Summary

العزلة ، الانتقال ، وثقافة الخلايا البشرية الاوليه

Published: December 16, 2019
doi:

Summary

المعروض هنا هو بروتوكول الأمثل لعزل ، والزراعة ، ونقل ، والتفريق بين الخلايا الاساسيه البشرية من الافراد المصابين بالفيروس والضوابط الصحية.

Abstract

ولا يزال فيروس نقص المناعة البشرية أحد الشواغل الصحية الرئيسية علي الرغم من إدخال العلاج المضاد للفيروسات العكوسه في منتصف التسعينيات من القرن العشرين. في حين ان العلاج المضاد للفيروسات الرجعية يخفض بكفاءة الحمل الفيروسي الجهازي ويستعيد العد الطبيعي للخلاياالتائية ، فانه لا يعيد تشكيل جهاز مناعي وظيفي تماما. يمكن ان يتميز جهاز المناعة المختل في الافراد المصابين بفيروس نقص المناعة الذين يخضعون لعربه التسوق بالتنشيط المناعي ، والشيخوخة المبكرة للخلايا المناعية ، أو التهاب المستمر. وتضيف هذه الشروط ، إلى جانب العوامل المصاحبة للاصابه بالفيروس ، تعقيدا إلى المرض ، الذي لا يمكن استنساخه بسهوله في النماذج الخلوية والحيوانية. للتحقيق في الاحداث الجزيئية الكامنة وراء الخلل المناعي في هؤلاء المرضي ، يتم عرض نظام للثقافة والتلاعب بالخلايا الوحيدة الاساسيه البشرية في المختبر هنا. وعلي وجه التحديد ، يسمح البروتوكول للثقافة والانتقال من CD14 الابتدائية + مونوسيدات التي تم الحصول عليها من الافراد المصابين بفيروس نقص المناعة المكتسب الذين يخضعون لعربه التسوق وكذلك من الضوابط السلبية لفيروس نقص المناعة المكتسب. وتشمل هذه الطريقة العزلة والثقافة والانتقال من الخلايا الاحاديه والضامة المشتقة من البويضات. في حين يتم استخدام مجموعات المتاحة تجاريا والكواشف, البروتوكول يوفر نصائح هامه والظروف المثلي للانضمام الناجحة والانتقال من الخلايا الاحاديه مع محاكاة ميرنا ومثبطات وكذلك مع siRNAs.

Introduction

تسبب عدوي فيروس نقص المناعة البشرية-1 (HIV-1) خللا مناعيا شديدا ، وهو ما يمكن ان يؤدي إلى الاصابه بالعدوى الانتهازية ومتلازمة عوز المناعة المكتسب (الإيدز). علي الرغم من ان المرضي المصابين بفيروس نقص المناعة التي تمر بالعربة تتميز الأحمال الفيروسية المنخفضة والعد العادية الخلايا التائية + T ، ويمكن المساس بأداء الجهاز المناعي في هؤلاء الافراد ، مما يؤدي إلى استجابه مناعية مختلة التي ارتبطت بزيادة خطر الاصابه بالسرطان1 أليات الخلل المناعي في مرضي فيروس نقص المناعة الذاتية علي السلة لا تزال غير معروفه إلى حد كبير. ولذلك ، فان توصيف الخلايا المناعية المستمدة من المريض والتحقيق في علم الاحياء والوظيفة عنصر حاسم في البحوث الحالية بفيروس نقص المناعة المكتسب.

الخلايا الاحاديه والضامة هي المنظمين الرئيسيين للاستجابات المناعية وتلعب أدوارا أساسيه في الاصابه بفيروس نقص المناعة الذاتية2,3,4,5. غير متجانسة والبلاستيك في الطبيعة ، ويمكن تصنيف الضامة علي نطاق واسع في تنشيط كلاسيكي (M1) أو بدلا من ذلك تنشيط (M2). في حين ان هذا التصنيف العام ضروري عند اعداد الشروط التجريبية ، قد يتم عكس حاله الاستقطاب من الضامة من قبل مجموعه متنوعة من السايتوكينات6،7،8،9. علي الرغم من ان العديد من الدراسات قد حققت في اثار الاصابه بفيروس نقص المناعة الذاتية علي الخلايا الاحاديه والجذعية ، والتفاصيل الجزيئية للاستجابات بوساطة البويضات غير معروفه إلى حد كبير6،7،10،11،12،13،14،15،16،17،18،19 من بين العوامل التي تنطوي عليها تنظيم الخلايا المناعية ووظيفتها ، ميكرورناس (miRNAs) ، قصيرة غير الترميز RNAs ان ما بعد الهيستونات تنظيم التعبير الجيني ، وقد ثبت ان تلعب دورا هاما في سياق المسارات الخلوية الرئيسية (اي النمو ، والتمايز ، والتنمية ، والمبرمج)20. وقد وصفت هذه الجزيئات بأنها منظمات هامه من عوامل النسخ الاساسيه لإملاء الاستقطاب وظيفية من الضامة21. وقد تم التحقيق في الدور المحتمل لmirnas في الخلايا الاحاديه من الافراد المصابين بفيروس نقص المناعة الذين يخضعون لعربه التسوق ، ولكن التقدم في هذا المجال يتطلب المزيد من العمل22،23،24،25،26. تناقش هذه الورقة طريقه محسنه لتحويل miRNAs و siRNAs إلى خلايا بشريه أساسيه من المرضي المصابين بفيروس نقص المناعة البشرية والضوابط.

يعتمد هذا البروتوكول علي الكواشف ومجموعات المواد المتاحة تجاريا ، لان الاستمرارية في الإجراءات التقنية تساعد علي أزاله المتغيرات التجريبية غير الضرورية عند العمل مع العينات السريرية. ومع ذلك ، فان الطريقة توفر نصائح هامه (اي عدد الخلايا المطلية أو الحاضنة القصيرة مع وسائل الاعلام الخالية من المصل لتعزيز التصاق الخلايا بالصفيحة). الاضافه إلى ذلك ، فان شروط الاستقطاب المستخدمة في هذا البروتوكول مستمده من الاعمال المنشورة27و28و29.

Protocol

تمت الموافقة علي جميع الطرق الموضحة أدناه من قبل مجلس المراجعة المؤسسية لمركز نيو اورليانز للعلوم الصحية بجامعه ولاية لويزيانا. تم جمع جميع الدم بعد الحصول علي موافقه مستنيرة. ملاحظه: يتم تنفيذ الاجراء بأكمله في ظل ظروف معقمه في مرفق مستوي السلامة الاحيائيه 2 (BSL2) بحيث يتم ا?…

Representative Results

وباستخدام الاجراء الموصوف ، تم عزل الخلايا البشرية الاوليه من الافراد المصابين بالفيروس والمتبرعين الأصحاء. تم الحصول علي جميع البيانات المعروضة هنا من فيروس نقص المناعةالمكتسب + الموضوعات التي تخضع لعربه مع منخفضه (< 20 نسخ/مل) أو الأحمال الفيروسية غير قابل للكشف و…

Discussion

ويبين البروتوكول المعروض استخدام الخلايا الاوليه من الأشخاص المصابين بفيروس نقص المناعة الذاتية كنموذج لدراسة البويضات والضامات. فيروس نقص المناعة الذاتية + المرضي الذين يخضعون لعربه العيش مع العدوى لسنوات متعددة ، ويمكن أيضا ان يكون لها آخر العدوى المشتركة ذات الصلة جهاز المناعة…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

ويود المؤلفون ان يشكروا فيروس نقص المناعة البيولوجية/الأورام الحيوية النواة لتوفير عينات المريض والنواة الأيض المناعة الخلوية لتوفير تحليل تدفق الخلوي. تم تمويل هذا المشروع من قبل المعاهد القومية للصحة P20GM121288 و P30GM114732.

Materials

0.5M EDTA Invitrogen AM9260G
BD Vacutainer Plastic Blood Collection Tubes with K2EDTA BD Biosciences 366643
Brilliant Stain Buffer BD Horizon 563794 Flow cytometry
CD14 PerCP Invitrogen 46-0149-42 Flow cytometry- conjugated antibody
CD163 BV711 BD Horizon 563889 Flow cytometry- conjugated antibody
CD209 BV421 BD Horizon 564127 Flow cytometry- conjugated antibody
CD80 FITC BD Horizon 557226 Flow cytometry- conjugated antibody
CD83 APC BD Horizon 551073 Flow cytometry- conjugated antibody
Easy 50 EasySep Magnet StemCell Technologies 18002
Easy Sep Direct Human Monocyte Isolation Kit StemCell Technologies 19669
EIF4EBP1 mAb Cell Signaling 9644 Monoclonal antibody for Western blot
EIF4EBP1 siRNA Santa Cruz sc-29594
Fetal Bovin Serum Defined Heat Inactivated Hyclone SH30070.03HI
Gallios Flow Cytometer Beckman Coulter B43618
GAPDH mAb Santa Cruz SC-47724 Monoclonal antibody for Western blot
HuFcR Binding Inhibitor eBiosciences 14-9161-73 Flow cytometry- blocking buffer
Kaluza Analysis Software Beckman Coulter B16406 Software to analyze flow cytometry data
Lipopolysaccharides from Escherichia coli O55:B5 Sigma L4524
miRCURY LNA microRNA Mimic hsa-miR-146a-5p Qiagen YM00472124
MISSION miRNA Negative Control Sigma HMC0002 Scrambled miRNA conjugated with a near infrared dye
Nunc 35mm Cell Culture Dish Thermo Scientific 150318
PBS Gibco 20012027
Penicillin-Streptomycin Gibco 15140122
Recombinant Human GM-CSF R&D Systems 215-GM-050
Recombinant Human IFN-γ R&D Systems 285-IF-100
Recombinant Human IL-4 R&D Systems 204-IL-010
Recombinant Human M-CSF R&D Systems 216-MC-025
RPMI 1640 with L-Glutamine Corning 10040CVMP
Scrambled Control siRNA Santa Cruz sc-37007
Viromer Blue Transfection Reagent Kit Lipocalyx VB-01LB-01
WST-1 Cell Proliferation Reagent Roche 5015944001 Colorimetric assay to assess cell viability

References

  1. Slim, J., Saling, C. F. A Review of Management of Inflammation in the HIV Population. Biomedical Research International. 2016, 3420638 (2016).
  2. Herskovitz, J., Gendelman, H. E. HIV and the Macrophage: From Cell Reservoirs to Drug Delivery to Viral Eradication. Journal of Neuroimmune Pharmacology. 14 (1), 52-67 (2019).
  3. Machado Andrade, V., Stevenson, M. Host and Viral Factors Influencing Interplay between the Macrophage and HIV-1. Journal of Neuroimmune Pharmacology. 14 (1), 33-43 (2019).
  4. Merino, K. M., Allers, C., Didier, E. S., Kuroda, M. J. Role of Monocyte/Macrophages during HIV/SIV Infection in Adult and Pediatric Acquired Immune Deficiency Syndrome. Frontiers in Immunology. 8, 1693 (2017).
  5. Wacleche, V. S., Tremblay, C. L., Routy, J. P., Ancuta, P. The Biology of Monocytes and Dendritic Cells: Contribution to HIV Pathogenesis. Viruses. 10 (2), (2018).
  6. Davis, M. J., et al. Macrophage M1/M2 polarization dynamically adapts to changes in cytokine microenvironments in Cryptococcus neoformans infection. MBio. 4 (3), e00264 (2013).
  7. Raggi, F., et al. Regulation of Human Macrophage M1-M2 Polarization Balance by Hypoxia and the Triggering Receptor Expressed on Myeloid Cells-1. Frontiers in Immunology. 8, 1097 (2017).
  8. Van Overmeire, E., et al. M-CSF and GM-CSF Receptor Signaling Differentially Regulate Monocyte Maturation and Macrophage Polarization in the Tumor Microenvironment. 癌症研究. 76 (1), 35-42 (2016).
  9. Vogel, D. Y., et al. Human macrophage polarization in vitro: maturation and activation methods compared. Immunobiology. 219 (9), 695-703 (2014).
  10. Almeida, M., Cordero, M., Almeida, J., Orfao, A. Different subsets of peripheral blood dendritic cells show distinct phenotypic and functional abnormalities in HIV-1 infection. AIDS. 19 (3), 261-271 (2005).
  11. Ciesek, S., et al. Impaired TRAIL-dependent cytotoxicity of CD1c-positive dendritic cells in chronic hepatitis C virus infection. Journal of Viral Hepatitis. 15 (3), 200-211 (2008).
  12. Granelli-Piperno, A., Golebiowska, A., Trumpfheller, C., Siegal, F. P., Steinman, R. M. HIV-1-infected monocyte-derived dendritic cells do not undergo maturation but can elicit IL-10 production and T cell regulation. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 101 (20), 7669-7674 (2004).
  13. Hearps, A. C., et al. HIV infection induces age-related changes to monocytes and innate immune activation in young men that persist despite combination antiretroviral therapy. AIDS. 26 (7), 843-853 (2012).
  14. Heggelund, L., et al. Stimulation of toll-like receptor 2 in mononuclear cells from HIV-infected patients induces chemokine responses: possible pathogenic consequences. Clinical and Experimental Immunology. 138 (1), 116-121 (2004).
  15. Hernandez, J. C., et al. Up-regulation of TLR2 and TLR4 in dendritic cells in response to HIV type 1 and coinfection with opportunistic pathogens. AIDS Research and Human Retroviruses. 27 (10), 1099-1109 (2011).
  16. Hernandez, J. C., Latz, E., Urcuqui-Inchima, S. HIV-1 induces the first signal to activate the NLRP3 inflammasome in monocyte-derived macrophages. Intervirology. 57 (1), 36-42 (2014).
  17. Low, H. Z., et al. TLR8 regulation of LILRA3 in monocytes is abrogated in human immunodeficiency virus infection and correlates to CD4 counts and virus loads. Retrovirology. 13, 15 (2016).
  18. Sachdeva, M., Sharma, A., Arora, S. K. Functional Impairment of Myeloid Dendritic Cells during Advanced Stage of HIV-1 Infection: Role of Factors Regulating Cytokine Signaling. PLoS ONE. 10 (10), e0140852 (2015).
  19. Sachdeva, M., Sharma, A., Arora, S. K. Increased expression of negative regulators of cytokine signaling during chronic HIV disease cause functionally exhausted state of dendritic cells. Cytokine. 91, 118-123 (2017).
  20. Bartel, D. P. MicroRNAs: genomics, biogenesis, mechanism, and function. Cell. 116 (2), 281-297 (2004).
  21. Li, H., Jiang, T., Li, M. Q., Zheng, X. L., Zhao, G. J. Transcriptional Regulation of Macrophages Polarization by MicroRNAs. Frontiers in Immunology. 9, 1175 (2018).
  22. Hu, X., et al. Genome-Wide Analyses of MicroRNA Profiling in Interleukin-27 Treated Monocyte-Derived Human Dendritic Cells Using Deep Sequencing: A Pilot Study. International Journal of Molecular Sciences. 18 (5), (2017).
  23. Huang, J., et al. MicroRNA miR-126-5p Enhances the Inflammatory Responses of Monocytes to Lipopolysaccharide Stimulation by Suppressing Cylindromatosis in Chronic HIV-1 Infection. Journal of Virology. 91 (10), (2017).
  24. Lodge, R., et al. Host MicroRNAs-221 and -222 Inhibit HIV-1 Entry in Macrophages by Targeting the CD4 Viral Receptor. Cell Reports. 21 (1), 141-153 (2017).
  25. Ma, L., Shen, C. J., Cohen, E. A., Xiong, S. D., Wang, J. H. miRNA-1236 inhibits HIV-1 infection of monocytes by repressing translation of cellular factor VprBP. PLoS ONE. 9 (6), e99535 (2014).
  26. Riess, M., et al. Interferons Induce Expression of SAMHD1 in Monocytes through Down-regulation of miR-181a and miR-30a. Journal of Biological Chemistry. 292 (1), 264-277 (2017).
  27. Buchacher, T., Ohradanova-Repic, A., Stockinger, H., Fischer, M. B., Weber, V. M2 Polarization of Human Macrophages Favors Survival of the Intracellular Pathogen Chlamydia pneumoniae. PLoS ONE. 10 (11), e0143593 (2015).
  28. Jaguin, M., Houlbert, N., Fardel, O., Lecureur, V. Polarization profiles of human M-CSF-generated macrophages and comparison of M1-markers in classically activated macrophages from GM-CSF and M-CSF origin. Cellular Immunology. 281 (1), 51-61 (2013).
  29. Lacey, D. C., et al. Defining GM-CSF- and macrophage-CSF-dependent macrophage responses by in vitro models. Journal of Immunology. 188 (11), 5752-5765 (2012).
  30. Tarique, A. A., et al. Phenotypic, functional, and plasticity features of classical and alternatively activated human macrophages. American Journal of Respiratory Cell and Molecular Biology. 53 (5), 676-688 (2015).

Play Video

Cite This Article
Plaisance-Bonstaff, K., Faia, C., Wyczechowska, D., Jeansonne, D., Vittori, C., Peruzzi, F. Isolation, Transfection, and Culture of Primary Human Monocytes. J. Vis. Exp. (154), e59967, doi:10.3791/59967 (2019).

View Video