Method Article
Очень чисто населения megakaryocytes могут быть получены из пуповинной крови производные CD34+ клеток. Метод для CD34+ изоляции и мегакариоцитов дифференцировки клеток описана здесь.
Производство тромбоцитов происходит главным образом в костном мозге в процессе, известном как thrombopoiesis. Во время thrombopoiesis прародитель гемопоэтических клеток дифференцировать в форме прекурсоров тромбоцитов под названием megakaryocytes, которые неизлечимо дифференцировать выпустить тромбоцитов долго цитоплазматических процессов, называемых proplatelets. Megakaryocytes являются редкие клетки, ограничивается костного мозга и поэтому трудно урожай в достаточном количестве для лабораторного использования. Эффективное производство человеческого megakaryocytes может быть достигнуто в пробирке путем культивирования CD34+ клеток при подходящих условиях. Протокол, здесь подробно описывает изоляции CD34+ клеток, магнитные ячейку Сортировка от образцов пуповинной крови. Описаны необходимые шаги для получения чистой, зрелый megakaryocytes сыворотки свободных условиях. Предоставляются также детали фенотипического анализа мегакариоцитов дифференциации и определение производства proplatelet формирования и тромбоцитов. Эффекторы, влияющих мегакариоцитов дифференциации и/или proplatelet формирования, такие как антитела анти-тромбоцитарный или thrombopoietin mimetics, могут быть добавлены культивируемых клеток, чтобы изучить биологические функции.
Изоляция адекватного числа первичных человеческих megakaryocytes (MK) для использования регулярных лабораторных невозможно из-за их низкой частоты в костном мозге, где они составляют ~0.01% ядерных клеток1. Удобной альтернативой является расширение ex vivo и дифференциации кроветворных стволовых и прогениторных клеток при наличии определенных факторов роста. Количество цитокинов, включая фактор стволовых клеток (СКФ; c комплект лигандом) и интерлейкина (IL) -3 и Ил-11 были заняты в системах культуры производить МКС. Thrombopoietin (ТПО) является наиболее эффективным фактором роста и дифференцировки для мегакариоцитарная культур и является эффективным в одиночку или с другими цитокинов, таких как СКФ и Ил-3-2. ТПО может действовать на население стволовых клеток в результате распространения и созревания МКС2.
MK производят тромбоцитов от цитоплазмы выступов, называется proplatelets и, в-vivo, примерно 1 х 1011 тромбоцитов формируется ежедневно для поддержания количества тромбоцитов в 150-400 x 109выпускаться тромбоцитов производства в пробирке — до 1000 -раз ниже, чем в естественных условиях оценки3, и это породило многочисленные культуры условий с помощью CD34+ клетки гемопоэтических предшественников для улучшения МК и тромбоцитов производства в пробирке. Первоначальный источник CD34+ ячеек, используемых для дифференциации MK было4периферической крови человека. Другие мобильные источники включают в себя костный мозг5,6, эмбриональных стволовых клеток и индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ESC/iPSC)7и пуповинной крови (УКБ)8,9,10 . Костного мозга человека CD34+ 11 и мыши линии отрицательных костного клетки5 продукции МК и тромбоцитов в vitro; Тем не менее, отсутствие наличия костного мозга человека ограничивает его использование в качестве источника CD34+ клеток. В противоположность этому ESC и iPSC представляют неограниченный источник клеток для производства в vitro тромбоцитов. Тромбоцитов производство из этих клеток требует фидер клеток, таких как мышиных OP9 клеток и дольше культуры. Тромбоцитов, полученных в условиях свободной подачи, как представляется, менее функциональной,12. iPSC производные тромбоцитов, вероятно быть применения в клинических условиях, так как они может быть расширена в крупном масштабе. Этот процесс требует лентивирусные опосредованной трансдукции факторов транскрипции и долгосрочные культуры клеток13.
UCB является доступным источником CD34+ клетки, которые могут быть легко использованы в исследования параметров. ТПО только может способствовать дифференциации шнура крови производные CD34+ клеток и это приводит к очень чистый, Зрелые МКС без необходимости в сыворотке добавок или совместного культуры с клетки фидера. Другие цитокины такие как СКФ может уменьшить дифференциации от UCB CD34+ клеток, в то время как лиганд Flt-3 и Ил-11 содействовать производству незрелых megakaryocytes14. Этот протокол описывает производства высоко чистых культур МК из пуповинной крови CD34+ клеток в условиях свободной от сыворотки.
Этот протокол был одобрен Юго Восточный Сидней человека Комитет по этике исследований и ратифицирован человека Комитет по этике исследований в Университете Нового Южного Уэльса. Пуповинная кровь, полученные от здоровых доноров была представлена в Сиднее банк пуповинной крови (Сидней, Новый Южный Уэльс, Австралия). Для этой процедуры были использованы томов приблизительно 100 мл.
Примечание: Работа в класс II биобезопасности, кабинет с помощью асептической техники. Обеззараживанию экстерьер пуповинной крови мешок с 70% этиловом спирте. Для этой процедуры используйте стерильные инструменты (ножницы, пинцеты).
1. кабель подготовка клетки крови и изоляции CD34 клетки+
2. чистоту проверка изолированных CD34 клетки+
3. мегакариоцитов дифференциация
4. proplatelet подсчет тромбоцитов перечисления и активации тромбоцитов
Этот протокол позволяет подготовки высоко чистых культур МК из пуповинной крови производные CD34+ клеток. Процент CD34+ клеток в пуповинной крови составляет примерно 1,3%15 (рис. 1A) и общее количество мононуклеарных клеток (шаг 1.8) колеблется от 90-300 x 106 единицу UCB. Чистота CD34 +/ CD45 + клеток после изоляции колеблется от 90 до 99% (рис. 1B). MK (определяется как CD41+ клетки) наблюдаются в начале сыворотки бесплатно CD34+ клеточные культуры в присутствии rhTPO. На 7 день, процент Зрелые MK (CD41+ и CD42a+ клетки) обычно составляет 30-40% (рис. 1 c). Высокий уровень CD41+ и CD42a+ двойной положительный клетки (90-99%) наблюдаются между дней 10 и 12 дифференциации (рис. 1 c). Изменчивость наблюдается зависит от основном источнике пуповинной крови и чистоту CD34+/CD45+ клетки изолированы в шаге 1.17. Урожай зрелых MK на день 10 колеблется от 5-10 за ввода CD34+ клеток. Зрелые MK (CD41+/CD42b+) наблюдается под Люминесцентная микроскопия показаны на рисунке 2A. Культивированный MK отображаются как большие, обычно многоядерные клетки (рисунок 2A, стрелок). MK на гранулированный содержание определяется vWf (зеленый) и CD62p (р селектина, красный) окрашивание (рис. 2B). В рисунке 2 cпоказано распределение плоидности, наблюдается в культивированный МКС.
Proplatelets являются длинные, вышитый бисером волокон или нитей, которые простираются от MK тела. Proplatelets может быть несколько сотен микрон длиной16 и содержат филиалов и растянутый регионов. Характеристика proplatelet подшипник MK проиллюстрирован на рис 2D. Доля proplatelet подшипник MK (pbMK) был 1,3 ± 0,17%.
Тромбоциты могут быть проанализированы и учитываются как описано в протоколе. Как показано на рисунке 3B, большинство тромбоцитов в клеточной культуре супернатанта подпадают аналитической ворота периферической крови тромбоцитов и являются позитивным для тромбоцитов маркер CD41 (рис. 3B). Тромбоцитов доходность от этого метода колеблется от 19 до 42 тромбоцитов на MK. тромбоцитов, произведенных в культуре может быть активирован тромбоцитов агонисты как ADP определяется расширение привязки активации конкретных PAC1 моноклональные антитела (рис. 3 c) .
Рисунок 1: Поток цитометрии участков CD34+ ячейки изоляции и MK дифференциация культуры. (A) мононуклеаров (закрытом как показано в левой панели) очищенного от человеческой пуповинной крови (шаг 1.8) окрашивали антитела анти CD34-PE для определения доли CD34+ клеток в образце (1,3%, правая панель). (B) после разделения, позитивные дроби (шаг 1.17) был окрашенных с анти CD34-PE и анти CD45 PerCP антител. Обогащенный CD34+ населения указывается на рисунке (98,1%, правая панель, верхний правый квадрат). (C) анализ фенотипических MK дифференцируются в vitro от CD34 + клеток для 7 дней или 11 дней были окрашенных с анти CD41 и анти CD42a антител. Зрелые MK являются позитивными для обеих CD41+ и CD42a+ (верхний правый квадрат). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 2: MK окрашивание, плоидности и proplatelet формирование в vitro. (A) флуоресцентного изображения MK 11 день, окрашенных с анти CD41-PE и CD42b-APC антител. Ядер окрашивали DAPI. Желтая стрелка указывает несколько ядерных МКС. шкалы, 30 мкм. (B) флуоресцентных изображений день 14 МК, окрашенных с анти-vWf (зеленый), анти-CD62p (красный) и антитела анти CD42b-APC (пурпурный). Ядер окрашивали DAPI. Линейки, 15 мкм (C) представитель стробирования стратегия показаны плоидности распределение CD41+ события. Граф (Нижняя панель) показывает наблюдаемое распределение плоидности классов (n = 4), погрешностей, SD. (D) показана характерная морфология proplatelet подшипник MK. MK тело обозначается стрелкой. Долго цитоплазматических процессов, простирающейся от MK (proplatelets) обозначаются наконечники стрел. Это может быть неясно в некоторых областях/поля зрения ли одна или две MK производят эти proplatelet расширения. Это должно учитываться как один proplatelet подшипник MK. изображений, снятых с инвертированным микроскопом, 10 X цель. Линейки, 50 µm. пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 3: Обилие тромбоцитов производится в пробирке и тромбоцитов активации. (A) тромбоцитов человека из тромбоцитов богатые плазмы использовались для установки аналитического ворот с помощью логарифмическая шкала для передней и боковых точечной (левая панель). Правая панель показывает клетки от MK культур. Тромбоциты производства, в пробирке наблюдаются в аналитической ворота, определенные для тромбоцитов человека. Клетки и подсчета бусины указаны на рисунке. PLT, тромбоциты тромбоцитов (B), производимых в vitro окрашивали антитела анти CD41. Тромбоцитов человека из тромбоцитов богатые плазмы были использованы аналитические ворот с помощью логарифмическая шкала для вперед и стороны точечной и сравнить профиля в пределах CD41-FITC ворота. C-FITC, FITC изотипа управления (C) тромбоцитов активации после лечения ADP в конечной концентрации 20 мкм. тромбоцитов человека от тромбоцитов богатые плазмы были использованы в качестве контроля (верхней панели). Тромбоциты, производимых в культуре показаны в нижней панели. Привязка PAC1 антител указывает активации тромбоцитов. C-FITC, FITC изотипа управления. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Протокол, описанные здесь подходит для последовательного производства МК и тромбоцитов в культуре из пуповинной крови. Эти клетки могут использоваться для изучения различных процессов, таких как воздействие наркотиков или биологической деятельности на МК распространения, дифференциация, proplatelet формирования и тромбоцитов производства.
В литературе были представлены разнообразные культуры средств массовой информации и цитокина комбинаций. Добавление цитокинов, таких как фактор стволовых клеток, лигандом Flt-3, Ил-3 и ИЛ-6 поддерживает CD34+ клеток распространения. Однако это расширение приводит снижение MK чистоты в культуре14. Метод, представленные здесь, с использованием сыворотки свободных СМИ и rhTPO только, не позволяют значительное расширение клетки-предшественники, но позволяет unilineage мегакариоцитарная распространения и дифференциации и последовательного производства МК (90-99% CD41+ Двойной положительный клетки CD42a+ ) без загрязнения от других линий. Культуры периода формирования MK-10-12 дней без необходимости поддержки стромальные или клетки фидера. Это выгодно с другими методами, которые требуют больше культуры периодов (свыше 20 дней)17,18. Тромбоцитов выход из настоящего Протокола является 19-42 тромбоцитов в МК или до 420 тромбоцитов за ввода CD34+ клеток. Большинство протоколов результат в нижней тромбоцитов дает18,19.
Хотя выход является высоким по сравнению с другими методами, производить достаточное количество тромбоцитов для терапевтического использования необходимы большие источники CD34 клеток. Пуповинной крови MK Зрелые по более низкой ставке, как правило, меньше (из нижнего плоидности классов) и сократили тромбоцитов производственные мощности20. Тем не менее свежие UCB как правило является более доступным ресурсом, и это представляет собой значительное преимущество для исследователей. Другие методы, которые могут производить высокие урожаи МК и тромбоцитов с терапевтической цели были также описаны13,17.
Есть некоторые источники изменчивости рассмотреть: A) качество единицы пуповинной крови. Только пуповинной крови, собранные в течение 24 часов должен использоваться как источник CD34+ клеток. Следует также отказаться единиц крови шнура, содержащие сгустки. B) процент CD34+ клеток в мононуклеарных клеток фракции (шаг 1.8): использование мононуклеарных клеток фракций с менее 0,3% CD34+ клеток может привести к низкой урожайности относительно низкой чистоты CD34+ клетки. Эти клетки не рекомендуются для дифференциации MK. Важно, чтобы Жидкий сток только силой тяжести (например, шаги, 1.13, 1.14, 1.16). В случае закупорки столбца рекомендуется удалить столбец из магнита, вставьте клетки мягко с поршень шприца в новой трубки и перезагрузки на уравновешенной столбца.
Ряд условий влияет на число тромбоцитов и функции. Тромбоцитопения относится к заметное снижение числа тромбоцитов, что может привести к внешнего и внутреннего кровотечения. Авто иммунной условия, такие как иммунная тромбоцитопения (ITP) и препарат индуцированной тромбоцитопении (СТПР), хорошо известны причины тромбоцитопения21,22. Другие иммунные заболевания, такие как системная красная волчанка и ревматоидный артрит может также иметь пагубные последствия для тромбоцитов. Non иммунной тромбоцитопении причины лечение рака, тяжелой травмы, инфекции, недостаточность костного мозга и хирургии. Из-за высокой использования тромбоцитов пациентов, подвергающихся химиотерапии или получения стволовых клеток для трансплантации переливания тромбоцитов возрастала в последние десятилетия. МК и тромбоцитов исследования, несомненно, поможет в разработке больших масштабах тромбоцитов производства для клинического применения. Наличие в vitro производства функциональных тромбоцитов бы предотвратить дефицит тромбоцитов и позволяют Трансфузии тромбоцитов в огнеупорных пациентов. MK дифференциации и тромбоцитов производства в vitro являются важнейшими инструментами для изучения и понимания патологических состояний и физиологических механизмов, которые приводят к формированию тромбоцитов.
Авторы не имеют ничего сообщать.
Авторы признают поддержке здравоохранения Австралии и Совет медицинских исследований (проект Грант 1012409 связан с БХК).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Cell Culture Reagents | |||
Recombinant Human TPO | Miltenyi Biotec | 130-094-013 | |
StemSpan SFEM II | Stem Cell Technologies | 9605 | Serum-free media for CD34+ cells |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
CD34 Isolation Reagents | |||
CD34 MicroBead kit ultrapure | Miltenyi Biotec | 130-100-453 | This kit includes the FcR human IgG blocking reagent and CD34 microbeads. These beads contain the anti-CD34 antibody clone QBEND/10. Use a different anti-CD34 clone for purity check (e.g. clone 8G12). |
Lymphoprep | Alere Technologies | 1114545 | Lymphocyte separation media (density 1.077 g/mL) |
Sterile separation buffer (SB) | Miltenyi Biotec | 130-091-221 | This buffer contains phosphate buffered saline (PBS), pH 7.2 containing 0.5% bovine serum albumin and 2 mM EDTA. It can be prepared using sterile, cell culture grade components. De-gas before use because air bubbles can block the column. |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Flow Cytometry and Cell Staining Reagents | |||
PE Mouse anti-Human CD34 | BD Biosciences | 340669 | Clone 8G12. This can be used for CD34 purity check. Final antibody concentration 1:10 dilution. |
PerCP mouse anti-human CD45 | BD Biosciences | 347464 | 1:10 dilution |
PerCP isotype control | BD Biosciences | 349044 | 1:10 dilution |
FITC Mouse anti-Human CD41a | BD Biosciences | 340929 | Final antibody concentration 1:5 dilution. |
APC Mouse anti-Human CD42b | BD Biosciences | 551061 | This antibody can also be used to detect mature MK (the percentage of positive cells in usually lower than with anti CD42a). Final antibody concentration 1:10 dilution. |
Alexa Fluor 647 Mouse anti-Human CD42a | AbD Serotec | MCA1227A647T | Currently distributed by Bio-Rad. Final antibody concentration 1:10 dilution. |
Alexa Fluor 647 Mouse Negative Control | AbD Serotec | MCA928A647 | Currently distributed by Bio-Rad. Isotype control antibody |
Anti von Willebrand factor rabbit polyclonal | Abcam | AB6994 | 1:200 dilution |
V450 mouse anti-humna CD41a | BD Biosciences | 58425 | 1: 20 dilution |
V450 isotype control | BD Biosciences | 580373 | 1:20 dilution |
PAC1-FITC antibody | BD Biosciences | 340507 | 1:10 dilution |
Anti CD62p mouse monoclonal | Abcam | AB6632 | 1:200 dilution |
Alexa Fluor 488 goat anti rabbit IgG | Invitrogen | A11008 | 1:100 dilution |
Alexa Fluor 594 goat anti mouse IgG | Invitrogen | A11020 | 1:100 dilution |
Ig Isotype Control cocktail-C | BD Biosciences | 558659 | Isotype control antibody |
Propidium iodide | Sigma Aldrich | P4864 | |
CountBright Absolute Counting Beads | Molecular Probes, Invitrogen | C36950 | Counting beads |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Materials | |||
LS columns | Miltenyi Biotec | 130-042-401 | Smaller and larger columns are also commercially available |
MidiMACS Separator magnet | Miltenyi Biotec | 130-042-302 | |
MACS MultiStand | Miltenyi Biotec | 130-042-303 | |
Falcon 5mL round bottom polypropylene FACS tubes, with Snap Cap, Sterile | In Vitro technologies | 352063 | |
Glass slides | Menzel-Glaser | J3800AMNZ | |
Mounting media with DAPI | Vector Laboratories | H-1200 | Antifade mounting medium with DAPI |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Equipment | |||
Inverted microscope | Leica | DMIRB inverted microscope | |
Fluorescent microscope | Zeiss | Vert.A1 | |
Cell analyser | BD Biosciences | FACS Canto II | |
Cytospin centrifuge | ThermoScientific | Cytospin 4 | |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Software | |||
Cell analyser software | BD Biosciences | FACS Diva Software | |
Single cell analysis software | Tree Star | FlowJo | |
Fluorescent microscope software | Zeiss | Zen 2 blue edition |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены