Denne protokol giver forskerne en hurtig, indirekte metode til måling af TLR-afhængige NF-кb/AP-1 transkriptionsfaktor aktivitet i en murine makrofag cellelinje som reaktion på en række polymere overflader og adsorbede protein lag, der modellere biomaterialet implantat mikromiljø.
Den vedholdende inflammatoriske vært respons på en implanteret biomaterial, kendt som den udenlandske krop reaktion, er en betydelig udfordring i udviklingen og gennemførelsen af biomedicinsk udstyr og vævs ingeniør konstruktioner. Makrofager, en medfødte immuncelle, er centrale aktører i den udenlandske krop reaktion, fordi de forbliver på implantatet stedet for levetiden af enheden, og er almindeligt undersøgt for at få en forståelse af denne skadelige vært svar. Mange biomaterialer forskere har vist, at adsorbede protein lag på implanterede materialer påvirke makrofag adfærd, og efterfølgende påvirke værten respons. Metoderne i dette papir beskriver en in vitro-model ved hjælp af adsorberede proteinlag indeholdende cellulære skade molekyler på polymer biomaterialet overflader til at vurdere makrofag respons. En NF-кb/AP-1 reporter makrofag cellelinje og den tilhørende kolorimetriske alkalisk fosfataseanalyse blev anvendt som en hurtig metode til indirekte at undersøge NF-кb/AP-1 transkriptionsfaktor aktivitet som reaktion på komplekse adsorptions proteinlag, der indeholder blodproteiner og skade relaterede molekylære mønstre, som en model af de komplekse adsorbede protein lag dannet på biomaterialet overflader in vivo.
Den udenlandske krop reaktion (FBR) er en kronisk vært respons, der kan have en negativ indvirkning på ydeevnen af et implanteret materiale eller enhed (f. eks, Drug levering udstyr, biosensorer), gennem vedvarende frigivelse af inflammatoriske mediatorer og ved at hæmme integrationen mellem det implanterede materiale og det omgivende væv1. Dette medfødte immunrespons initieres af implantationsproceduren og er karakteriseret ved langvarig tilstedeværelse af medfødte immunceller og fibrøs kapsel dannelse omkring implantatet1. I forbindelse med materiale værts respons har makrofag-materiale interaktioner en betydelig indvirkning på udviklingen af værts respons og udvikling af en FBR1. Makrofager er en forskelligartet medfødte immuncelle population, rekrutteret til implantationsstedet enten fra væv-residente makrofag populationer eller fra blodet som monocyte-afledte makrofager. De begynder at akkumulere på implantationsstedet kort efter implantation, og inden for dage bliver den fremherskende cellepopulation i implantat mikromiljøet. Materiale-klædende makrofager, sammen med fremmedlegeme gigant celler (fbgc) dannet gennem makrofag fusion, kan fortsætte på den materielle overflade for levetiden af implantatet2,3. Derfor, makrofager anses for at være centrale aktører i den udenlandske krop respons på grund af deres roller orkestrering de karakteristiske trin af FBR: akut inflammatorisk respons, væv Remodeling, og dannelse af fibrotisk væv1.
Bompenge lignende receptorer (TLRs) er en familie af mønster genkendelses receptorer, der udtrykkes af mange immunceller, herunder makrofager, og har vist sig at spille en væsentlig rolle i inflammation og sårheling. Ud over det patogen afledte ligands er TLRs i stand til at binde endogene molekyler, kendt som skade relaterede molekylære mønstre (DAMPs), som frigives under celle nekrose og aktivere inflammatoriske signalerings veje, der resulterer i produktion af proinflammatoriske cytokiner4. Vi og andre har foreslået, at skader opstået under bløddels biomateriale implantations procedurer frigiver damps, som derefter adsorcerer til biomaterialet overflader ud over blodproteiner og modurer efterfølgende celle-materiale interaktioner5,6. Når makrofager interagerer med det adsorbede protein lag på et implantat, kan deres overflade-TLRs genkende adsorptions DAMPs og aktivere proinflammatoriske signalering kaskader, hvilket fører til NF-κB og AP-1 transkriptionsfaktor aktivering og produktion af proinflammatoriske cytokiner. Vi har tidligere vist, at murine makrofager har øget NF-κB/AP-1 aktivitet og tumor nekrose faktor α (TNF-α, proinflammatorisk cytokin) sekretion som reaktion på fugt-holdige adsorbede protein lag på en række polymere overflader sammenlignet med overflader med adsorbede serum eller plasma kun (dvs., ingen DAMPs til stede), og at dette svar er i vid udstrækning medieret af TLR2, mens TLR4 spiller en mindre rolle5.
NF-κb/AP-1 reporter makrofag Cell line (tabel over materialer), der anvendes i denne protokol er en bekvem metode til at måle relative NF-κb og AP-1 aktivitet i makrofager5,7,8. I kombination med TLR pathway hæmmere, denne cellelinje er et nyttigt redskab til at undersøge TLR aktivering og dens rolle i inflammation som reaktion på en række stimuli5,7,8. Den reporter celler er en modificeret mus makrofag-lignende cellelinje, der kan stabilt producere udskillet embryonale alkalisk fosfatase (SEAP) på NF-κB og AP-1 transkriptionen faktor aktivering9. Den kolorimetriske enzymatiske alkalisk fosfataseanalyse (tabel over materialer) kan derefter anvendes til at kvantificere relative mængder af SEAP-udtryk som et indirekte mål for NF-κb/AP-1-aktiviteten. Da NF-κB og AP-1 er nedstrøms for mange celle signalerings veje, kan neutraliserende antistoffer og hæmmere, der er rettet mod specifikke Tlr’er (f. eks. TLR2) eller TLR-adapter molekyler (f. eks. MyD88), bruges til at verificere rollen for en bestemt vej. Den metode, der er beskrevet i denne artikel, giver en enkel og hurtig tilgang til vurdering af bidraget fra TLR signalering i murine makrofag svar til en række polymere overflader med adsorberede proteinlag, der indeholder både blodproteiner og damps som en in vitro model af implanterede biomaterialer.
Et primært fokus i vores laboratorium er værts reaktionen på solide biomateriale bløddels implantater, og især hvordan de cellulære skader, der påløber under implantationsproceduren, påvirker værts reaktionen. Det arbejde, der præsenteres her beskriver indledende eksperimenter ved hjælp af en reporter makrofag cellelinje og in vitro-genereret fugtig-holdige cellulære lysat, at undersøge indflydelsen af molekyler frigivet under cellulære skader (dvs., fra implantatet kirurgi) på makrofag reaktioner på bio…
The authors have nothing to disclose.
Forfatterne taknemmeligt anerkender operationel finansiering fra canadiske institutter for sundhedsforskning projekt (PTJ 162251), Queen’s University Senatet rådgivende forskningsudvalg og infrastruktur støtte fra det canadiske fundament for innovation John Evans Leadership Fund (projekt 34137) og ministeriet for forskning og innovation Ontario forskningsfond (projekt 34137). L.A.M. blev støttet af en Queen’s University R. Samuel McLaughlin Fellowship, et naturvidenskab og ingeniørvidenskab forskning Rådet af Canada Canadian Graduate Scholarship Master’s Award og en Ontario Graduate Scholarship. Forfatterne vil gerne takke Dr. Myron Vis for hans generøse gave af NF-κb/AP-1 reporter makrofag Cell line og DRS. Michael blennerhassett og Sandra lourenssen for brugen af deres gel Imaging System og plade læser.
Cell culture reagents | |||
anti-mouse/human CD282 (TLR2) | Biolegend | 121802 | |
CLI-095 (TLR4 inhibitor) | Invivogen | TLRL-CLI95 | |
C57 complement plasma K2 EDTA 10ml, innovative grade US origin | InnovativeResearch | IGMSC57-K2 EDTA-Compl-10ml | Mouse plasma |
Dulbecco's modified eagle medium (DMEM) | Sigma Aldrich | D6429-500ML | |
Dulbecco's phosphate buffered saline (DPBS) | Fisher Scientific | 14190250 | No calcium, no magnesium |
Fetal bovine serum (FBS), research grade | Wisent | 98150 | |
LPS-EK | Invivogen | TLRL-EKLPS | Lipopolysaccharide from Escherichia coli K12 |
NIH/3T3 fibroblasts | ATCC | CRL-1658 | |
Pam3CSK4 | Invivogen | tlrl-pms | Synthetic triacylated lipopeptide – TLR1/2 ligand |
Penicillin/streptomycin | Sigma Aldrich | P4333-100ML | |
Plasmocin | Invivogen | ANT-MPP | Mycoplasma elimination reagent |
RAW-Blue cells | Invivogen | raw-sp | NF-κB/AP-1 reporter macrophage cell line |
Trypan blue solution, 0.4% | Fisher Scientific | 15250061 | |
TrypLE express enzyme (1X) | Fisher Scientific | 12604021 | animal origin-free recombinant cell dissociation enzyme |
Zeocin | Invivogen | ANT-ZN-1 | |
Kits and assays | |||
ELISA precoated plates, mouse IL-6 | Biolegend | B213022 | |
ELISA precoated plates, mouse TNF-α | Biolegend | B220233 | |
Endotoxin (Escherichia coli) – Control standard endotoxin (CSE) | Associates of Cape Cope Inc. | E0005-5 | Endotoxin for standard curve in chromogenic endotoxin assay |
LAL water, 100 mL | Associates of Cape Cope Inc. | WP1001 | Used with chromogenic endotoxin assay |
Micro BCA protein assay | Fisher Scientific | PI23235 | |
Limulus amebocyte lysate (LAL) Pyrochrome endotoxin test kit | Associates of Cape Cope Inc. | C1500-5 | Chromogenic endotoxin assay reagent |
QUANTI-Blue alkaline phosphatase detection medium | Invivogen | rep-qb2 | Alkaline phosphatase assay to indirectly measure NF-κB/AP-1 activity |
Polymeric coating reagents | |||
Chloroform, anhydrous | Sigma Aldrich | 288306-1L | |
Ethyl alcohol anhydrous | Commercial Alcohols | P006EAAN | Sigma: Reagent alcohol, anhydrous, 676829-1L |
Straight tapered fine tip forceps | Fisher Scientific | 16-100-113 | |
Fluorinert FC-40 solvent | Sigma Aldrich | F9755-100ML | Fluorinated solvent for fPTFE |
Cell culture grade water (endotoxin-free) | Fisher Scientific | SH30529LS | |
Poly(methyl methacrylate) (PMMA) | Sigma Aldrich | 182230-25G | |
Sylgard 184 elastomer kit | Fisher Scientific | 50822180 | |
Teflon-AF (fPTFE) | Sigma Aldrich | 469610-1G | Poly[4,5-difluoro-2,2-bis(trifluoromethyl)-1,3-dioxole-co-tetrafluoroethylene] |
Consumables | |||
Adhesive plate seals | Fisher Scientific | AB-0580 | |
Axygen microtubes, 1.5 mL | Fisher Scientific | 14-222-155 | |
Borosilicate glass scintillation vials, with white polypropylene caps | Fisher Scientific | 03-337-4 | |
Clear PS 48-well plate | Fisher Scientific | 08-772-52 | |
Clear TCPS 96-well plate | Fisher Scientific | 08-772-2C | |
Clear TCPS 48-well plate | Fisher Scientific | 08-772-1C | |
Cover glasses, circles | Fisher Scientific | 12-545-81 | |
Falcon tissue culture treated flasks, T25 | Fisher Scientific | 10-126-10 | |
sticky-Slide 8 Well | Ibidi | 80828 | |
Superfrost microscope slides | Fisher Scientific | 12-550-15 | |
Tissue culture treated flasks, T150 | Fisher Scientific | 08-772-48 |