조군(BPS 완충액)에서는 용혈이 발생하지 않았습니다. 정제된 ILY는 7.24ng/mL의 농도에서 hRBC의 50% 용해가 관찰되고 650ng/mL에서 거의 완전한 용혈(99.62%)이 관찰되는 등 강력한 용혈 활성을 나타냈습니다(그림 1B). 이러한 발견은 재조합 ILY가 콜레스테롤 의존성 사이톨리신의 특성과 일치하는 특징적인 기공 형성 활성을 유지한다는 것을 확인합니다. ILY의 성공적인 발현 및 정제는 매우 순수한 재조합 단백질을 생성했으며, 용혈 활성은 기능적 세포 분해 특성의 적절한 접힘 및 보존을 확인했습니다.
RM은 병리학적 상태에 매우 취약하며 치료 전략을 발전시키는 데 핵심이 될 수 있으므로 틈새 고갈 후 RM이 어떻게 보충되는지에 대한 철저한 이해가 중요합니다18. 신장 대식세포 틈새를 고갈시키고 조작하기 위해 ILY와 인간 CD59(hCD59) 간의 특이적 상호작용을 표적으로 삼았으며, 이는 마우스에서 hCD59 발현 세포의 선택적 절제를 촉진합니다13. 다양한 Cre-driver line과 교차된 유도성 hCD59 발현 마우스에 ILY를 투여하면 off-target effect 없이 면역 및 상피 세포를 빠르고 정확하게 절제할 수 있습니다.13. RMs의 선택적인 고갈을 달성하기 위하여는, 우리는 타목시펜 감응작용 후에 ILI 15 일 안으로 투여했다 CX3CR1CreER+/-/ihCD59+/- 마우스. 이 시점은 두 가지 중요한 이유 때문에 선택되었습니다. 첫째, 15일째까지 이 마우스의 뇌와 신장에 있는 거의 모든 CX3CR1+ 세포는 hCD59를 계속 발현하는 반면, 혈액, 비장, 폐, 골수 및 간에서는 hCD59 발현이 최소화되거나 아예 없습니다. 둘째, ILY(54kDa)의 크기가 크기 때문에 혈액뇌장벽을 통과할 수 없어 hCD59 발현 미세아교세포가 영향을 받지 않습니다9. 이를 검증하기 위해 타목시펜 치료 15일 후 여러 장기에 걸쳐 hCD59 표지 CD11b+CX3CR1+ 대식세포를 정량화했습니다. 신장과 뇌에서 hCD59+ 대식세포의 안정적인 유지(~90%)가 관찰된 반면, 다른 조직에서는 발현이 5%≤ 관찰되었습니다. ILY 투여 후, 우리는 미세아교세포의 고갈을 감지할 수 없이 신장 대식세포의 완전하고 선택적으로 고갈을 달성했으며, ILY가 혈액-뇌 장벽을 관통하지 않음을 확인했습니다(보충 그림 2A - B). CD59 발현의 안정성과 신장 상주 대식세포(KRM) 재증식의 역학을 확인하기 위해 타목시펜 유도 후 15일 및 30일에 KRM에서 hCD59 발현을 평가했습니다. 유세포 분석 결과 hCD59 발현이 시간이 지남에 따라 안정적으로 유지되는 것으로 확인되었습니다(보충 그림 2C). 또한 잠재적인 Cre-independent leakness를 평가하기 위해 CX3CR1CreER+/-/ihCD59+/- 모델, 우리는 차량 처리(옥수수 기름) 마우스에서 hCD59 발현을 평가했습니다. 이 마우스는 무시할 수 있는 CD11bintF480hihCD59+(0.93%) CD11b+CX3CR1+hCD59+ 개체군(1.8%)을 보였으며, 대조적으로, 타목시펜을 투여한 마우스는 두 개체군 모두에서 현저한 증가(각각 87% 및 81%)를 보였으며, 최소한의 기저 누출(보충 그림 2D). 이러한 결과는 유도 가능한 시스템의 특이성을 검증하고 향후 연구에서 차량 처리 제어의 사용을 뒷받침합니다. (보충 그림 2D). 에 표시된 바와 같이 그림 2A - 비, RM 고갈은 ILY 투여 후 하루 이내에 효율적으로 달성되었습니다. CX3CR1CreER+/-/ihCD59+/- 대조군 마우스에서는 고갈이 발생하지 않았지만 (CX3CR1CreER+/-/ihCD59-/-). 주사 3일 후, RM 개체군이 회복되기 시작하여 원래 수준의 약 50%에 도달했습니다. 7일째에는 거의 88%(그림 2B - 씨). 다음으로, 단핵구에서 유래할 수 있는 재생된 RM의 기원을 조사했습니다, in situ 잔류 대식세포의 증식 또는 조합. 새로 생성된 RM의 ~5%만이 hCD59를 발현했으며, 이는 다음을 시사합니다. in situ 증식은 재개체군에 최소한의 역할을 하며 대다수는 단핵구 모집(그림 2D). 이러한 결과는 이전 관찰 결과와 일치합니다9 RM 재생의 기저에 있는 메커니즘에 대한 귀중한 통찰력을 제공하여 대식세포 틈새 고갈 후 단핵구 유래 보충의 우세를 강조합니다. 이 연구에서 제시된 대표적인 데이터는 이전에 보고된 결과와 일치합니다9 .
그림 1: 재조합 ILY 단백질의 SDS-PAGE 및 용혈 분석. (A) SDS-PAGE 겔 이미지는 정제된 재조합 인터메디신(ILY) 단백질을 보여줍니다. 54kDa의 예상 분자량에서 단일 띠를 볼 수 있어 ILY의 성공적인 발현 및 정제를 확인할 수 있습니다. 단백질의 순도는 명백하며, 주요 오염 띠는 관찰되지 않았습니다. 분자량 마커(ladder)가 참조용으로 포함되어 있으며, 이는 알려진 분자량에 대한 ILY 단백질의 올바른 위치를 보여줍니다. (B) 이 그래프는 hRBC에서 정제된 ILY의 용량 의존적 용혈 활성을 나타냅니다. 세포 용해 비율은 ILY 농도 증가에 대해 표시되며, IC50 또는 세포의 50%를 용해하는 데 필요한 농도는 7.224ng/mL로 측정되었습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 2: ILY 주입 후 신장 상주 대식세포(RM)의 절제 및 재생. (A) 신장 조직의 단세포 현탁액에서 CD11b+F4/80^high cell로 정의되는 신장 대식세포(RM)를 식별하는 데 사용되는 게이팅 전략. 초기 게이팅은 파편, 이중선 및 사체 세포를 제외한 다음 CD11b+ 및 F4/80high 세포를 선택했습니다. (B) 기준선(0일차)과 1일차, 3일차, 7일차에 ILY 주입 후 RM(CD11b+F4/80^hi) 집단의 비율을 보여주는 유세포 분석 점도표 분석. (C) ILY(체중 120ng/g)의 정맥 투여(i.v.) 후 다양한 시점(0일, 1일, 3일, 7일)에서 신장당 RM 세포의 비율. Cx3cr1CreER+/-/ihCD59+/- 와 Cx3cr1CreER+/-/ihCD59-/- 마우스 간의 비교(n=3, 2개의 독립 실험, 양방향 ANOVA). (D) ILY 주사 후 0일째에 대조군에서 대조군에서, 7일째에 재생된 RM에서 신장 상주 대식세포에서 인간 CD59(hCD59)의 발현. 유세포 분석 결과 기존 RM 집단에 비해 재생된 RM에서 hCD59 발현이 감소한 것으로 나타났습니다(n = 3, 2개의 독립적인 실험, 쌍을 이루지 않은 t-검정). 데이터는 각 시점에서 그룹당 n=3 마우스로 진행한 두 개의 독립적인 실험을 나타냅니다. 결과는 평균 ± 표준 편차(SD)로 표시되며 *p < 0.05는 통계적 유의성을 나타냅니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
보충 그림 1: pTrcHis-A 박테리아 발현 벡터의 ILY 서열. 벡터에서 ILY의 5' 및 3' 경계 영역 시퀀스는 노란색으로 강조 표시됩니다. 이 그림을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
보충 그림 2: 서로 다른 조직에 걸친 CD11b + CX3CR1 + 세포의 타목시펜 유도 hCD59 발현 및 안정성 및 Cre 매개 재조합 효율의 검증. (A) 타목시펜 유도 후 15일 후 여러 장기에 걸친 hCD59 표지 CD11b+CX3CR1+ 대식세포의 유세포 분석 분석에서 신장 및 뇌에서 hCD59+ 대식세포의 안정적인 유지(~90%)를 보인 반면, 다른 조직에서는 발현이 5%≤. (B) 1일째 ILY 투여 후 미세아교세포는 영향을 받지 않았으며, ILY가 혈액뇌장벽을 통과하지 않음을 확인했다. (C) 타목시펜 유도 후 15일 및 30일에서 신장 상주 대식세포(KRM)에서 hCD59 발현의 안정성, 유세포 분석으로 평가. (D) CX3CR1CreER+/-/ihCD59+/- 마우스의 CRE 독립적 누출 평가. 비히클 처리(VC = 옥수수 오일) 마우스는 무시할 수 있는 CD11bintF480hihCD59+(0.93%) CD11b+CX3CR1+hCD59+ 개체군(1.8%)을 보인 반면, 타목시펜 처리한 마우스는 87%와 81%의 현저한 증가를 보였으며, 이는 타목시펜에 의해 유도된 효율적인 Cre 매개 재조합을 확인했다. 이 그림을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
본 연구에서 His-tagged 재조합 ILY의 성공적인 발현, 정제 및 기능적 검증은 잘 확립된 프로토콜15을 따랐다. 그러나 이 과정에는 높은 단백질 수율, 순도 및 생물학적 활성을 보장하는 몇 가지 중요한 단계가 포함되었습니다. E. coli BL21(DE3) 세포의 IPTG 유도는 봉입체 형성을 최소화하면서 단백질 발현 수준의 균형을 맞추기 위해 최적화되었습니다. 이 프로토콜의 견고함에도 불구하고 수율과 기능을 극대화하기 위해 특정 수정 및 문제 해결 단계가 필요했습니다. 한 가지 주요 수정 사항은 IPTG 농도 및 유도 온도를 최적화하는 것인데, 이는 더 높은 온도에서 과도한 발현으로 인해 불용성 응집체가 생성되었기 때문입니다. 37°C에서 IPTG가 0.2mM에서 0.5mM로 단계적으로 증가하면 용해도가 크게 향상되었습니다. 또한, 정제 과정에서 세척 완충액의 이미다졸 농도를 신중하게 조정하여 비특이적 단백질 결합을 최소화하면서 효율적인 용리를 유지했습니다.
이 원고에서는 ILY-hCD59 시스템을 사용하여 신장 대식세포(RM)의 선택적 절제 및 후속 재생을 위한 매우 구체적인 프로토콜에 대해 설명합니다. 이 접근법은 대식세포 생물학 및 재생을 연구하는 데 있어 특이성이 부족하거나 표적을 벗어난 효과를 유발하는 기존 절제 기법에 비해 고유한 이점을 제공합니다. 이 연구는 신장 항상성, 면역 조절 및 조직 복구에서 RM의 역할을 해부하기 위한 정확한 방법의 중요성을 강조합니다. RM은 신장 기능을 유지하고 면역 반응, 조직 복구 및 섬유증에 영향을 미치는 데 중요한 역할을 합니다. RM 조절 장애는 만성 염증 및 재생 장애를 포함한 여러 신장 병리학과 관련이 있습니다 11,17,18. 클로드로네이트 리포좀(clodronate liposome), 디프테리아 독소 수용체(diphtheria toxin receptor, DTR) 시스템 또는 유전자 녹아웃(genetic knockout)과 같은 대식세포 고갈에 대한 현재의 접근법은 특이성 부족, off-target 효과 또는 느린 세포사멸 유도와 같은 한계로 어려움을 겪는 경우가 많습니다19. 이러한 한계는 대식세포 재생 역학을 연구하는 능력을 복잡하게 만듭니다. 이와 대조적으로, ILY-hCD59 시스템은 hCD59 발현 CX3CR1+ RM의 빠르고 매우 특이적인 절제를 제공하여 신장 내 대식세포 틈새 재생을 연구할 수 있는 강력한 플랫폼을 제공합니다. 중요한 것은 이전 연구에서 ILY-hCD59 상호 작용이 hCD59 발현이 결핍된 조직에서 off-target 효과를 생성하지 않는다는 것을 입증하여 이 프로토콜의 특이성과 재현성을 보장한다는 것입니다13,14. 주목할 만한 것은, 건강한 쥐 신장에 대한 이전 연구에서는 RM의 두 가지 주요 하위 집합, 즉 Ccr2+RM과 Cd63+RM20의 두 가지 주요 하위 집합이 있음을 보여주었습니다. 향후 연구에서 타목시펜 처리된 CX3CR1CreER+/-/ihCD59+/-에서 ILI가 이 두 집단을 어떻게 효율적으로 제거하는지 결정하는 것은 흥미로울 것입니다.
대식세포 고갈을 넘어, 이 시스템은 대식세포와 다른 신장 세포 유형 간의 상호 작용을 연구하기 위한 다재다능한 도구를 제공합니다. 예를 들어, 세뇨관 상피 세포(TEX)는 손상 후 생존과 복구를 위해 대식세포 유래 신호에 의존합니다21. RM을 고갈시키고 재생하는 능력은 대식세포-TEC 크로스토크가 TEC 증식, 복구 및 전반적인 신장 기능에 어떤 영향을 미치는지 조사할 수 있는 독특한 기회를 제공합니다22. 또한, 이 프로토콜은 섬유증 조절에서 RM의 역할을 탐구하는 데 사용할 수 있으며, 여기서 전염증성 대식세포는 섬유형성에 기여하고 회복성 대식세포는 섬유증 해결을 지원합니다23. 이러한 연구에서 얻은 통찰력은 만성 신장 질환에서 섬유증을 조절하는 것을 목표로 하는 대식세포 표적 치료법의 개발을 안내할 수 있습니다. 이 방법의 의미는 대식세포 생물학을 넘어 내피 세포 및 주피 세포를 포함한 다른 신장 세포 유형과의 RM 상호 작용 조사를 용이하게 하기 때문에 확장됩니다. 이 세포는 혈관 무결성을 유지하고 염증을 조절하는 데 중요합니다24. ILY-hCD59 시스템은 RM 고갈과 재생이 신장 혈관 건강과 전반적인 신장 기능에 어떤 영향을 미치는지 연구할 수 있는 플랫폼을 제공하여 신장 질환에서 대식세포 활성의 광범위한 영향을 엿볼 수 있는 창을 제공합니다.
ILY 기반 공핍 기술은 높은 특이성을 제공하지만 고유한 한계가 있습니다. 이 방법은 hCD59 발현에 의존하여 인간화 CD59를 발현하는 형질전환 모델에 대한 적용을 제한하고 비형질전환 마우스에 대한 일반화 가능성을 제한합니다. 또한, 입증된 바와 같이, ILY는 CX3CR1CreER+/-/ihCD59+/- (보충 그림 1B)에서 미세아교세포를 고갈시키지 않으며, ILY/hCD59 절제 도구는 미세아교세포 집단의 특정 조작에 사용할 수 없습니다. 또한, ILY는 hCD59+ 대식세포를 선택적으로 고갈시키지만, 신장 내의 뚜렷한 대식세포 하위 집합을 구별하지 않습니다.
ILY-hCD59 플랫폼은 신장에서의 유용성 외에도 다른 세포 유형의 재생 능력을 연구하는 데 광범위하게 적용할 수 있는 것으로 입증되었습니다. 예를 들어, 이 시스템은 담관 세포를 제거하는 데 사용되어 담관 재생에 대한 조사를 가능하게 하고, 지방 세포를 표적으로 하며, 지방 세포 매개 간 손상에 대한 연구를 촉진합니다25,26. 또한, 신장 삽입된 세포를 절제하는 데 사용되어 삽입된 세포 재생에 대한 연구를 촉진합니다27. 이러한 응용 분야는 여러 장기 시스템에 걸쳐 세포 재생 및 조직 복구에 대한 이해를 발전시키는 데 있어 ILY-hCD59 시스템의 다양성을 강조합니다. 요약하면, ILY-hCD59 시스템은 대식세포 절제 프로토콜의 상당한 발전을 나타냅니다. 특이성, off-target 효과의 부재 및 RM 재생에 대한 자세한 연구를 용이하게 하는 능력은 신장 건강 및 질병에서 대식세포 생물학을 연구하기 위한 강력한 플랫폼을 제공합니다. 또한, 이 프로토콜에서 얻은 통찰력은 대식세포 기능에 대한 이해를 증진시킬 뿐만 아니라 신장 질환, 섬유증 및 다양한 조직 유형에서 세포 복구의 역학에 대한 치료 전략을 알려줄 것입니다.
저자들은 이 원고에 보고된 연구에 영향을 미칠 수 있는 경쟁적인 재정적 이해관계나 개인적 관계가 없음을 선언합니다. 재정적, 비재무적, 전문적 또는 개인적 제휴를 포함한 어떠한 이해 상충도 연구의 설계, 수행, 해석 또는 발표에 영향을 미치지 않았습니다.
우리는 이 연구에 사용된 프로토콜의 개발 및 개선에 기여한 Qin Lab의 전현직 구성원 모두에게 감사를 표합니다. 또한 이 연구에 중요한 역할을 한 재조합 ILY 플라스미드를 아낌없이 제공한 오클라호마 대학 보건 과학 센터의 R. K. Tweten 박사 그룹에도 감사드립니다. 이 연구는 NIH 5 P51OD011104-58, R01DK129881(X.Q.) 및 R21OD024931(X.Q.) 보조금을 통해 미국 국립보건원(NIH)의 지원을 받았습니다.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
0.45 µm syringe filter | Millipore | SLHVR33RS | |
4-15% TGX Stain-Free Protein Gels | Bio-Rad | 4568084 | |
6X Loading buffer | Fisher | 50-103-6570 | |
70% Ethanol | WWR Life Science | 64-17-5 | |
ACK (Ammonium-Chloride-Potassium) Lysing Buffer | Gibco | A1049201 | |
Affinity resin beads | Millipore | 69670 | |
Ampicillin sodium solution | Zymo Research | A1001-5 | |
Anti-CD11b-PE-Cy7 (Clone M1/70) | Invitrogen | 25-0112-82 | |
Anti-CD16/32 (FcγRIII/II, Clone 93) | eBioscience | 48-0161-80 | |
Anti-CD45-e450 (Clone 30-F11) | eBioscience | 48-0451-82 | |
Anti-F4/80-BV605(Clone BM8) | BioLegend | 123133 | |
Anti-hCD59-PE (Clone OV9A2) | Invitrogen | 12-0596-42 | |
Aqua Live/Dead dye | Invitrogen | L34957A | |
Beads (resin) | Millipore | 69670 | |
Benzonase Nuclease | Millipore | 70664-10KUN | |
BugBuster protein extraction reagent | Millipore | 70584-4 | |
Centrifuge for microtubes | Eppendorf | 5424 | |
Centrifuge for tubes | Thermo Scientific | 75-001-241 | |
Collagenase type IV | Worthington Biochemical Corporation | LS004188 | |
Corn oil | Sigma Aldrich | C8267 | |
Deoxyribonuclease (DNAse) I | Worthington Biochemical Corporation | LS002007 | |
Detoxi-Gel resin column | Millipore | 69670 | |
DPBS (Dulbecco’s phosphate-buffered saline) solution | Corning | 21-031-CV | |
EDTA tubes | BD | 365974 | |
FBS (Fetal bovine serum) | Gibco | 10082-139 | |
Glycerol | Fisher | BP229-1 | |
HBSS (Hank’s Ballanced Salt Solution) | Gibco | 24020117 | |
IPTG (Isopropyl β-D-1-thiogalactopyranoside) | Millipore-Sigma | 206-703-0 | |
Isoflurane | VET one | 502017 | |
LB media | |||
LSRFortessa flow cytometer | BD Biosciences | ||
MES [2-(N-morpholino) ethanesulfonic acid] | Fisher | 50-488-796 | |
MOPS [3-(N-morpholino) propanesulfonic acid] | Fisher | 50-213-522 | |
Percoll density gradient media | Cytiva | 17089101 | |
Peristaltic pump | Fisher Scientific | Discontinued now, use alternative | |
PFA (Paraformaldehyde) | Thermo Scientific | I28800 | |
Purification column | Millipore | UFC900308 | |
rLysozyme solution | Novagen | 20C71110 | |
Shaking water bath | Thermo Scientific | TSSB15 | |
Slide-A-Lyzer dialysis kit | Thermo | 66107 | |
Sodium deoxycholate | Fisher | BP349-100 | Fresh made or less than a month |
Sterile cell strainer (40 μm) | Fisher Scientific | 22-363-547 | |
Tamoxifen | Sigma Aldrich | 6734 | |
Ultra centrifugal filter | Millipore | UFC900308 | |
Ultrapure water | Thermo | 10977-015 | |
Vortex mixer | Fisher Scientific | 2215365 | |
β-ME (β-mercaptoethanol) | Fisher | BP176-100 |
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