流式样本处理:肠道组织单细胞悬液制备标准化操作方案

肠道是人体最大的黏膜免疫器官,黏膜固有层、派尔集合淋巴结(PP)、黏膜/黏膜下孤立淋巴滤泡(ILF)共同构成肠道完整免疫微环境,富集树突状细胞、巨噬细胞、T/B 淋巴细胞、固有免疫细胞、上皮细胞等多种功能细胞群。各类免疫细胞协同调控肠道免疫耐受、抗感染应答、炎症性肠病发生发展及肠道肿瘤免疫平衡,不同细胞亚群在小肠、大肠不同组织区域的分布、表面标志物表达与生物学功能存在显著差异。依托多参数流式细胞术对肠道全细胞群进行分群、分型与定量检测,是解析肠道免疫稳态失衡机制、筛选消化道疾病免疫标志物、评估黏膜细胞活化状态的核心技术手段。

但人肠道组织大量分泌黏液、富含致密胶原纤维与完整上皮屏障,各类免疫细胞表面抗原极易被消化体系中的蛋白酶降解,常规组织消化方案普遍存在细胞活率偏低、各类免疫细胞分离得率不足、稀有细胞亚群丢失、表面标志物表达下调等问题,会直接造成流式分群模糊、检测数据失真,严重影响实验结果可信度。本方案为国际标准化人非淋巴组织免疫细胞分离指南[1],是一套适配临床手术来源人肠道标本的标准化单细胞悬液制备流程,完整覆盖组织分层解剖、脱黏液处理、上皮剥离、分级酶解全流程,制备单细胞悬液可直接用于肠道全细胞群多色流式分型检测。

一、实验前试剂与耗材准备

(一)试剂配制

1. 基础缓冲液

1)冷HBSS缓冲液

配方:10×HBSS 50 mL + 1M Hepes 8 mL + 青霉素/链霉素 5 mL,超纯水定容至500 mL,4℃保存

2)R5 基础培养基

RPMI 1640 475 mL + 灭活 FBS 25 mL + 双抗5 mL,4℃避光保存

3)DTT脱黏液缓冲液

R5基础培养基预热后,每50 mL R5基础培养基添加200 μL 1M DTT,现配现用

4)EDTA上皮解离缓冲液

每50mL HBSS缓冲液中加入0.5 M EDTA 500uL,37℃预热使用

5)组织消化液(LP/ILF/PP 酶解)

基础:预热 R5培养基 10 mL

酶体系二选一:

方案 A:240 μL 2.5 mg/mL Liberase TM + 150 μL 10 mg/mL DNase I

方案 B:200 μL 5 mg/mL 胶原酶D + 150 μL 10 mg/mL DNase I

6)0.1% 亚甲蓝染色液

1.5% 亚甲蓝母液 1 mL + PBS 14 mL

7)亚甲蓝漂洗缓冲液(去除多余染料)

PBS + 5 mM EDTA (每50mLPBS+500 μL 0.5MEDTA)

2. 耗材与设备

解剖显微镜、25 号解剖弯镊、精细解剖剪、22 号手术刀片、活检打孔器、50/15 mL 离心管、六孔板、100 μm 细胞筛、恒温摇床(37℃)、恒温培养箱、移液管、巴氏管、细胞计数仪

(二)样本来源

手术切除人小肠/大肠标本;包含黏膜层、黏膜下层、肌层、派尔集合淋巴结(PP)、黏膜 ILF、黏膜下 ILF。

二、组织解剖分离分步操作

步骤 1 样本初清洗与肌层剥离

1)离体肠道样本立即置于预冷 R5基础培养中漂洗去除粪便、肠内容物;

2)置于无菌培养皿,解剖镜下用弯镊 + 剪刀完整剥离外层肌层,丢弃肌层组织;

3)将剩余肠壁裁剪为5 cm2块,小肠样本额外用手术刀轻柔刮除绒毛表面厚黏液。

步骤 2 DTT 脱黏液处理

4)每块5 cm²肠道组织放50 mL 试管中,加入10 mL DTT 缓冲液;

5)37℃摇床孵育10 min,弃掉缓冲液,更换新的DTT缓冲液,再次孵育10min;

6)取出组织,转移至含冷R5基础培养的培养皿备用;

步骤 3 黏膜与黏膜下层分离(核心关键步骤)

7)解剖镜下,两把弯镊分别夹持黏膜层、黏膜下层,从组织边角缓慢撕脱分离;

8)分离后将黏膜组织、黏膜下层组织分开放置,冰上R5基础培养基中保存;

9)肉眼识别 PP(小肠特征性白色滤泡团块),手术刀切下,活检打孔器分离单个滤泡;

步骤 4 黏膜下层 ILF 染色分离

10)用PBS清洗黏膜肌层/黏膜下层;

11)黏膜下层组织用0.1%亚甲蓝 37℃染色2 min;

12)用温PBS洗涤;

13)用10 mL温MB冲洗缓冲液洗涤三次,每次2–5分钟,直至缓冲液澄清;

14)在冷R5溶液中,使用透射光源的解剖显微镜配合活检打孔器或手术刀,从黏膜下层提取GALT组织。将黏膜下 ILF 置于冰上保存,直至消化步骤;

步骤 5 上皮细胞剥离(获取上皮内淋巴细胞)

15)分离后的黏膜组织裁剪小块,加入 EDTA 缓冲液;

16)37℃孵育 10 min,重复 3–4 次(结肠 3 次,小肠 4 次),直至无漂浮上皮碎片;

17)收集上清可单独留存上皮细胞,剩余黏膜(固有层 LP)留作 DC 解离;

步骤 6 固有层(LP)/ 淋巴滤泡切碎预处理

18)去除上皮后的 LP 组织、PP 滤泡、黏膜 ILF 全部剪为 2–3 mm 细小碎片;

19)分装置50 mL离心管(大块 LP)或1.5 mL微量管(少量 ILF)。

三、酶消化制备单细胞悬液

1.固有层(LP)批量消化(5–7 cm² 组织)

1) 每管加入10 mL 新鲜消化缓冲液;

2) 37℃恒温摇床370 rpm孵育45 min;

3) 消化结束后巴氏管反复吹打 50 次破碎组织团块;

4) 混合液过100 μm细胞筛,冷R5基础培养基补足至30 mL;

5) 400xg 7 min离心,弃上清,R5基础培养和重悬沉淀,计数备用。

2. 单个ILF 小体积消化

6) 1.5 mL 微量管中每批ILF 加入700 μL消化缓冲液;

7) 37℃热振荡摇床800 rpm,45 min;

8) 用注射器柱塞研磨组织,过100 μm筛过滤;

9) 离心收集细胞,R5基础培养基重悬。

四、后续下游应用

消化所得单细胞悬液可直接:

1) 流式细胞术检测;

2)原代细胞体外功能培养;

3)单细胞 RNA 测序;

五、实验关键注意要点

1.黏膜撕脱技巧:从组织边角起撕,连续缓慢剥离,出现断裂退回边角重新操作;选用尖端锋利弯镊;可剪1 cm 窄条方便抓取。

2.DNase灵活取舍:若后续做单细胞测序且多轮洗涤,可省略消化液 DNase,降低酶对转录本损伤。

3.样本时效性:手术离体肠道尽快处理,放置超过2 h会大幅降低活细胞数量。

4.离心参数:所有细胞收集统一 400xg 7 min,低速减少脆弱细胞破碎。

5.过滤:全程100 μm滤网去除组织团块,避免流式上机堵管。

6.冷冻限制:该方案优先新鲜样本。

另,小编查询了相关文献,整理了一些肠道组织的解离方案,以供参考:

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温馨提示:

1.胶原酶是混合酶,批次活性波动大,每次新酶需做消化梯度预实验;

2.肠道炎症会改变组织致密程度,消化条件必须灵活调整;

3.组织剪碎程度、消化时长联动影响最终细胞得率与抗原表达,二者需同步优化;

4.过度消化不可逆破坏表面标志物,会直接导致流式分群失效,不可盲目延长消化时间。

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文献:

[1] Diana Dudziak, Lukas Heger, William W Agace4,Joyce Bakker,etc,Guidelines for preparation and flow cytometry analysis of human nonlymphoid tissue DC,《European Journal of Immunology》2025

[2] Stallmach A, Schaffer F, Hoffmann S, Weber S, Muller-Molaian I, Schneider T, Kohne G, Ecker KW, Feifel G, Zeitz M.

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