1。介绍
多个交互发生在HSC和骨髓基质利基,作为造血作用的关键诱因。已知信号事件包括CXCL12 / CXCR4和自洽场/ c - kit receptor-ligand交互和Wnt和Notch信号
1- - - - - -
4]。众所周知,产生的可溶性因子CXCL12和自洽场血管周的网状细胞是造血干细胞(HSC)的重要介质迁移和维护,分别为(
1,
5]。造血干细胞自我更新的Wnt信号是至关重要的,HSC
Wnt3a−−/
老鼠是严重受损的重新能力(
6]。切口在造血的作用
在活的有机体内是有争议的。然而,抑制切口cocultures CD146+血管周的细胞与人类HSC给B细胞增加开发HSC较少,建议的角色等级在HSC维护(
2]。尽管大量的信息在信号通路和利基市场支持造血的骨髓,很少有例子,可以诱导造血作用
在体外通过提供生长因子或细胞与基质coculture利基。
这个实验室之前报道5基质细胞系g3孤立的小鼠脾脏的支持
在体外生产特定的骨髓细胞(子集
7]。这一发现与基质细胞在脾脏脾造血利基,唤起兴趣和脾脏的二级网站支持造血作用。5 g3基质被证明支持瞬态生产骨髓前体细胞和长期生产的小说不同的dendritic-like细胞类型,即“L-DC”[
7]。先前的研究认为L-DC高度激活CD8的内吞作用的能力+T细胞,但不是CD4细胞+T细胞(
8,
9]。5 g3提供contact-dependent支持造血作用[
8]。这是长期的克隆分离脾文化STX3,不像成熟的内皮细胞和成纤维细胞的基因表达,尽管它被证明能力薄弱与内皮细胞基底膜基质中形成管状结构(
10,
11]。这个属性已经与周和血管周的基质细胞(
12]。
5 g3基质行因此被调查进一步标志表达确定血统起源与间质和血管周的网状细胞的组件HSC龛中描述的骨髓。为了解决这个问题是否涉及5个g3 cocultures支持造血的HSC给后代细胞分化,而非造血细胞的增殖或扩张,信号通路调节造血的骨髓进行了研究。已知信号通路的抑制剂包括切口,Wnt和酪氨酸激酶c - kit PDGFR coculture化验测试了对细胞的影响生产、维护的祖细胞和髓细胞包括L-DC生产。
2。材料和方法
2.1。动物
特定的无菌C57BL / 6 j (
H-2Kb:CD45.2)小鼠年龄在4到8周从约翰科廷商学院获得医学研究(JCSMR:堪培拉、行动、澳大利亚)。动物实验是按照澳大利亚执行代码的动物保健和使用科学目的(第八版,2013)。动物实验伦理委员会批准的所有程序都是在澳大利亚国立大学(阿奴:堪培拉,澳大利亚)协议A2013/11之下。
2.2。基质细胞培养
脾脏长期文化(LTC)已经建立了多年来在这个实验室通过不断的文化整体脾细胞悬液(
13,
14]。这些已经被证明包括基质细胞单层连续支持生产不同的骨髓细胞。STX3基质行是来自脾LTC停止造血细胞的生产时间和通道
在体外(
10]。STX3通过单细胞克隆沉积使用流式细胞术,然后克隆生长融合,recloned和检测造血支持能力。几个克隆行包括5 g3研究被选为造血细胞系(支持者
15]。5 g3最初分为早期endothelial-like细胞系的基础上能够形成管状结构在基底膜基质
16]。然而,它并没有成熟的内皮细胞表达标记,其血统起源一直不清楚。
冻结的股票5 g3倾斜,这样实验一直参与细胞通道3 - 4次冻结的股票。5 g3细胞生长从冻结的股票被刮前面描述的条件下,通过培养细胞(
7]。简单地说,细胞培养在37°C公司5%2在空气湿度95%杜尔贝科修改鹰的介质(DMEM) (Sigma-Aldrich:城堡山、新南威尔士、澳大利亚)补充10%胎牛血清(FCS), 5×10−4M 2-mercaptoethanol, 10毫米玫瑰,100 U /毫升青霉素、链霉素100 ug /毫升、4 mg / l葡萄糖,6 mg / l叶酸,36毫克/ l L-asparagine, 116 mg / l L-asparagine盐酸(sDMEM)。胰岛素治疗是用来分离基质细胞实验。
2.3。流式细胞术
细胞被染色的抗体稀释fluorescence-activated细胞排序(流式细胞仪)缓冲区(FCS DMEM /叠氮化钠0.1% / 1%)。抗体特定的足球俱乐部
γII / IIIR (CD32 / CD16)(美国eBiosciences:圣地亚哥,CA) 5
μ
克/ 1061毫升阻止细胞非特异性抗体结合细胞。荧光染料或biotin-conjugated抗体CD11b CD11c, mhc ii, F4/80, CD3, B220, CD150, CD48因子,Ly6G, CD45.2, CD29, CD51, CD54, CD31, gp38, CD105, Thy1.2,本来,VCAM1, CD140a, Flt3, NK1.1, CD19, Gr-1, Ter119,和c - kit,以及streptavidin-PE-Cy7 streptavidin-PE,和streptavidin-FITC从BioLegend购买(美国圣地亚哥,CA)。染色1
μg / ml propidium碘(PI) (Sigma-Aldrich)被用来区分活细胞。盖茨Isotype-matched控制抗体用于设置评估特定的抗体绑定。平均荧光强度(MFI)计算平均通道荧光的净变化为特定抗体同形像控制之上。荧光- 1 (FMO)控制被用来为特定的抗体绑定设置盖茨在多色染色实验。流仪分析使用BD FACSDiva (Becton Dickinson)和FlowJo软件(美国或树明星:亚什兰)。
2.4。骨髓祖细胞的准备
单个细胞悬浮液准备通过骨髓细孔筛。红细胞裂解与血统(林)损耗进行了使用mac®磁珠技术(Miltenyi研究:格拉德巴赫,德国)如前所述[
8,
17]。
2.5。隔离的造血干细胞和祖细胞
Lineage-depleted(林−)骨髓祖细胞制备和沾fluorochrome-conjugated CD150抗体,Flt3, c - kit,本来描绘长期——(LT) HSC和multipotential祖细胞(MPP)排序。抗体的特定谱系标记被用来门成熟的造血细胞。LT-HSC CD150被排序+Flt3−林的子集−本来就+c - kit+(LSK)细胞和MPP CD150−Flt3+的子集LSK细胞(
17]。排序进行BD FACSAria™II细胞分选仪(正)。
2.6。基质Coculture化验
评估
在体外造血作用,林−骨髓细胞覆盖在1 - 5×104细胞/毫升以上5 confluency g3层的80 - 90%。LT-HSC和MPP覆盖在1 - 5×103细胞/毫升。控制文化包括基质或林−骨髓细胞只和LT-HSC MPP单独培养。在这些控件,7天内没有明显的造血细胞生存的文化。抑制剂使用包括伊马替尼(FLT3抑制剂、PDGFRA / B和c - kit酪氨酸激酶;蓝宝石生物科学:滑铁卢,新南威尔士、澳大利亚),Plerixafor (CXCL12 / CXCR4抑制剂信号;蓝宝石生物科学),XAV939 (WNT /
β连环蛋白抑制剂;Sigma-Aldrich)、WntC59 (PORCN WNT激活抑制剂;Sigma-Aldrich),和榫眼(等级/
γ分泌酶抑制剂;Sigma-Aldrich)。这些都是根据试验实验浓度影响。他们补充在cocultures两周一次的介质变化。评估细胞生产cocultures,不依从细胞收集每7天的愿望和替换介质。
2.7。显微镜
细胞形态学观察和拍摄使用evo®FL数字荧光显微镜(美国电子显微镜科学:哈特菲尔德,PA)配备了索尼®ICX445 CCD相机(索尼:Minato TKY,摩根大通(JP)。
2.8。转录组分析
总RNA制备使用RNeasy迷你包(试剂盒:克利夫顿山,维多利亚,澳大利亚)使用小鼠基因组转录组分析430 v2 genechips(美国Affymetrix,圣克拉拉,CA)。从提取RNA双链cDNA合成在一个两步的过程。第一链cDNA生产使用T7 - (dT)24引物和上标II逆转录酶(英杰公司生命技术:威弗利山,维克,澳大利亚)。两样东西cDNA是从第一个合成的。cRNA被转录
在体外和生物素标记双链DNA使用BioArray高产RNA转录标签工具包(Affymetrix)。cRNA杂化genechips这是洗和彩色Affymetrix流体。了Affymetrix GeneArray®扫描仪被用来分析genechips。
2.9。统计分析
数据作为样本的平均值±标准错误(SE)的大小
n
。统计分析涉及到复制的成对比较文化与控制。这些都是建立在同一时间,在某些情况下,在几个时间点化验。因此统计过程涉及Bonferroni调整学生的的显著性水平
t
以及(
p
≤
0.05
),反映的事实是,多个一起进行了比较。
3所示。结果与讨论
3.1。5 g3间充质细胞
描述5 g3的血统起源细胞染色与特定的细胞表面标记的抗体。基质是表达CD105, CD29,本来,Thy1与间充质干细胞。细胞也表达了VCAM1、CD51 CD140a (PDGFRA)标记血管周的网状细胞(图
1)。他们也gp38染色,成纤维细胞的网状细胞的一个已知的标记(
18]。5 g3没有表达CD31或CD54内皮标记(图
1)。5 g3基质不是证实了内皮和转录组分析在图
2显示没有表达
Cdh5,
Fli-1,或
Erg(
19,
20.]。5 g3也表示没有造血细胞的标记包括骨髓和淋巴(图子集
1)。
5 g3血统起源的识别。间充质细胞和抗体染色,内皮细胞、造血细胞标记。红色柱状图显示同形像控制,和蓝色显示特定抗体绑定。MFI显示在右上角的情节,和%具体染色显示中心。脾和骨髓细胞被用作控制。
基因表达的5 g3。基因表达是衡量使用Affymetrix小鼠基因组转录组分析430 v。2 genechips和ln表示2信号值来自两个独立实验(平均±SE)。25的截断值显示为虚线。pathway-specific基因的表达,5 g3基质与造血细胞收集从长期基质cocultures (LTC)。
3.2。5 g3基质支持骨髓形成
5 g3的造血支持能力在cocultures涉及覆盖种植长达7周的林−骨髓细胞(
7)(图
3(一个))。从这个实验室工作的历史表明,这类cocultures产生四个主要类型的细胞(
7,
8,
17,
21,
22]。细胞在基质生产的图解表示cocultures覆盖与林−骨髓如图
3 (b)。多个实验十多年没有确认生产T, B,或红色的细胞,但长期生产髓系树突状细胞是cocultures以来持续维持髓系祖细胞(
7,
8,
16,
17]。
描述的细胞在基质生产cocultures林−骨髓细胞/ 5 g3基质。(一)生产的不依从细胞在14和21天。不依从细胞收集的上清液和染色抗体特定CD11b, CD11c, mhc ii, F4/80流仪分析描述类型子集。CD11b L-DC是封闭的+CD11c+ /−F4/80+mhc ii−,CD11b cDC-like细胞+CD11c+ /−F4/80−mhc ii+和不成熟的髓细胞CD11b+CD11c+ /−F4/80−mhc ii−。祖细胞在CD11b丰富−CD11c−F4/80−mhc ii−子集。一个coculture代表多个实验显示。(b)的图解表示细胞类型特征的cocultures林−骨髓/ 5 g3基质。
不依从细胞中产生cocultures收集上层清液和染色与抗体特定CD11b, CD11c, mhc ii,和F4/80流仪鉴定细胞产生。总骨髓人口首次CD11b封闭+CD11c+ /−人口。然后L-DC人口CD11b封闭+CD11c+ /−F4/80+mhc ii−细胞,常规(c) DC-like CD11b细胞+CD11c+ /−F4/80−mhc ii+不成熟细胞,骨髓细胞或CD11b“祖”+CD11c+/−F4/80−mhc ii−(图
3(一个))。的CD11b−CD11c−F4/80−mhc ii−人口不是一个纯粹的人口为髓系祖细胞的祖细胞,但纯度和前兆。14天后,L-DC构成61.3%的细胞产生,cDC-like细胞(13.2%)和骨髓细胞(12.3%)小种群(图
3(一个))。21天之后,主导L-DC人口明显,代表92.6%的细胞,小髓细胞的数量(4.2%)和假定的祖细胞(10.4%)也明显(图
3(一个))。cDC-like细胞和骨髓细胞从前兆出现在林仅是暂时性的−骨髓和21到28天消失的文化
7,
8,
21]。
3.3。Wnt信号控制生产Cocultures髓细胞
基因分析是在两个复制实验比较5 g3基质细胞在LTC生产。这些实验,5 g3细胞种植和通道三次RNA收集之前,和LTC建立了前6周总细胞RNA制备的集合。基于转录组分析,5 g3基质表达Wnt配体(特别是
Wnt5a)和Wnt受体包括卷曲的受体2 (
Fzd27()和卷曲的受体
Fzd7)(图
2)。控制造血细胞表达
Fzd7和
Wnt6(图
2)。5 g3和造血细胞表达高水平的
Ctnnb这个编码
β连环蛋白,Wnt信号的一个重要转录监管机构
轴蛋白负责监管
β连环蛋白。评估Wnt信号是否重要
在体外造血作用,添加了两个不同的抑制剂与林cocultures建立−骨髓细胞。通过降解XAV939扰乱Wnt信号
β连环蛋白(
23]。WntC59发生是一种潜在的抑制剂PORCN所需Wnt棕榈酰化,从而阻断激活Wnt家族的蛋白质(
24]。
XAV939治疗显著降低了电池的生产与控制在所有时间点10
μ克/毫升,1
μ克/毫升,但在低浓度(图是无效的
4(一))。XAV939作用于
β连环蛋白,对于细胞生存和增殖(
25]。相比之下,WntC59抑制剂给显著增加细胞生产在所有时间点的浓度为10
μg / ml但没有效果在较低浓度(图
4(一))。WntC59块Wnt家族的激活蛋白表达g3和5月5日发布祖细胞从维护和自我更新的状态,所以给增加骨髓细胞的分化。
β连环蛋白和其他Wnt造血细胞表达的蛋白也cocultures隔绝,所以抑制剂可能是作用于一种或两种造血基质细胞(图
2)。然而,在Wnt信号的情况下,特定的细胞抑制的目标是次要的证据表明Wnt信号控制造血系统。
信号通路控制造血作用。Cocultures建立了28天林的叠加−骨髓细胞/ 5 g3基质。(一)可溶性的抑制剂
β连环蛋白(XAV939)和Wnt激活(WntC59)被添加为一式三份的玻璃瓶。(b)伊马替尼和Plerixafor加入cocultures评估对细胞的影响生产。在(a)和(b),数据显示%骨髓(CD11b+)细胞产生相对输入手机号使用流式细胞仪。数据反映出均值±SE (
n
=
3
)。
∗
注释抑制剂浓度在细胞生产是明显不同于控制中不含抑制剂。数据显示反射两个类似的实验。
3.4。伊马替尼在5 g3基质Cocultures抑制骨髓形成
基因分析5 g3揭示基因编码的表达生长因子和自洽场一样,CXCL12, PDGFA, VEGFA, IGF2,和CSF1但不是FLT3L CSF2或CSF3(图
2)。的表达
Cxcl12和
KitL(CSF)符合假设5 g3反映了血管周的脾网状细胞类型。调查自洽场或CXCL12造血的作用
在体外,具体的抑制剂伊马替尼和Plerixafor滴定与林cocultures建立−骨髓细胞。Plerixafor CXCL12趋化因子受体CXCR4受体的拮抗剂。然而,Plerixafor-treated cocultures给连续细胞生产在所有治疗cocultures与控制一系列浓度(图
4 (b))。没有抑制细胞生产的实现,但增强的细胞生产实现了随着时间的推移,给文化处理显著提高细胞生产10
μ克/毫升,1
μ克/毫升(图
4 (b))。这一增加可能与在HSC CXCL12迁移的作用,这种迁移的抑制可能导致分化。伊马替尼是一种选择性自洽场c - kit受体的酪氨酸激酶抑制剂,它还能抑制其他酪氨酸激酶包括PDGFR (CD140)和FLT3 [
26]。配体的生产PDGFA和VEGFA造血细胞(图
2)表明,PDGFRA和PDGFRB也可以抑制伊马替尼的目标。FLT3 / FLT3L交互的作用并不表示重要的基于基因表达的缺失(图
2)。伊马替尼在10
μg / ml显著抑制细胞生产从文化(图7天
4 (b))。伊马替尼似乎法案通过减缓细胞祖细胞层面的发展,可能抑制自我更新,维护,或生存。伊马替尼可以通过绑定到c - kit祖细胞或抑制通过绑定PDGFRA或PDGFRB (CD140a / b)基质细胞表达的。抑制或这两种信号通路通过造血细胞生产是一致的。
3.5。角色等级信号在Cocultures造血作用
基因分析在图
2确定几个Notch通路基因表达的基质包括
Dll1,
Dlk1,
Dtx2造血细胞,即
Dtx2,
Jag1,
Notch1。Notch信号的作用
在体外造血作用因此调查。的
γ分泌酶间接切口抑制剂,榫眼,因为它消除了信号通过防止切口胞内域的乳沟和易位到细胞核基因激活。在试验林的实验−骨髓cocultured / 5 g3, L-DC产生被发现明显高于cocultures对待榫眼为10.0
μm . L-DC的子集,cDC-like细胞,骨髓细胞和CD11b−CD11c−子集列举丰富的祖细胞。这是符合早期的发现表明cocultures建立HSC和MPP g3 / 5只产生L-DC和没有其他骨髓或直流子集,尽管他们并维持一个祖人口(
17]。10.0的抑制作用
μM榫眼因此测试cocultures LT-HSC和MPP g3 / 5。CD11b L-DC是封闭的+CD11c+ /−F4/80+mhc ii−细胞和CD11b“祖”−CD11c−F4/80−mhc ii−细胞,无髓细胞(CD11b+CD11c+ /−mhc ii−F4/80−)或(CD11b cDC-like细胞+CD11c+ /−mhc ii+F4/80−)生产。使用的控制策略如图
5(一个)。
切口的具体效应抑制造血作用
在体外。LT-HSC(林−本来就+c - kit+Flt3−CD150+)和MPP(林−本来就+c - kit+Flt3+CD150−)排序从小鼠骨髓和培养5 g3基质一段21天以上。Cocultures与榫眼每周补充两次(10
μ米在DMSO)
γ分泌酶抑制剂。控制文化收到了DMSO溶液稀释剂单独或零。不依从收集细胞后21天,沾染了抗体特定CD11b, CD11c, mhc ii, F4/80描绘子集。(一)细胞通过标记表达式作为L-DC (CD11b划定+CD11c+ /−mhc ii−F4/80+)或“先觉者”(CD11b−CD11c−mhc ii−F4/80−)。染色的一个有代表性的实验数据显示L-DC为主的生产。(b)的比例代表制L-DC L-DC的绝对数量为三个复制实验中分离的细胞种类。数据反映出均值±SE (
n
=
3
)。
∗
标识一个显著差异(
p
≤
0.05
)在细胞生产榫眼cocultures治疗(10
μ米)与零控制相比,除了% L-DC是明显不同于零和稀释剂控制。
更高的数量在MPP cocultures L-DC都产生了10.0
μM榫眼与控制(图
5 (b))。众所周知,切口和Wnt信号,必须保持HSC和MPP处于未分化状态
27]。观察到L-DC增加生产和MPP cocultures祖数字下降表明,缺口信号可能需要维护的MPP 5 g3基质cocultures这样抑制导致L-DC分化和更大的生产。相比之下,榫眼并不影响细胞生产HSC cocultures [
2,
28]。一种解释可能与信号冗余,这样5 g3基质提供一个数组HSC的信号分子,但更受限制的信号对MPP曲目。阻塞Notch信号可以有一个更深刻的影响从MPP比HSC L-DC生产。从这个实验室以前的工作表明,L-DC可以推出HSC和MPP, HSC产生MPP cocultures L-DC成为FLT3-dependent的发展过程(
17]。