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BD OMIP-100|中性粒细胞的“变形记”,14个指标揭示从成熟到免疫调节全过程

粒细胞 碧迪
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OMIP是ISAC(国际流式学会,1976年成立)旗下Cytometry PART A杂志中的专栏,全称为Optimized Multicolor Immunofluorescence Panels,影响因子3.26。OMIP成立目的包括减少科研人员多色流式方案开发时间、为新型OMIP提供起点、为科研人员提供数据可信度等。其文章分线上(补充材料文档含多种技术细节)和线下(两页电子PDF文档含实验相关内容)两部分,自2010年第一篇发表至今已有108篇。在这108篇文章中有82篇是碧迪医疗仪器上产生的多色方案,占比77%,这意味着使用碧迪医疗仪器按方案操作可高效获取多色实验数据。


碧迪医疗现已推出OMIP专栏,致力于助力研究人员获取多色实验方案,更希望能够通过科学的实验配置为科研人员缩短实验周期,促进科学发现!(点击下方文字立即阅读)


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有一个OMIP想要介绍给你认识一下!


01

研究背景


中性粒细胞是具有吞噬功能的多形核白细胞,并且是人类骨髓和外周血中最丰富的白细胞类型。中性粒细胞参与对损伤和病原体的第一道宿主防御,通过活化、迁移和激活对炎症信号作出反应。中性粒细胞会跟随趋化因子梯度迁移到炎症部位,通常通过吞噬作用、脱颗粒、产生活性氧物质以及释放中性粒细胞胞外陷阱(NETs)来清除受损组织或杀死微生物。中性粒细胞核在发育过程中具备不同的形态,例如从开始成熟到耗竭,中性粒细胞会经过带状、分叶核、超分叶多个细胞核形态过程 [2]

中性粒细胞发育、成熟、衰老过程 [2]

对中性粒细胞特征、多样性和抑制性的刻画对于理解中性粒细胞在不同生理和病理状态下的功能研究至关重要。本篇首次开发了一套14个指标的流式门控策略对人类外周血中性粒细胞迁移、吞噬、外排颗粒等能力进行系统性的鉴定区分,能够应用在实验室和临床样本中。


02

实验方案


研究对象:

人类外周血,体外实验纯化出的血液中性粒细胞


研究目的:

在多个临床和实验样本中对中性粒细胞进行深度免疫表型分析


仪器配置:

BD LSRFortessa™


实验检测指标和试剂选择:


除了BD LSRFortessa™设备支持14个指标方案外,其中最为显著的是碧迪引领的第一代染料革新:Sirigen


BD Horizon Brilliant™ (Sirigen™)


BD Horizon RealBlue™ 和RealYellow™

03

圈门总思路



04

结果分析


分析步骤详解如下:

第一步:

从来源于健康成年贡献者的全血中,根据经典 SSC-A、FSC-A、SSC-A、FSC-H 和 FSC-A 门控对细胞的颗粒度、大小和黏连程度进行鉴定,先后排除了非细胞信号并保留单个活细胞信号样本。使用 CD45圈出所有白细胞,其中 CD15Hi、CD66bHi的部分被定为中性粒细胞。



第二步:

外周血中性粒细胞在被激活之后会迁移到目标组织中,随后通过颗粒外排、吞噬或杀伤病原体发挥免疫调节能力,作者进一步根据多种细胞表面标记物的组合能够对中性粒细胞的血液亚型、上述能力以及一些罕见类型进行鉴定。CD177和OFLM-4两个标记物能够鉴定出多种外周血中性粒细胞亚型,如CD177Hi和CD177Lo中性粒细胞。CD11b和CD62L作为经典的细胞黏连分子对于中性粒细胞的迁移能力非常关键。初级和次级颗粒外排的能力分别可以被CD63和CD66b的表面表达量来评估。CD16协助中性粒细胞摄取调理颗粒(opsonized particles)进而发挥吞噬和杀伤的功能,实现免疫调节。除了正常工作的中性粒细胞之外,还会有一少部分会发生逆向迁移(Reverse-transmigration)或者造成过敏性表型,分别被表达CD54和CD49d所指征。


第三步:

除此之外,作者还在中性粒细胞中鉴定到了一些具有特殊形态和功能的亚群,如带状、分叶核、超分叶CD16+CD62L+中性粒细胞,未成熟并免疫抑制CD10+中性粒细胞,CD16+CD63+GRIM(颗粒外排免疫调节和代谢增强)中性粒细胞。



第四步:

为检验这种门控分选策略在临床中应用的可靠程度。作者从三位健康贡献者外周血中纯化出大量中性粒细胞,使用不同感染情况的气道上皮培养基上清和健康人类唾液对纯化的中性粒细胞在体外进行刺激,使用上文中建立的门控策略对发生迁移的中性粒细胞进行门控分析。


作者对流式分选结果进行了UMAP降维可视化,中性粒细胞较好地被分成四群:WB(未经刺激的外周血中性粒细胞),Uninf(经未感染上清刺激的中性粒细胞),Psa(经铜绿假单胞菌感染上清刺激的中性粒细胞)和Saliva(经唾液刺激的中性粒细胞)。


第五步:

作者进一步分析了经不同刺激物刺激后中性粒细胞亚群的多种标记物表达情况,如WB中性粒细胞有较高OLFM-4和CD62L的表达;Psa中性粒细胞高表达CD54和CD49d,即为前文中提及发生逆向迁移和过敏样表型的亚群。



05

实验总结


本篇提及了一个由14个指标道构成的多色荧光流式门控策略,深入剖析了人类外周血中的中性粒细胞亚群多种形态、能力,利用不同临床样本在不同健康状态和疾病状态下对中性粒细胞的起源、迁移、吞噬能力、颗粒外排和免疫调节能力进行细致的情境化分析。


参考文献:

[1] OMIP-100: A flow cytometry panel to investigate human neutrophil subsets.

[2] Aroca-Crevillén A, Vicanolo T, Ovadia S, Hidalgo A. (2024). Neutrophils in Physiology and Pathology. Annu Rev Pathol. 2024 Jan 24:19:227-259.




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