우리는 마우스 흉선 상피 세포의 단일 세포 현탁액 준비 및 유세포 분석을 위한 세포 내 분자의 염색을 위한 프로토콜을 설명합니다.
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방법 논문
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우리는 마우스 흉선 상피 세포의 단일 세포 현탁액 준비 및 유세포 분석을 위한 세포 내 분자의 염색을 위한 프로토콜을 설명합니다.
흉선 상피 세포(TEC)는 T 세포의 발달 및 레퍼토리 선택을 촉진하는 데 필수적인 역할을 합니다. 흉선 피질의 피질 TEC(cTEC)은 조기 T 세포 발달과 피질 흉선 세포의 양성 선택을 유도합니다. 대조적으로, 흉선 수질의 수질 TEX(mTEC)는 피질에서 긍정적으로 선택된 흉선세포를 끌어당겨 T 세포에서 자기 내성을 확립합니다. cTEC으로 발현되는 DLL4 및 beta5t, mTEC로 발현되는 Aire 및 CCL21을 포함한 다양한 분자는 T 세포 발달 및 선택을 지원하는 흉선 기능에 기여합니다. cTECs 및 mTECs에서 기능적으로 관련된 분자의 유세포 분석은 TEC의 생물학에 대한 이해를 향상시키는 데 유용하지만, TEC의 단일 세포 현탁액을 준비하기 위한 현재의 방법은 젊은 성인 마우스 흉선에서 TEC의 작은 부분(cTEC의 경우 약 1%, mTEC의 경우 약 10%)만 회수할 수 있습니다. TEC에서 이러한 기능적으로 관련된 분자 중 다수는 세포 내에 국한되어 있기 때문에 마우스 TEC의 단일 세포 현탁액 준비 및 유세포 분석을 위한 세포 내 분자의 염색을 위한 프로토콜에 대해 설명합니다.
흉선은 T 림프구의 발달 및 레퍼토리 선택을 촉진하는 상피 중간엽 기관입니다. 흉선 내의 피질 및 수질 미세환경에서 흉선 상피 세포(TEC)는 T 세포 발달 및 선택을 지시하는 데 중요한 역할을 합니다. 흉선 피질의 피질 TEC(cTEC)는 주로 초기 T 세포 발달 유도와 새로 생성된 T 세포 항원 수용체(TCR) 발현 흉선세포의 양성 선택에 기여한다는 것은 잘 알려져 있습니다. 대조적으로, 흉선 수질의 수질 TEX(mTEC)는 피질에서 긍정적으로 선택된 흉선세포를 끌어당기고 자가 반응성 T 세포를 제거하고 조절 T 세포를 생성함으로써 중앙 자기 내성을 확립하는 데 필수적입니다1,2. T 세포 발달 및 선택을 지원하는 TEC의 이러한 기능은 cTEC 및 mTEC에서 발현되는 다양한 분자를 통해 매개됩니다.
여기에는 림프 전구 세포의 T 세포 계통 사양에 중요한 델타 유사 리간드 4(DLL4)가 포함됨)3,4, beta5t(Psmb11이라고도 함, CD8 T 세포의 양성 선택에 중요)5,6 및 Prss16(흉선 특이적 세린 프로테아제 또는 TSSP, CD4 T 세포의 양성 선택에 중요)7,cTEC으로 발현되는 8 및 자가면역 조절자(Aire, 자가 유전자의 난잡한 발현에 중요)9,10, Fez family zinc finger 2 (Fezf2, Aire 독립 자가 유전자의 난잡한 발현 및 흉선 다발 세포 생성에 중요)11,12,13,14, 및 C-C 모티프 케모카인 리간드 21 (CCL21, 골수 이동 및 양성 선택된 흉선세포의 축적에 중요)14,15,16은 mTEC로 표현됩니다. 유세포 분석은 TEC에서 기능적으로 중요한 분자를 정량적으로 검출하는 수단을 제공하여 cTEC 및 mTEC의 발달 및 기능을 모두 평가할 수 있도록 합니다. TEC의 많은 분자는 주로 세포질(예: 프로테아솜 성분 beta5t) 및 핵(예: 전사 조절자 Aire)과 같은 세포 내에서 발현되기 때문에 유세포 분석을 사용하여 cTEC 및 mTEC의 세포 내 분자를 정량적으로 분석하는 것이 유리합니다.
TECs는 흉선에서 드뭅니다. 생후 5주 된 암컷 마우스는 약 1 × 106 cTEC와 약 2.5 × 106 mTEC를 가지고 있는 반면, 흉선 피질은 약 3 × 108 CD4+CD8+ 흉선 세포를 포함하고 흉선 수질은 약 5 × 107 CD4+CD8- 및 CD4-CD8+ 흉선세포를 포함합니다17. 그러므로, 흉선에 있는 세포의 대다수(>99%)는 젊은 성체 마우스의 TEC가 아니라 흉선세포를 포함한 조혈 세포입니다. 더욱이, TEC는 흉선 내의 인접 세포(예: 흉선세포) 및 구조적 세포외 구성 요소(예: 콜라겐)와 밀접하게 연관되어 있으므로 TEC가 세포 현탁액으로 방출되려면 흉선의 프로테아제 소화가 필요합니다. 효소 분해를 위한 기존의 방법은 TEC의 작은 부분만 산출합니다. 5주 된 생후 마우스 thymus17,18,에서 cTEC와 mTEC의 경우 각각 약 1%(1 ×10 4) 및 10%(2 × 105). 흉선에서 TEC가 방출되는 효율이 낮은 것은 단백질 분해 효소 및 기계적 스트레스에 대한 TEC의 민감성과 TEC와 인접 세포, 특히 cTEC와 CD4+CD8+ thymocytes20 사이의 긴밀한 연관 때문일 수 있습니다. 이와 관련하여, 현재의 효소 분해 매개 세포 전처리 방법을 기반으로 한 유세포 분석 및 단일 세포 RNA 염기서열분석 분석을 포함한 마우스 TEC의 단일 세포 분석 결과는 TEC의 극히 일부만을 대표하므로 포괄적이지 않습니다. 그럼에도 불구하고, TEC의 효소 검색에 대한 이러한 한계에도 불구하고, 단일 세포 현탁액에서 마우스 TEC의 유세포 분석은 cTEC 및 mTEC에서 기능적으로 관련된 분자의 정량 분석에 여전히 유용합니다. 세포 현탁액에서 TEC는 상피 표면 분자 EpCAM(CD326)에 대해 양성이고 조혈 표면 분자 CD45에 대해 음성인 세포로 정의되었습니다. EpCAM+CD45-TEC 내에서 Ly51 분자(BP-1 및 CD249라고도 함) 및 Ulex Europaeus agglutinin I(UEA1) 결합 용량(주로 α 결합 푸코스를 포함하는 당단백질 및 당지질에 결합)의 세포 표면 발현 수준은 cTECs(Ly51높음,UEA1 낮음) 및 mTEC(Ly51,낮음, UEA1높음, 높음)를 표현형으로 표시하는 데 사용되었습니다). 여기에서는 마우스 TEC의 단일 세포 현탁액의 기존 준비 및 유세포 분석을 위한 세포 내 분자의 염색을 위한 실험 프로토콜에 대해 설명하며, 새로 준비된 마우스 TEC에서 세포 내 분자 beta5t, CCL21 및 Aire의 정량 분석에 중점을 둡니다.
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모든 마우스 실험은 미국 국립 암 연구소(National Cancer Institute)의 동물 관리 및 사용 위원회(Animal Care and Use Committee)의 승인 하에 수행되었습니다(ASP21-431, ASP21-432 및 EIB-076-3).
1. 흉선 세포 현탁액의 준비
참고: 마우스 온토제니(ontogeny)는 흉선으로부터 TEC의 효소 방출 효율에 영향을 미칩니다. 마우스 사용 기간에 따른 세 가지 방법을 다음과 같이 설명합니다.
2. 흉선 세포의 항체 염색
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분석을 위해서는 최소 6개의 형광 채널(CD45, EpCAM, Ly51, UEA1, Ghost Dye, 그리고 beta5t, CCL21 및/또는 Aire용)과 전방 산란(forward scatter) 및 측방 산란(side scatter) 파라미터의 검출이 가능한 유세포 분석기가 필요합니다. 생후 0일 된 마우스와 2주 된 마우스의 Collagenase/Dispase 처리 흉선 세포에 대한 대표적인 유세포 분석 프로파일이 각각 그림 1과 그림 2에 제시되어 있습니다. 두 그림 모두에서 패널 A의 도트 플롯은 전체 입자 신호의 전방 산란(FSC) 강도와 Ghost Dye Violet 510 형광 강도를 보여줍니다. Ghost Dye 시약의 음성 염색과 세포 크기를 반영하는 전방 산란으로 판단할 때, 입자 신호의 90% 이상이 생존 세포에 해당합니다. 패널 B는 조혈...
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Dispase가 있거나 없는 콜라게나제는 마우스 흉선을 소화하여 TEC 4,5,9,18,21을 제조하는 데 널리 사용됩니다. 콜라게나제를 포함한 프로테아제의 혼합물을 포함하는 리베라아제는 또한 흉선을 소화하여 TEC17,22를 제조하는 데 사용됩니다. 콜라게나제와 리베라아제를 사용하면 마우스 흉선에서 cTEC 및 mTEC의 수율과 품질이 본질적으로 동등하지만 효소의 제품 배치에 따라 약간의 차이가 나타날 수 있습니다. 트립신은 또한 효율적인 흉선 소화를 위해 사용되지만21,23
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저자에게는 이해 상충이 없습니다.
원고를 읽어주신 오히가시 이즈미 박사님께 감사드립니다. 이 연구는 미국 국립보건원(National Institutes of Health), 미국 국립암연구소(National Cancer Institute) 및 암연구센터(Center for Cancer Research)의 교내 연구 프로그램(Intramural Research Program) ZIA BC 011806의 지원을 받았습니다.
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