Summary

Høst Muse alveolære makrofager og evaluering Cellular aktivering induceret af polyanhydridet Nanopartikler

Published: June 08, 2012
doi:

Summary

Heri, beskriver vi protokoller til høstning murine alveolære makrofager, som er beliggende medfødte immunsystem-celler i lungen, og undersøge deres aktivering som reaktion på samdyrkning med polyanhydrid nanopartikler.

Abstract

Bionedbrydelige nanopartikler er opstået som en alsidig platform for design og implementering af nye intranasale vacciner mod respiratoriske smitsomme sygdomme. Specifikt polyanhydrid nanopartikler bestående af alifatiske sebacinsyre (SA), den aromatiske 1,6-bis (p-carboxyphenoxy) hexan (CPH) eller amfifile 1,8-bis (p-carboxyphenoxy) -3,6-dioxaoctan (CPTEG) udviser enestående bulk overflade nedbrydningskinetik 1,2 og kan udnyttes til langsomt at frigive funktionelle biomolekyler (f.eks proteinantigener, immunoglobuliner, etc.) de vivo 3,4,5. Disse nanopartikler har også iboende adjuvansaktivitet, hvilket gør dem til et glimrende valg for en vaccine leveringsplatform 6,7,8.

For at belyse de mekanismer, der styrer aktiveringen af ​​medfødte immunitet efter intranasal slimhinde vaccination, skal man vurdere de molekylære og cellulære reaktioner antigenet presenting celler (APC'er) er ansvarlige for initiering immunresponser. Dendritiske celler er de vigtigste APC'erne findes i ledende luftveje, mens alveolære makrofager (AMɸ) dominerer i lungeparenkymet 9,10,11. AMɸ er meget effektive til at rense lungerne af mikrobielle patogener og celledebris 12,13. Hertil kommer, spiller denne celletype en værdifuld rolle i forbindelse med transport af mikrobielle antigener til de drænende lymfeknuder, hvilket er et vigtigt første skridt i iværksættelsen af et adaptivt immunrespons 9. AMɸ udtrykker også forhøjede niveauer af medfødte mønstergenkendelse og scavenger-receptorer, udskiller pro-inflammatoriske mediatorer, og prime naive T-celler 12,14. En relativt ren population af AMɸ (fx større end 80%) kan let opnås via lungeudskylning til undersøgelse i laboratoriet. Hjemmehørende AMɸ høstet fra immunkompetente dyr giver en repræsentativ fænotype af de makrofager, der encounter partikel-baseret vaccine in vivo. Heri, beskriver vi de protokoller, der anvendes til høst og kulturen AMɸ fra mus og undersøge aktivering fænotypen af makrofager efter behandling med polyanhydrid nanopartikler in vitro.

Protocol

1. Høst alveolære makrofager (AMɸ) fra mus ved hjælp af lungeudskylning Bær passende personlige værnemidler (PPE), såsom en laboratoriekittel, engangshandsker og passende øjenbeskyttelse. Forbered komplet AMɸ (cAMɸ) medium inden påbegyndelse af høst. Tilsættes 2,5 ml penicillin / streptomycin (pen / strep) opløsning, 250 pi β-mercaptoethanol (2-mercaptoethanol), og 25 ml varmeinaktiveret føtalt bovint serum (FBS) til 222,25 ml Dulbelcco s Modified Eagle Medium (DMEM). Filter-sterilis…

Discussion

Polyanhydridet nanopartikel vaccine platforme har vist effekt, når det gives intranasalt i enkeltdoser regimer 5. Måling af aktivering af de residente fagocytiske cellepopulationer i lungerne som følge af denne vaccine leveringsplatform tillader evaluering af potentielle evne til sidst fremme adaptive immunrespons.

Specifikt høst alveolære makrofager fra lungeudskylning fluid og behandle dem med forskellige formuleringer af nanopartiklerne giver indsigt i de evner forskellige…

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Forfatterne vil gerne takke den amerikanske hær Medical Research og Materiel Kommando (Grant tal W81XWH-09-1-0386 og W81XWH-10-1-0806) for finansiel støtte og Dr. Shawn Rigby fra Iowa State University Flowcytometri facilitet for hans ekspert teknisk bistand.

Materials

Name of the reagent Company Catalog number Comments
      cAM Media
DMEM Cellgro 15-013-CV  
50 mM 2-mercaptoethanol Sigma M3148-25ML  
Penicillin/Streptomycin 10,000 μg/ mL Solution Cellgro 30-002-CI  
Fetal Bovine Serum Atlanta Biologicals S11150  
      FACS Buffer
Sodium chloride Fisher Scientific S671-500  
Sodium phosphate Fisher Scientific MK7868500  
Potassium chloride Fisher Scientific P217500  
Potassium phosphate Fisher Scientific P288-200  
BSA (Bovine Serum Albumin) Sigma A7888  
Sodium Azide Sigma S2002  
      Antibodies
Rat IgG Sigma I4341  
Anti-Ms CD16/32 eBioscience 16-0161  
Anti-Ms MHC II haplotype I-A/I-E, clone M5/114.15.2, conjugated to fluorescein isothiocyanate (FITC) eBioscience 11-5321  
Anti-mouse CD86, clone GL-1, conjugated to allophycocyanin (APC)-Cy7 Biolegend 105030  
Anti-mouse CD40, clone 1C10, conjugated to APC eBioscience 17-0401  
Anti-mouse CD209, clone 5H10, conjugated to Biotin eBioscience 13-2091  
Anti-mouse CD11b, clone M1/70, conjugated to Alexa Fluor 700 eBioscience 56-0112  
Anti-mouse F4/80, clone BM8, conjugated to phycoerythrin (PE)-Cy7 eBioscience 25-4801  
PE-Texas red conjugated Streptavidin BD Biosciences 551487  
      Other Supplies and Reagents
Ethanol Fisher Scientific A405-20 Used as 70% (v/v)
Compressed CO2 Linweld 16000060  
1 mL Syringe BD Biosciences 309659  
Sovereign 3 ½” Fr Tom Catcatheter Kendall 703021  
Biosafety Cabinet NUAIRE Series 22  
Dissection Scissors Fisher 138082  
Forceps Roboz RS-8254  
PBS, 1X without calcium and magnesium Cellgro 21-040-CM  
15 mL Centrifuge Tubes with Screw Cap VWR International 21008-216  
Six-well Tissue Culture Treated Plates Costar 3516  
Plastic Tube Racks Nalgene 5970  
Cell Scraper 24 cm TPP 99002  
5 mL Polystyrene Round-Bottom Tube Falcon 352008  
Pipet-aid XL Drummond 4-000-105  
10, 5, and 2 mL Pipettes Fisher 13-675  
200 and 10 μL micropipettors Gilson Pipetman F123601  
200 and 10 μL pipette tips Fisher 02-707  
BD Stabilizing Fixative BD Biosciences 338036  
Isoton II Diluent Beckman-Coulter 8546719  
Zap-oglobin II Lytic Reagent Beckman-Coulter 7546138  
Coulter Counter Polystyrene Vials Beckman-Coulter 14310-684  
Test Tubes BD Biosciences 352008  
      Equipment
Refrigerated Centrifuge Labnet 50075040  
Humidified Incubator CO2 Nuaire Model Autoflow 8500  
FACSCanto Flow Cytometer BD Biosciences 338960  
Coulter Particle Counter Z1 Beckman-Coulter WS-Z1DUALPC  
Sonicator Liquid Processing Equipment with Microtip Misonix Model No. S-4000  

References

  1. Mallapragada, S. K., Narasimhan, B. Immunomodulatory biomaterials. Int. J. Pharm. 364, 265-271 (2008).
  2. Torres, M. P., Vogel, B. M., Narasimhan, B., Mallapragada, S. K. Synthesis and characterization of novel polyanhydrides with tailored erosion mechanisms. J. Biomed. Mater. Res. A. 76, 102-110 (2006).
  3. Lopac, S. K., Torres, M. P., Wilson-Welder, J. H., Wannemuehler, M. J., Narasimhan, B. Effect of polymer chemistry and fabrication method on protein release and stability from polyanhydride microspheres. Journal of Biomedical Materials Research Part B: Applied Biomaterials. 91, 938-947 (2009).
  4. Torres, M. P., Determan, A. S., Anderson, G. L., Mallapragada, S. K., Narasimhan, B. Amphiphilic polyanhydrides for protein stabilization and release. Biomaterials. 28, 108-116 (2007).
  5. Ulery, B. D. Design of a Protective Single-Dose Intranasal Nanoparticle-Based Vaccine Platform for Respiratory Infectious Diseases. PLoS ONE. 6, e17642 (2011).
  6. Petersen, L. K., Xue, L., Wannemuehler, M. J., Rajan, K., Narasimhan, B. The simultaneous effect of polymer chemistry and device geometry on the in vitro activation of murine dendritic cells. Biomaterials. 30, 5131-5142 (2009).
  7. Petersen, L. K. Activation of innate immune responses in a pathogen-mimicking manner by amphiphilic polyanhydride nanoparticle adjuvants. Biomaterials. 32, 6815-6822 (2011).
  8. Torres, M. P. Polyanhydride microparticles enhance dendritic cell antigen presentation and activation. Acta. Biomater. 7, 2857-2864 (2011).
  9. Kirby, A. C., Coles, M. C., Kaye, P. M. Alveolar macrophages transport pathogens to lung draining lymph nodes. J. Immunol. 183, 1983-1989 (2009).
  10. Barletta, K. E. Leukocyte compartments in the mouse lung: Distinguishing between marginated, interstitial, and alveolar cells in response to injury. J. Immunol. Methods. , (2011).
  11. Rubins, J. B. Alveolar macrophages: wielding the double-edged sword of inflammation. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 167, 103-104 (2003).
  12. Sun, K., Gan, Y., Metzger, D. W. Analysis of Murine Genetic Predisposition to Pneumococcal Infection Reveals a Critical Role of Alveolar Macrophages in Maintaining the Sterility of the Lower Respiratory Tract. Infect. Immun. 79, 1842-1847 (2011).
  13. Morimoto, K. Alveolar Macrophages that Phagocytose Apoptotic Neutrophils Produce Hepatocyte Growth Factor during Bacterial Pneumonia in Mice. Am. J. Respir. Cell Mol. Biol. 24, 608-615 (2001).
  14. Gordon, S., Taylor, P. R. Monocyte and macrophage heterogeneity. Nat. Rev. Immunol. 5, 953-964 (2005).
  15. Ulery, B. D. Polymer chemistry influences monocytic uptake of polyanhydride nanospheres. Pharm. Res. 26, 683-690 (2009).
  16. Petersen, L. K., Sackett, C. K., Narasimhan, B. High-throughput analysis of protein stability in polyanhydride nanoparticles. Acta Biomater. 6, 3873-3881 (2010).
  17. Irvin, C. G., Bates, J. H. Measuring the lung function in the mouse: the challenge of size. Respir. Res. 4, 4 (2003).
check_url/fr/3883?article_type=t

Play Video

Citer Cet Article
Chavez-Santoscoy, A. V., Huntimer, L. M., Ramer-Tait, A. E., Wannemuehler, M., Narasimhan, B. Harvesting Murine Alveolar Macrophages and Evaluating Cellular Activation Induced by Polyanhydride Nanoparticles. J. Vis. Exp. (64), e3883, doi:10.3791/3883 (2012).

View Video