神経膠腫浸潤末梢血単核細胞の単離およびフローサイトメトリー分析
Summary
初期の脳の腫瘍微小環境を入力する免疫細胞の数および活性化状態に対する時間依存の定量的データをもたらす神経膠腫浸潤末梢血単核細胞の単離およびフローサイトメトリー分析のための簡単な方法は、ここに提示しました。
Abstract
私たちの研究室では最近、癌細胞はβガラクトシド結合レクチンガレクチンの発現が欠損しレンダリングされた場合に、ナチュラルキラー（NK）細胞はすぐに頭蓋内移植後に同所移植したマウスGL26およびラットCNS-1悪性神経膠腫を根絶することができることを実証しました-1（GAL-1）。より最近の研究は現在、GR-1 + / CD11bの+骨髄系細胞の集団がこの効果に重要であることを示しています。優れたNK細胞と骨髄細胞は、我々は、神経膠腫浸潤末梢血単核細胞（PBMC）の単離および分析のための総合的なプロトコルを開発したGAL-1欠損腫瘍拒絶を付与するために協力するメカニズムを理解するために。この方法は、shRNAのノックダウンを経由してGAL-1欠損レンダリングされたものとGAL-1を発現するGL26の神経膠腫の腫瘍微小環境へのPBMCの浸潤を比較することによって、ここに示されています。プロトコルはどのように文化の説明から始まり、GL26のCEを準備同系のC57BL / 6Jマウスの脳への接種のためにLLS。その後、初期の脳の腫瘍微小環境から神経膠腫浸潤PBMCの単離およびフローサイトメトリー解析に必要な手順について説明します。この方法は、脳への免疫浸潤に関する時間データが要求されるインビボでの実験計画の数に適応可能です。神経膠腫浸潤PBMCを、すぐに独立した実験を通して腫瘍一致した時点から観察同様の細胞数と24時間後に腫瘍生着などの頭蓋内腫瘍から単離することができるような方法は、高感度で再現性の高いです。単一の実験者は、分析されるサンプルの数に応じておよそ4-6時間で神経膠腫浸潤PBMCのフローサイトメトリー分析するために脳から採取方法を実行することができます。代替の神経膠腫モデルおよび/または細胞特異的な検出抗体は、他のいくつかのIMMUNの浸潤を評価するために実験者の裁量で使用することができます手順全体への変更を必要とせずに、目的の電子細胞タイプ。
Introduction
神経膠腫は、中枢神経系（CNS）内に形質転換されたグリアから生じる神経上皮脳腫瘍のクラスです。すべての神経膠腫の、世界保健機関（WHO）グレードIVの神経膠腫、またはグリア芽腫（GBM）は、1最も一般的で致命的です。 GBMは、現在の標準のケアテモゾロミド2と放射線プラス付随およびアジュバント化学療法に続いて可能な限り腫瘍切除で構成さに非常に難治性です。これらの致命的な癌は5年3後の疾患の生存患者のわずか5％の初期診断時からの生存の唯一の15〜18ヶ月の悲惨な予後を運びます。
血液脳関門（BBB）の存在は、脳内の4細胞（APC）のプロフェッショナル抗原提示の欠如、および真正なリンパ管構造の以前に同定されていない存在は、免疫特権としてGBMの概念をもたらしました。しかし、今、多くの研究笙これらの脳癌は確かに、単球、マクロファージ、および骨髄由来抑制細胞（のMDSC）5を含む 、原点に主に骨髄ある末梢の免疫細胞の動員を生み出すことワットGBMはまた、6,7-プロ腫瘍形成になるための脳常駐ミクログリアの活性に影響を与えます。そのようなCD8 + T細胞8とCD56 +ナチュラルキラー細胞9などのリンパ系細胞はまた、腫瘍微小環境内に存在しているが、はるかに少ない数で、思ったことは、（、腫瘍関連マクロファージに神経膠腫由来因子によって扇動免疫抑制機能のためであるとするTAM）10。 CD4 + T細胞は、GBMにも存在するが、この集団の多くはまた、CD25とのFoxP3、免疫調節性T（TのREG）細胞11のメーカーを表しています。 GBMの全体的な免疫抑制状態は、免疫学的脱出し、腫瘍の進行12のプロモーションで最高潮に達します。
<p class= "jove_contentは">のGBM免疫抑制のメカニズムのより良い理解は、腫瘍に対する免疫系を刺激するように設計された効果的な免疫療法戦略の開発に重要です。過去15年間で私たちの研究室は、有効な新しい抗GBMの免疫療法13-19を開発するために、脳腫瘍immunosuppressonのメカニズムを克服するために取り組んできました。この作品の集大成が今新たに診断されたGBM（：NCT01811992 ClinicalTrials.gov識別子）を持つ患者のために組み合わせた細胞傷害性および免疫刺激治療を評価するために設計された臨床試験につながっています。私たちの最新作は、マウスGL26およびラットCNS-1 GBM細胞は、βガラクトシド結合レクチンガレクチン-1（GAL-1）20を大量に生産することにより、抗腫瘍NK細胞免疫監視をブロックすることを示しています。これは、shRNAを媒介遺伝子ノックダウンを用いた神経膠腫細胞におけるGAL-1の発現を抑制することにより実証された。 インビトロ experimenTSは、GAL-1欠損神経膠腫細胞は、培養中に正常に増殖していることを示した、まだ同系C57BL / 6JまたはRAG1に頭蓋内移植後すぐに急速な拒絶を受けた– / –マウスでは、このように、このフォームで、TまたはB細胞の独立性を確立します腫瘍拒絶。抗アシアロGM 1抗血清またはモノクローナルNK1.1抗体とNK細胞の免疫枯渇は、GAL-1欠損神経膠腫の拒絶反応におけるNK細胞の役割を確立し、頭蓋内GAL-1欠損神経膠腫の成長の完全な回復につながりました。現在、GR-1 + / CD11bのの免疫枯渇+骨髄細胞は、このように、NK媒介ギャルの補助で骨髄細胞のための不可欠な補助的な役割を明らかにし、NK細胞の存在にもかかわらず、GAL-1欠損神経膠腫の拒絶反応を予防するのに十分であることを示しています-1欠損腫瘍溶解（未発表データ）。この予想外の結果は、末梢血単核細胞（PBMC）の単離と解析のための包括的なプロトコルを開発するために私たちをリードしてきました私たちはより良いGAL-1欠損神経膠腫の拒絶反応を述免疫浸潤イベントを特徴づけることができるようにすぐに頭蓋内移植後の脳の腫瘍の微小環境を浸透させます。
この方法は、GL26-Citを呼ばれる構成的に発現mCitrine蛍光タンパク質は、蛍光顕微鏡21による直接の腫瘍細胞の可視化を可能にするマウスGL26神経膠腫細胞を用いて、ここに示されています。これらの細胞は、定位的に同系のC57BL / 6Jマウスの脳に移植され、前のマウス安楽死に24、48、または72時間増殖させます。神経膠腫浸潤PBMCを、次に抗-CD45を用いて単離し、免疫標識され、-GR-1、-CD11bおよびグランザイムBの細胞内免疫標識と一緒-NK1.1細胞表面抗体（GZMB）。抗体のこの特定の組み合わせは、腫瘍浸潤のGr-1 + / +骨髄系細胞のCD11bおよびNK1.1 + NK細胞、細胞型、我々は、Bを持っているの同定を可能にしますEENは、GAL-1欠損腫瘍拒絶に関与します。 GAL-1欠損GL26-のCIT神経膠腫の免疫浸潤プロファイルは、GL26-CIT-gal1iとしてここでいう、その後非が含まれているGAL-1 GL26-CIT-NTと呼ばれるの正常なレベルで発現する神経膠腫のものと比較します対照shRNAのヘアピンをターゲットに。プロトコルは、同所同系のC57BL / 6Jマウスの線条体にこれらの細胞を生着する方法についての説明が続いて試験管内でどのように文化GL26-Citの神経膠腫細胞上の説明で始まり。その後、フローサイトメトリー分析のための神経膠腫浸潤PBMCの単離及び免疫標識に必要な手順を列挙するために進みます。プロトコルは、標準的なデータ分析とグラフ表示の説明を終わります。
デモでは、両方のGr-1 + / CD11bの+骨髄系細胞およびNK1.1 + NK細胞は優先的に48内GAL-1欠損脳の腫瘍微小環境内に蓄積することが明らかになりました腫瘍移植の時間、これらの腫瘍は急速に完全な腫瘍溶解約1週間後の腫瘍生着20を受ける理由を説明するのに役立ちます結果。この方法は、脳への免疫浸潤に関する時間データが要求されるインビボでの異なる実験計画の数に容易に適応可能です。単一の実験者は、分析すべき試料の数に応じて、約4-6時間で神経膠腫浸潤PBMCのフローサイトメトリー分析するために脳の収穫からプロトコルを実行することができます。この方法はまた、特に腫瘍微小環境によって誘導される免疫抑制表現型を識別するよう脳に浸潤するものと比較するために、腫瘍担持マウスでのPBMCの循環プロフィールを特徴づけることを目的とした実験と組み合わせることができます。これと同じような方法の適用は、脳の腫瘍微小環境への末梢免疫細胞の輸送に関与する因子の理解を容易にするはずです。
Protocol
Representative Results
Discussion
このプロトコルは、初期のマウスの脳の腫瘍微小環境を浸透させてきたPBMCの単離およびフローサイトメトリー分析のための堅牢で再現性のある方法について説明します。神経膠腫細胞懸濁液を定位マウス脳の線条体に移植された実験者によって指定された濃度で生成されます。次いで、マウスを実験的設計によって指定された所定の時点で安楽死させ、それらの脳を採取し、蛍光標識一次抗…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この作品は、神経疾患および脳卒中（NIH / NINDS）MGCにR01-NS074387、R01-NS057711とR21-NS091555を付与する/国立研究所国立衛生研究所によってサポートされていました。 NIH / NINDSはPRLにR01-NS061107、R01-NS076991、R01-NS082311とR21-NS084275を付与。リアのハッピーハート、ミシガン大学総合がんセンターからの助成金は、MGCとPRLに授与。脳神経外科、医学のミシガン学校の大学の学部; NIH助成2UL1-TR000433でサポートされている臨床的および保健研究、ミシガン研究所。 NIH / NCI（国立癌研究所）助成金T32-CA009676によってサポートされているミシガン大学のがん生物学のトレーニンググラント。臨床およびNIH / NINDSグラントT32-NS007222によってサポートされる基本的な神経科学におけるミシガントレーニングの大学。およびNIH / NIGMS（一般医科学研究所）でサポートされているミシガン医学者研修プログラムの大学は、T32-GM007863を付与します。作者博士はカリンMuraszkoと脳神経外科から受信した学術的リーダーシップと支援に感謝再び。 M.ダールグレン、D. Tomford、と優れた行政支援のためのS.ナポリへ。優れた技術支援のためのM. Dzamanへ。そして、ツァイス3D走査型電子顕微鏡の購入に向けての暖かい支援に感謝フィルF.ジェンキンスへ。また、脳単核細胞の単離のための密度遠心メディア媒介戦略の修正版が描かれたハーバード・メディカル・スクールのKuchrooの研究室を認めます。
Materials
| Dulbecco’s Modification of Eagles Medium | Gibco | 12430-054 | with 4.5g/L D-glucose, L-glutamine, 25mM HEPES and phenol red |
| Dulbecco’s Phosphate-buffered Saline | Gibco | 14190-144 | without calcium chloride or Magnesium chloride |
| Fetal bovine serum | Omega Scientific Inc. | FB-11 | |
| Penicillin Streptomycin | Gibco | 15140-122 | 10,000U/ml Penicillin; 10,000μg/ml Streptomycin |
| L-glutamine | Gibco | 25030-081 | 200mM |
| G418 sulfate | Omega Scientific Inc. | GN-04 | |
| Puromycin dihydrochloride | Sigma-Aldrich | P8833 | from Streptomyces alboniger |
| HyClone HyQTase non-mammalian trypsin alternative | Thermo Scientific | SV30030.01 | in DPBS with EDTA |
| Phase contrast hemocytometer | Sigma-Aldrich | Z359629 | 0.1mm deep |
| Trypan blue stain | Gibco | 15250-061 | |
| Sterile 0.9% NaCl injection, USP | Hospira | NDC: 0409-4888 | 10ml vials |
| 0.6ml conical polypropylenemi microtubes | Genesee Scientific | 22-272 | |
| Atipamezole hydrochloride injection | Orion Pharma | NDC: 52483-6298 | 5mg/ml solution |
| Ketamine hydrochloride injection | Fort Dodge | NDC: 0409-2051 | 100mg/ml solution |
| Dexmedetomidine hydrochloride injection | Zoetis | NDC: 54771-2805 | 0.5mg/ml solution |
| Xylazine hydrochloride injection | Lloyd | NDC: 61311-481 | 100mg/ml solution |
| Carprofen injection | Pfizer | NDC: 61106-8501 | 50mg/ml solution |
| Buprenorphine hydrochloride injection | Reckitt Benckiser | NDC: 12496-0757 | 0.3mg/ml ampuls |
| 1ml tuberculin syringes | Covidien | 8881501400 | |
| 26G x ½ (0.45mm x 13mm) syringe needles | BD | 305111 | |
| Surgical clippers | 3M | 9661 | |
| Providone-iodine solution | Aplicare | 82-217 | NDC: 52380-1905 |
| Sterile petrolatum ophthalmic ointment | Dechra | NDC: 17033-211 | |
| 70% isopropyl alcohol prep pads | Kendall | 6818 | |
| Sterile gauze | Covidien | 8044 | non-woven, 4" x 4", 4-ply |
| 1.7ml conical polypropylene microtubes | Genesee Scientific | 22-281 | |
| Mouse stereotactic frame | Stoelting | 51730 | |
| Surgical lamp | Philips Burton | CS316W | Coolspot II Variable Spotlight |
| Curved dissecting forceps | Ted Pella Inc. | 5431 | |
| Colibri retractors | FST | 17000-03 | |
| Cordless precision power drill | Dremel | 1100-01 | Stylus model; 7.2-Volt Lithium-Ion with Docking Station |
| Engraving Cutter | Dremel | 105 | 1/32" or 0.8 mm bit diameter |
| Microliter syringe | Hamilton | 75 | Hamilton Microliter® Syringes 700 series; 5μl volume |
| Microliter syringe needles | Hamilton | 7762-06 | 33G, small hub RN NDL, 1.5 in, point style 3, 6/PK |
| Ethilon 3-0 black monofilament nylon sutures | Ethicon | 1663 | |
| Magnetic stir bar | VWR | 74950-296 | 7.9mm diameter x 50mm length (5/16" diameter x 2" length) |
| 1L glass screw-cap storage bottle | Corning | 1395 | Type 1, Class A borosilicate glass |
| Heparin sodium | Sagent | NDC: 25021-400 | 1,000U/ml solution |
| Peristaltic pump | Cole Parmer Instruments Group | 77200-60 | Master Flex Easy Load II console drive |
| compressed carbogen (95% O2 / 5% CO2) | available from local vendor | N/A | A-type, large cylinder |
| 20G x 1 ½" aluminum hub blunt needles | Kendall | 8881202363 | 0.9mm x 38.1mm |
| Polyurethane ice bucket | Fisherbrand | 02-591-45 | Capacity: 0.152 oz. (4.5L) |
| Collagenase (Type I-S) | Sigma Aldrich | C1639 | from Clostridium histolyticum |
| Deoxyribonuclease I | Worthington Biochemical Corp. | LS002007 | >2,000 Kunitz units per mg dry weight |
| Antistatic polystyrene hexagonal weighing dishes | Ted Pella Inc. | 20157-3 | top I.D. 115mm, base I.D. 85mm, 203ml volume |
| Stainless steel single edged razor blades | Garvey | 40475 | |
| Bone rongeurs | FST | 16001-15 | |
| Hemostat | FST | 13014-14 | |
| Large dissection scissors | Ted Pella Inc. | 1316 | |
| Small dissection scissors | FST | 14094-11 | |
| Blunt end forceps | Ted Pella Inc. | 13250 | |
| 7ml glass Dounce tissue grinder | Kontes | KT885300-0007 | |
| Percoll Density Centrifugation Media | GE Healthcare | GE17-0891-01 | |
| 10 mL serological pipettes | Genesee Scientific | 12-104 | single use; sterile |
| 70μm sterile nylon mesh cell strainers | Fisherbrand | 22363548 | |
| Alexa Fluor 700-conjugated rat anti-mouse CD45 (clone: 30-F11) | Biolegend | 103128 | |
| APC-conjugated mouse anti-mouse NK1.1 (clone: PK136) | eBiosciences | 17-5941-82 | |
| PE-conjugated rat anti-mouse Gr-1 (clone:RB6-8C5) | BD Pharmigen | 553128 | |
| PerCP/Cy5.5-conjugated rat anti-mouse CD11b (clone: M1/70) | Biolegend | 101228 | |
| Alexa Fluor 700-conjugated rat IgG2b, κ (clone: RTK4530) isotype control | Biolegend | 400628 | |
| APC-conjugated mouse IgG2a, κ (clone: eBM2a) isotype control | eBioscience | 17-4724 | |
| PE-conjugated rat IgG2b, κ (clone: eB149/10H5) isotype control | eBioscience | 12-4031-82 | |
| PerCP/Cy5.5-conjugated rat IgG2b, κ (clone: RTK4530) isotype control | Biolegend | 400632 | |
| Pacific Blue-conjugated mouse anti-mouse granzyme B (Clone: GB11) | Biolegend | 515403 | |
| Pacific Blue-conjugated mouse IgG1, κ (Clone: MOPC-21) isotype control | Biolegend | 400151 | |
| Cytofix/Cytoperm | BD | 554714 | |
| 15ml polypropylene centrifuge tubes | Genesee Scientific | 21-103 | conical bottom |
| 50ml polypropylene centrifuge tubes | Genesee Scientific | 21-108 | conical bottom |
| 12x75mm round-bottom polypropylene FACS tubes | Fisherbrand | 14-956-1B | |
| FACSAria Special Order Research Product flow cytometer/cell sorter | BD | 650033 | |
| Class II Biological Safety Cabinet | The Baker Company | SG603 | model: SterilGARD III Advance |
Riferimenti
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