Summary

विच्छेदित प्रत्यारोपण ऊतकों के प्रतिरक्षा समारोह विश्लेषण के लिए उच्च-आयामीता प्रवाह साइटोमेट्री

Published: September 15, 2021
doi:

Summary

विच्छेदित प्रत्यारोपण से कोशिकाओं का अलगाव और फ्लो साइटोमेट्री द्वारा उनके लक्षण वर्णन प्रत्यारोपण के खिलाफ प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया के पैटर्न को समझने में महत्वपूर्ण योगदान दे सकते हैं। यह पेपर विच्छेदित प्रत्यारोपण से कोशिकाओं के अलगाव और प्रवाह साइटोमेट्रिक विश्लेषण के लिए उनके धुंधला होने के लिए एक सटीक विधि का वर्णन करता है।

Abstract

किसी व्यक्ति में प्रयोगशाला में विकसित ऊतक या चिकित्सा उपकरण को प्रत्यारोपित करने की सफलता प्राप्तकर्ता मेजबान की प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया के अधीन है। एक इम्प्लांट को एक विदेशी शरीर के रूप में मानते हुए, एक शत्रुतापूर्ण और अनियमित प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप प्रत्यारोपण की अस्वीकृति हो सकती है, जबकि एक विनियमित प्रतिक्रिया और होमियोस्टैसिस को पुनः प्राप्त करने से इसकी स्वीकृति हो सकती है। विवो या एक्स विवो सेटिंग्स में विच्छेदित प्रत्यारोपण के माइक्रोएन्वायरमेंट का विश्लेषण करने से प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया के पैटर्न को समझने में मदद मिल सकती है, जो अंततः बायोमटेरियल्स की नई पीढ़ियों को विकसित करने में मदद कर सकती है। फ्लो साइटोमेट्री प्रतिरक्षा कोशिकाओं और उनके सेल सतह मार्करों के आधार पर उनके उप-समूहों को चिह्नित करने के लिए एक प्रसिद्ध तकनीक है। यह समीक्षा विच्छेदित प्रत्यारोपण ऊतक से समान सेल निलंबन के अलगाव के लिए सेल छन्नी के माध्यम से मैनुअल डाइकिंग, एंजाइमेटिक पाचन और निस्पंदन पर आधारित एक प्रोटोकॉल का वर्णन करती है। इसके अलावा, फ्लो साइटोमेट्री द्वारा इन पृथक कोशिकाओं को चिह्नित करने और निर्धारित करने के लिए प्रारंभिक साइटोमीटर सेटिंग्स के चरणों के साथ-साथ एक मल्टीकलर फ्लो साइटोमेट्री स्टेनिंग प्रोटोकॉल को समझाया गया है।

Introduction

चिकित्सा के क्षेत्र में प्रगति ने क्षतिग्रस्त ऊतक 1,2 के कार्य या पुन: विकास का समर्थन करने के लिए प्रत्यारोपित सामग्रियों के लगातार उपयोग को जन्म दिया है। इनमें पेसमेकर, पुनर्निर्माण कॉस्मेटिक प्रत्यारोपण और हड्डी फ्रैक्चर निर्धारण 3,4 के लिए उपयोग किए जाने वाले आर्थोपेडिक प्लेट जैसे उपकरण शामिल हैं। हालांकि, इन प्रत्यारोपणों को बनाने के लिए उपयोग की जाने वाली सामग्री और जिन स्थानों में उन्हें प्रत्यारोपित किया जाता है, वेइन प्रत्यारोपणों की सफलता को निर्धारित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। विदेशी निकायों के रूप में, ये प्रत्यारोपण मेजबान से एक प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया उत्पन्न कर सकते हैं जो या तो अस्वीकृतिया सहिष्णुता का कारण बन सकता है। इस कारक ने बायोमटेरियल अनुसंधान को उन सामग्रियों को उत्पन्न करने के लिए प्रेरित किया है जो आरोपण 9,10,11,12 के बाद वांछित प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया को आकर्षित कर सकते हैं।

पुनर्योजी चिकित्सा के क्षेत्र में प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया एक आवश्यक आवश्यकता है, जहां क्षतिग्रस्त ऊतक या अंग 13,14,15,16 के प्रतिस्थापन के लिए एक प्रयोगशाला में एक बायोमटेरियल कंकाल (मचान) के आसपास एक ऊतक या एक अंग उगाया जाता है। पुनर्योजी चिकित्सा में, लक्ष्य कोशिकाओं, संकेतों और मचानों के उपयोग के माध्यम से लापता या क्षतिग्रस्त ऊतक को प्रतिस्थापित करना है, जिनमें से प्रत्येक कोप्रतिरक्षा प्रतिक्रियाओं द्वारा बहुत संशोधित किया जा सकता है। इसके अलावा, यहां तक कि जब प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया की कमी वांछित होती है, तो यह एक नियामक प्रोफ़ाइल की उपस्थिति के बजाय प्रतिरक्षा गतिविधि की अनुपस्थिति बहुत कम होती है जो वांछितहै। फ्लो साइटोमेट्री जैसी तकनीकें कोटिंग इम्प्लांट उपकरणों के लिए उपयोग किए जाने वाले विभिन्न बायोमैटेरियल्स के लिए प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया के पैटर्न को चिह्नित करने याऊतक इंजीनियरिंग के लिए मचान विकसित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकती हैं।

यह जानकारी, बदले में, अंततः प्रत्यारोपण के लिए बायोमैटेरियल्स विकसित करने में मदद करेगी जिसे प्रतिरक्षा प्रणाली द्वारा अच्छी तरह से सहन किया जा सकता है या मचानों को विकसित करने में जो ऊतक इंजीनियरिंग में रचनात्मक भूमिका निभा सकते हैं। फ्लो साइटोमेट्री द्वारा विश्लेषण के लिए नमूनों की उचित तैयारी प्रतिदीप्ति सक्रिय सेल सॉर्टिंग20,21 के माध्यम से प्रतिरक्षा लक्षण वर्णन में गलत परिणामों से बचने के लिए एक महत्वपूर्ण कदम है। इसलिए, यह समीक्षा एक विस्तृत पद्धति प्रस्तुत करती है जिसका उपयोग मचान ऊतक से कोशिकाओं के अलगाव, सेल निलंबन को धुंधला करने और फ्लो साइटोमेट्री द्वारा विश्लेषण के लिए किया जा सकता है।

Protocol

नोट: चित्रा 1 फ्लो साइटोमेट्री प्रोटोकॉल का अवलोकन देता है। 1) अभिकर्मक तैयारी एंजाइमों को पतला करने और ऊतक संवर्धन के लिए मीडिया तैयार करें।आरपीएमआई माध्यम के 500 एमएल में 4-(2-…

Representative Results

प्रतिरक्षा विश्लेषण के लिए फ्लो साइटोमेट्री पैनलों के विकास की प्रक्रिया अक्सर मौजूदा डेटा और क्षेत्र में साहित्य के परिणामों की तुलना पर निर्भर करती है। फ्लो साइटोमेट्री में आबादी कैस?…

Discussion

यह समीक्षा एक समान सेल निलंबन प्राप्त करने के लिए बायोमटेरियल प्रत्यारोपण से कोशिकाओं को अलग करने के लिए एक विस्तृत पद्धति का वर्णन करती है। इसके अलावा, इष्टतम परिणामों के लिए फ्लो साइटोमीटर को कॉन्फ?…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

इस शोध को एनआईएच के इंट्राम्यूरल रिसर्च प्रोग्राम द्वारा समर्थित किया गया था, जिसमें नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ बायोमेडिकल इमेजिंग एंड बायोइंजीनियरिंग भी शामिल है। अस्वीकरण: एनआईएच, उसके अधिकारी और कर्मचारी किसी भी कंपनी, उत्पाद या सेवा की सिफारिश या समर्थन नहीं करते हैं।

Materials

50 mL conical tubes Fisher Scientific 14-432-22
6 Well Plate Fisher Scientific 07-000-646
BD Brilliant Stain Buffer Plus BD Biosciences 566385
BD Cytofix BD Biosciences 554655 For only fixing cells
Bovine serum albumin Millipore Sigma A7906 For preparing FACS staining buffer
CD11b AF700 Biolegend 101222 Clone: M1/70
CD11c PerCP/Cy5.5 Biolegend 117325 Clone: N418
CD197 PE/Dazzle594 Biolegend 120121 Clone: 4B12
CD200R3 APC Biolegend 142207 Clone: Ba13
CD206 PE Biolegend 141705 Clone: C068C2
CD45 BUV737 BD Biosciences 612778 Clone: 104/A20
CD86 BUV395 BD Biosciences 564199 Clone: GL1
CD8a BV421 Biolegend 100737 Clone: 53-6.7
Comp Bead anti-mouse BD Biosciences 552843 For compensation control
DNase I Millipore Sigma 11284932001 Bovine pancreatic deoxyribonuclease I (DNase I)
F4/80 PE/Cy7 Biolegend 123113 Clone: BM8
Fc Block Biolegend 101301 Clone: 93
Fixation/Permeabilization Solution Kit BD Biosciences 554714 For fixing and permeabilization of cells.
HEPES buffer Thermo Fisher 15630080 Buffer to supplement cell media
Liberase Millipore Sigma 5401127001 Blend of purified Collagenase I and Collagenase II
LIVE/DEAD Fixable Blue Dead Cell Stain Kit Thermo Fisher L23105 Viability dye
Ly6c AF488 Biolegend 128015 Clone: HK1.4
Ly6g BV510 Biolegend 127633 Clone: 1A8
MHCII BV786 BD Biosciences 742894 Clone: M5/114.15.2
Phosphate buffer saline Thermo Fisher D8537
RPMI Thermo Fisher 11875176 Cell culture media
Siglec F BV605 BD Biosciences 740388 Clone: E50-2440
V-bottom 96-well plate

Riferimenti

  1. Joung, Y. H. Development of implantable medical devices: from an engineering perspective. International Neurourology Journal. 17 (3), 98-106 (2013).
  2. Langer, R., Folkman, J. Polymers for the sustained release of proteins and other macromolecules. Nature. 263 (5580), 797-800 (1976).
  3. Rolfe, B., et al., Eberli, D., et al. The fibrotic response to implanted biomaterials: implications for tissue engineering. Regenerative Medicine and Tissue Engineering-Cells and Biomaterials. , (2011).
  4. Erdem, S., Gür, M., Kaman, M. O. Static and dynamic analyses of fracture fixation bone-plate systems for different plate materials and dimensions. Bio-Medical Materials and Engineering. 29 (5), 611-628 (2018).
  5. Kang, C. -. W., Fang, F. -. Z. State of the art of bioimplants manufacturing: part I. Advances in Manufacturing. 6 (1), 20-40 (2018).
  6. Sadtler, K., et al. Divergent immune responses to synthetic and biological scaffolds. Biomaterials. 192, 405-415 (2019).
  7. Sadtler, K., et al. Design, clinical translation and immunological response of biomaterials in regenerative medicine. Nature Reviews Materials. 1 (7), 16040 (2016).
  8. Hubbell, J. A., Thomas, S. N., Swartz, M. A. Materials engineering for immunomodulation. Nature. 462 (7272), 449-460 (2009).
  9. Badylak, S. F., Valentin, J. E., Ravindra, A. K., McCabe, G. P., Stewart-Akers, A. M. Macrophage phenotype as a determinant of biologic scaffold remodeling. Tissue Engineering Part A. 14 (11), 1835-1842 (2008).
  10. Wolf, M. T., et al. Polypropylene surgical mesh coated with extracellular matrix mitigates the host foreign body response. Journal of Biomedical Material Research Part A. 102 (1), 234-246 (2014).
  11. Zhang, L., et al. Zwitterionic hydrogels implanted in mice resist the foreign-body reaction. Nature Biotechnology. 31 (6), 553-556 (2013).
  12. Sussman, E. M., Halpin, M. C., Muster, J., Moon, R. T., Ratner, B. D. Porous implants modulate healing and induce shifts in local macrophage polarization in the foreign body reaction. Annals of Biomedical Engineering. 42 (7), 1508-1516 (2014).
  13. Tan, H., Marra, K. G. Injectable, Biodegradable hydrogels for tissue engineering applications. Materials. 3 (3), 1746-1767 (2010).
  14. Lee, D. C., Lamm, R. J., Prossnitz, A. N., Boydston, A. J., Pun, S. H. Dual polymerizations: untapped potential for biomaterials. Advance Healthcare Materials. 8 (6), 1800861 (2019).
  15. Sadtler, K., et al. Developing a pro-regenerative biomaterial scaffold microenvironment requires T helper 2 cells. Science. 352 (6283), 366-370 (2016).
  16. Gower, R. M., et al. Modulation of leukocyte infiltration and phenotype in microporous tissue engineering scaffolds via vector induced IL-10 expression. Biomaterials. 35 (6), 2024-2031 (2014).
  17. Graney, P. L., Lurier, E. B., Spiller, K. L. Biomaterials and bioactive factor delivery systems for the control of macrophage activation in regenerative medicine. ACS Biomaterials Science & Engineering. 4 (4), 1137-1148 (2018).
  18. Kontos, S., Grimm, A. J., Hubbell, J. A. Engineering antigen-specific immunological tolerance. Current Opinion Immunology. 35, 80-88 (2015).
  19. Sadtler, K., Elisseeff, J. H. Analyzing the scaffold immune microenvironment using flow cytometry: practices, methods and considerations for immune analysis of biomaterials. Biomaterials Science. 7 (11), 4472-4481 (2019).
  20. Baumgarth, N., Roederer, M. A practical approach to multicolor flow cytometry for immunophenotyping. Journal of Immunological Methods. 243 (1-2), 77-97 (2000).
  21. Shapiro, H. M. . Practical Flow Cytometry. , (2003).
  22. Nolan, J. P., Condello, D. Spectral flow cytometry. Current Protocols in Cytometry. , (2013).
  23. Wolf, M. T., et al. A biologic scaffold-associated type 2 immune microenvironment inhibits tumor formation and synergizes with checkpoint immunotherapy. Science Translational Medicine. 11 (477), (2019).
  24. Kahng, J., et al. Flow cytometric white blood cell differential using CytoDiff is excellent for counting blasts. Annals of laboratory medicine. 35 (1), 28-34 (2015).
  25. Sionov, R. V., et al. Isolation and characterization of neutrophils with anti-tumor properties. Journal of Visualized Experiments. (100), e52933 (2015).
  26. Lay, J. C., Peden, D. B., Alexis, N. E. Flow cytometry of sputum: assessing inflammation and immune response elements in the bronchial airways. Inhalation Toxicology. 23 (7), 392-406 (2011).
  27. Brooks, C. R., van Dalen, C. J., Hermans, I. F., Douwes, J. Identifying leukocyte populations in fresh and cryopreserved sputum using flow cytometry. Cytometry Part B: Clinical Cytometry. 84 (2), 104-113 (2013).
check_url/it/61767?article_type=t

Play Video

Citazione di questo articolo
Lokwani, R., Sadtler, K. High-Dimensionality Flow Cytometry for Immune Function Analysis of Dissected Implant Tissues. J. Vis. Exp. (175), e61767, doi:10.3791/61767 (2021).

View Video