Akım Sitometresi ile Fare Embriyosunda Eritromiyeloid Progenitörlerin Ve Döllerinin Belirlenmesi
Summary
Süzülen makrofajlar dolaşımdaki öncüllerden yetişkin dokulara sürekli olarak işlenirken, yerleşik makrofajlar, gelişme sırasında dokularını tohumlamakta ve burada progenitörlerden başka girdiler almadan korunmaktadırlar. Yerleşik makrofajların öncüleri yakın zamanda tanımlandı. Burada, yerleşik makrofaj öncüllerinin genetik kader haritalaması için yöntemleri sunuyoruz.
Abstract
Makrofajlar bağışıklık sisteminin doğuştan gelen kolundan profesyonel fagositlerdir. Kararlı durumda, sabit makrofajlar erişkin dokularda bulunurlar ve burada enfeksiyon ve doku hasarının ön hatları olarak görev yaparlar. Diğer bağışıklık hücreleri, kemik iliğinde bulunan hematopoietik kök ve progenitör hücrelerden (HSPC) sürekli olarak yenilenirken, ikamet makrofajları olarak bilinen bir makrofaj serisinin, kemik iliği HSPC'leri girilmeden dokularda kendini idame ettirdiği gösterilmiştir. Bu soydan beyinde mikroglia, karaciğerde Kupffer hücreleri ve epidermide Langerhans hücreleri örneklenmektedir. Bağırsak ve kolon lamina propriası, HSPC'den bağımsız ikamet makrofajlarından yoksun olan tek erişkin dokudur. Yakın tarihli araştırmalar, yerleşik makrofajların, fetal hematopoietik kök hücrelerden (HSC) farklı progenitör (ler) den kaynaklanan ekstra embriyonik yolk kesesi hematopoezlerinden kaynaklandığını tespit etmiştir. Yolk kesesi kesin hematopoezisi arasındaRythromyeloid progenitörler (EMP) hem eritroid hem de myeloid hücrelere, özellikle ikamet makrofajlarına neden olur. ÇYP gelişme E8.5 ve E10.5 günleri arasında yolk kesesi içinde üretilir ve sirkülasyon bağlı olduğu yerde fetal karaciğere göç ederler; burada en azından E16.5'e kadar genişler ve ayırt edilirler. Onların soyları eritrositler, makrofajlar, nötrofiller ve mast hücreleri içerir, ancak sadece EMP'den türeyen makrofajlar dokularda yetişkinliğe kadar ısrarcı kalırlar. ÇÇ gelişinin geçici doğası ve HSC üretimi ile zamansal örtüşme, bu öncüllerin analizini zorlaştırır. Akış sitometrisi vasıtasıyla in vivo olarak EMP ve EMP türevi hücreleri karakterize etmek için makrofaj sitokin reseptörü Csf1r promotörünün ekspresyonuna dayanan bir tamoksifen-uyarılabilir kader eşleme protokolü kurduk.
Introduction
Gelişmekte olan birkaç ardışık ama örtüşen hematopoietik progenitör dalgaları vardır, bunların miyeloid nesli yetişkinliğe kalmaktadır. İlk olarak, tek başlı "ilkel" öncüller , E7.5-E8.25 arasındaki fare yumurta sarısı 1 , 2'de ortaya çıkar ve herhangi bir monositik ara madde olmadan embriyonik makrofajlara yol açar. İlkel progenitörlerden türetilen makrofajların yetişkin beyinde devam edip etmediği, yoksa mikroglia aktif bir sorunun konusudur. İkincisi, Eritrom-Myeloid Öncüleri (EMPs) E8.5'teki yolk kesesinde ortaya çıkarlar, kan dolaşımına girerler ve embriyonu kolonize ederler. EMP'ler, Runx1'e bağımlı endotel-to-hematopoietik geçiş 3 , 4'te yumurta sarısı hemogenik endotelden ortaya çıkar. EMP yolk kesesi içinde makrofajlar ayırt mümkün olmakla birlikte, aynı zamanda, embriyonik gün (E) 9 5 ve ayırıcı fetal karaciğer kolonizeEritrositler, megakaryositler, makrofajlar, monositler granülositleri ve mast hücreleri haline gelin 6 . ÇYP'lerden kaynaklanan makrofajlar gelişimsel ve erişkin dokularda proliferatif kapasite gösterir. EMP'den türeyen makrofajların, farklılaşmanın monosit safhasını bypass edip etmediği, farklılaşma yolları hakkında çok az bilginin olduğu için hala tartışmalıdır. 7 , 8 . Son olarak, Hematopoietik Kök Hücreler (HSC), E10.5'te aorta-gonad-mesonefroz bölgesinden uygun embriyo içerisinde ortaya çıkar ve fetal karaciğere göç eder. Uzun vadeli repopülasyon kapasitesine sahip HSC'ler yalnızca E11'den sonra (42 somite çift aşamasında) algılanır 9 . Orada, genişletmek ve kesin hematopoez doğum sonrası yaşamın 10 süresince kan hücresi üretiminin baskın siteyi olur kemik iliği geçiş başlayana kadar E12.5 ayrılırlar.
SpAtıonal ve temporal örtüşmenin yanı sıra paylaşılan immüno-fenotipik belirteçler, embriyonik hematopoietik progenitörlerin bu dalgalarının spesifik katkılarını ayırt etme kabiliyetimizi engellemiştir. Hem EMP hem de HSC Runx1'e bağımlı bir şekilde üretilirken ve diğerleri arasında Myb ve büyüme faktörü reseptörü Csf1r (Koloni Uyarıcı Faktör 1 Alıcı, ayrıca Makrofaj Kolonisi Uyarıcı Faktör Alıcı olarak da bilinir) ifade ederken, EMP'ler Hem in vitro hem de in vivo olarak lenfoid potansiyellerinin bulunmaması, uzun dönem repopulasyon potansiyelinin olmaması ve soyu markörü Sca- 11'in yüzey ekspresyonunun eksikliği nedeniyle. Genetik kader haritalama modelleri, embriyonik öncüleri bir hücreye spesifik ve zamana özgü biçimde hedeflemeye izin verdiklerinden, makrofaj ontogenezini karakterize etmek için gereklidir. Burada, iki soy arasındaki ayrım yapmak için laboratuvarımızda kullanılan kaderi haritalama protokolünü sunuyoruzYetişkin dokuların çoğunda bulunan makrofajların: HSC kaynaklı sızıntı makrofajları ve HSC'den bağımsız ikamet makrofajları.
Doku ikamet makrofajları, sitokin reseptörü Csf1r 12'yi eksprese eden Myb'den bağımsız öncü hücrelere geri izlenir ve üç tamamlayıcı kader-haritalama stratejisi 6 kullanarak E8.5-E10.5'deki embriyo içerisinde bulunur. Fetal HSC'leri etiketlemeden yolk sac hematopoez araştırmak için, 'geliştirilmiş' Cre rekombinazın tamoksifenle uyarılabilir bir füzyon proteini ve iki fare östrojen reseptörü (Mer-iCre-Mer) kontrolünün altında olan bir transgenik suş Csf1r MeriCreMer kullanıyoruz . Csf1r destekçisi. Dolayısıyla, Cre rekombinaz, sınırlı bir zaman aralığı boyunca CSF1R eksprese eden hücrelerde aktif olacaktır. Bir lox-STOP-lox kasetinin (Rosa26 LSL-eYFP ) aşağı akışta bir flüoresan proteini içeren bir muhabir suşuyla kullanıldığında, kalıcılığa yol açacaktırIndüksiyon zamanında mevcut olan hücrelerin genetik etiketlenmesi ve aynı zamanda soylarının genetik etiketlenmesi. E8.5 aktif formda tamoksifen, 4-hidroksitamoksifen (OH-TAM) uygulaması, yumurta sarısı unipotent "ilkel" öncüleri veya fetüs HSC'leri etiketlemeden, EMP'leri ve makrofajları etiketlemektedir. Böylece, embriyonik gelişim sırasında EMP'lerin ve bunların yavrularının immünofenotiplerini karakterize ettik ve aynı zamanda sarı kese kaynaklı makrofajların yetişkin makrofaj havuzlarına katkısını de değerlendirdik. İlkel atadan türetilen makrofajların bu yaklaşımı kullanarak da etiketlendiğini ve yetişkin makrofaj havuzlarına katkıda bulunup katkı sağlayamayacaklarını karakterize etmek için daha fazla çalışma gerekmektedir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Hematopoietik prekürsör hücrelerin farklı dalgaları kısa bir zaman çerçevesinde kısmen çakışır; bu da her gelişimsel hematopoetik dalganın katkısını teknik olarak çok zorlayıcı olan bağışıklık hücrelerine analiz eder.
Tamoksifenle indüklenebilen Cre sistemleri, spesifik hücreleri zamansal olarak indüklenebilir bir şekilde etiketleme ve ex vivo veya in vitro kültür veya transplantasyona ihtiyaç duymadan embriyolar veya yetişkinlerde soy ana…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Yazarlar fikirli tartışmalar için Prof Frederic Geissmann ve Prof Christian Schulz'a teşekkür ederler; Makale eleştirel okuma Dr Hannah Garner, Xavier Montagutelli ve Dr Jean Jaubert ve fare yetiştirme desteği Institut Pasteur hayvan tesisi personeli; Ve Pascal Dardenne ve Vytaute Boreikaite, bir Amgen Bursiyeri, teknik yardımları için. EGP laboratuarında yapılan araştırmalar, Institut Pasteur, CNRS, Cercle FSER (FRM ve Institut Pasteur ve REVIVE konsorsiyumundan bir başlangıç paketi) tarafından finanse edilmektedir.LI, REVIVE konsorsiyumundan bir doktora bursuyla desteklenmektedir.
Materials
| #5 Straight Forceps | Fine Science Tools | 11251-20 | |
| MC19/B Pascheff-Wolff Spring Scissors | Fine Science Tools | 15371-92 | |
| 8.5 cm straight scissors | Fine Science Tools | 14090-09 | |
| Anti-Mouse Kit-PE (clone 2B8) | BD Pharmingen | 553355 | 1/200 dilution in FACs Buffer |
| Anti-Mouse CD45.2 APC-Cy7 (clone 104) | Sony | 1149120 | 1/100 dilution in FACs Buffer |
| Anti-Mouse AA4.1-APC (CD93, clone AA4.1) | eBioscience | 17-5892 | 1/100 dilution in FACs Buffer |
| Anti-Mouse Ter119 PerCP-Cy5.5 (clone Ter119) | Biolegend | 560512 | 1/200 dilution in FACs Buffer |
| Anti-Mouse F4/80-BV421 (clone BM8) | BD Pharmingen | 123137 | 1/100 dilution in FACs Buffer |
| Anti-Mouse CD11b PE-Cy7 (clone M1/70) | BD Pharmingen | 552850 | 1/200 dilution in FACs Buffer |
| Anti-Mouse CD16/CD32 (Mouse BD Fc Block, clone 2.4G2) | BD Biosciences | 553142 | |
| PBS 1x | Fischer Scientific | 12559069 | |
| Fetal Bovine Serum | Fischer Scientific | 11570506 | |
| Collagenase D | Roche | 11088882001 | |
| Deoxyribonuclease I | Sigma | D4527-20KU | |
| 6-well tissue culture plate | Dutscher Dominique | 353046 | |
| 12-well tissue culture plate | Dutscher Dominique | 353224 | |
| 24-well tissue culture plate | Fischer Scientific | 11874235 | |
| 96 wells U-shape bottom tissue culture plate | Dutscher Dominique | 353227 | |
| Syringe Plastipak 2 mL | Dutscher Dominique | 300185 | |
| Nylon grid 100 µm cell strainers | Dutscher Dominique | 352360 | |
| Nylon grid 70 µm cell strainers | Dutscher Dominique | 352350 | |
| 15 ml Falcon tubes | Dutscher Dominique | 352096 | |
| Stericup GP Millipore filtration kit, 0.2 μm | Dutscher Dominique | 51246 | |
| Bovine Serum Albumin | Sigma | A7906-500G | |
| (Z)-4-HYDROXYTAMOXIFEN 25mg | Sigma | H7904-25MG | Special care should be taken when preparing and working with tamoxifen and its derivates. Always use appropriate personal protective equipment |
| Progesterone | Sigma | P3972 | Always use appropriate personal protective equipment |
| PEG-35 castor oil (Kolliphor/Cremophor EL) | Sigma | C5135 | |
| Sunflower oil | Sigma | S5007-250ML | |
| Ethanol | Sigma | 24103-1L-R-D | Always use appropriate personal protective equipment and use under the fumehood |
| EDTA | Sigma | E9884-500G | |
| DAPI, 1 ML (1 MG/ML IN WATER) | Fischer Scientific | 10116287 | |
| CytoFLEX S B2-R3-V4-Y4 flow cytometer | Beckman Coulter | B75408 | |
| CytoFLEX Daily QC Fluorospheres | Beckman Coulter | B53230 | |
| VersaComp Antibody Capture Bead kit (2×5 mL) | Beckman Coulter | B22804 | |
| FVB-Tg(Csf1r-cre/Esr1*)1Jwp/J | The Jackson laboratory | 19098 | |
| B6.129X1-Gt(ROSA)26Sortm1(EYFP)Cos/J | The Jackson laboratory | 6148 |
References
- Bertrand, J. Y., et al. Three pathways to mature macrophages in the early mouse yolk sac. Blood. 106 (9), 3004-3011 (2005).
- Palis, J., Robertson, S., Kennedy, M., Wall, C., Keller, G. Development of erythroid and myeloid progenitors in the yolk sac and embryo proper of the mouse. Development. 126 (22), 5073-5084 (1999).
- Chen, M. J., et al. Erythroid/myeloid progenitors and hematopoietic stem cells originate from distinct populations of endothelial cells. Cell Stem Cell. 9 (6), 541-552 (2011).
- Frame, J. M., Fegan, K. H., Conway, S. J., McGrath, K. E., Palis, J. Definitive Hematopoiesis in the Yolk Sac Emerges from Wnt-Responsive Hemogenic Endothelium Independently of Circulation and Arterial Identity. Stem Cells. , (2015).
- Kieusseian, A., Brunetdela de la Grange, P., Burlen-Defranoux, O., Godin, I., Cumano, A. Immature hematopoietic stem cells undergo maturation in the fetal liver. Development. 139 (19), 3521-3530 (2012).
- Gomez Perdiguero, ., E, , et al. Tissue-resident macrophages originate from yolk-sac-derived erythro-myeloid progenitors. Nature. 518 (7540), 547-551 (2015).
- Hoeffel, G., et al. C-Myb(+) erythro-myeloid progenitor-derived fetal monocytes give rise to adult tissue-resident macrophages. Immunity. 42 (4), 665-678 (2015).
- Kierdorf, K., Prinz, M., Geissmann, F., Gomez Perdiguero, E. Development and function of tissue resident macrophages in mice. Semin Immunol. 27 (6), 369-378 (2015).
- Houssaint, E. Differentiation of the mouse hepatic primordium. II. Extrinsic origin of the haemopoietic cell line. Cell Differ. 10 (5), 243-252 (1981).
- Cumano, A., Godin, I. Ontogeny of the hematopoietic system. Annu Rev Immunol. 25, 745-785 (2007).
- McGrath, K. E., et al. Distinct Sources of Hematopoietic Progenitors Emerge before HSCs and Provide Functional Blood Cells in the Mammalian Embryo. Cell Rep. 11 (12), 1892-1904 (2015).
- Schulz, C., et al. A lineage of myeloid cells independent of Myb and hematopoietic stem cells. Science. 336 (6077), 86-90 (2012).
- Chevalier, C., Nicolas, J. F., Petit, A. C. Preparation and delivery of 4-hydroxy-tamoxifen for clonal and polyclonal labeling of cells of the surface ectoderm, skin, and hair follicle. Methods Mol Biol. 1195, 239-245 (2014).
- Bertrand, J. Y., Giroux, S., Cumano, A., Godin, I. Hematopoietic stem cell development during mouse embryogenesis. Methods Mol Med. 105, 273-288 (2005).
- Bertrand, J. Y., et al. Characterization of purified intraembryonic hematopoietic stem cells as a tool to define their site of origin. Proc Natl Acad Sci U S A. 102 (1), 134-139 (2005).
- Ginhoux, F., et al. Fate mapping analysis reveals that adult microglia derive from primitive macrophages. Science. 330 (6005), 841-845 (2010).
- Nakamura, E., Nguyen, M. T., Mackem, S. Kinetics of tamoxifen-regulated Cre activity in mice using a cartilage-specific CreER(T) to assay temporal activity windows along the proximodistal limb skeleton. Dev Dyn. 235 (9), 2603-2612 (2006).
- Qian, B. Z., et al. CCL2 recruits inflammatory monocytes to facilitate breast-tumour metastasis. Nature. 475 (7355), 222-225 (2011).
- Yona, S., et al. Fate mapping reveals origins and dynamics of monocytes and tissue macrophages under homeostasis. Immunity. 38 (1), 79-91 (2013).
- Sheng, J., Ruedl, C., Karjalainen, K. Most Tissue-Resident Macrophages Except Microglia Are Derived from Fetal Hematopoietic Stem Cells. Immunity. 43 (2), 382-393 (2015).
