Die Beurteilung der Entwicklung der Murine Plasmazytoide dendritischen Zellen in Peyer-Patches mit Adoptiv Übertragung von hämatopoetischen Vorläuferzellen
Summary
Dieses Protokoll beschreibt experimentelle Verfahren, die die Differenzierung von dendritischen Zellen in plasmazytoiden Peyer-Plaques aus gemeinsamen dendritischen Vorläuferzellen zu bewerten, mit Hilfe von Techniken mit FACS-vermittelten Zellisolierung, hydrodynamische Gentransfer und Flow-Analyse von Immunteilmengen in Peyer-Plaques.
Abstract
Dieses Protokoll Details eine Methode, um die Fähigkeit der gereinigten hämatopoetischen Vorläuferzellen zu plasmazytoiden dendritischen Zellen (PDC) in Darm-Peyer-Plaques (PP) zu erzeugen, zu analysieren. Gemeinsame dendritischen Zellvorläuferzellen (CDPs, lin – c-kit lo CD115 + Flt3 +) wurden aus dem Knochenmark der C57BL/6-Mäuse durch FACS gereinigt und Empfängermäuse, die einen wesentlichen pDC Bevölkerung PP fehlt übertragen, in diesem Fall, IFNAR – / – Mäuse wurden als die Transferempfänger verwendet. In einigen Mäusen wurde die Überexpression der dendritischen Zellwachstumsfaktor Flt3-Ligand (Flt3L) vor der Übertragung von CDPs Adoptivdurchgesetzt, mit hydrodynamischen Gentransfer (HGT) von Flt3L-kodierenden Plasmid. Flt3L Überexpression erweitert DC-Populationen aus übertragen (oder endogenen) hämatopoetischen Vorläuferzellen stammen. Bei 7-10 Tage nach der Vorläufer Transfer wurden pDCs, die von den adoptiv übertragen entstehen aus Vorläuferzellen auf die Empfängerzellen unterschiedenGrundlage der Marker CD45 Expression mit pDCs aus übertragen CDPs als CD45.1 + und CD45.2 + als Empfänger. Die Fähigkeit der CDPs übertragen, um die Bevölkerung in pDC PP zu fördern und an Flt3L reagieren wurde mittels Durchflusszytometrie von PP-Einzelzellsuspensionen aus Empfängermäusen ausgewertet. Dieses Verfahren kann verwendet werden, um zu testen, ob andere Vorläuferpopulationen der Lage ist, PP pDCs. Darüber hinaus könnte dieser Ansatz verwendet, um die Rolle von Faktoren, die voraussichtlich pDC Entwicklung PP beeinflussen, indem Vorläuferuntermengen mit einem geeigneten Zuschlags, KO oder Überexpression des mutmaßlichen Entwicklungsfaktor und / oder durch Manipulation einer zirkulierenden Cytokine über HGT untersuchen . Dieses Verfahren kann auch die eine Analyse der, wie PP pDCs beeinflussen die Frequenz oder die Funktion anderer Immunteilmengen in PPs. Ein einzigartiges Merkmal dieser Methode ist die Verwendung von IFNAR – / – Mäusen, die stark dezimiert pDCs PP im Vergleich zu Wildtyp-Tieren, so allowi zeigenng Rekonstitution von PP pDCs in Abwesenheit von Störfaktoren Effekte aus tödlichen Bestrahlung.
Introduction
Hier zeigen wir ein Protokoll zu prüfen, ob gemeinsame dendritischen Vorläuferzellen (CDP) sind in der Lage, aus der die plasmazytoiden dendritischen Zellen (PDC) Bevölkerung in Peyer-Plaques (PP). Das übergeordnete Ziel der Verwendung dieser Methode war es, die Entwicklungsregulation von pDCs in Peyer-Plaques (PP pDCs) zu bewerten. Der Grund, warum dies wichtig ist, dass PP pDCs unterscheiden sich von pDCs in anderen Geweben, wie Knochenmark, Blut und Milz gefunden, und daher ist es unklar, ob PP pDCs pDC und andere Populationen sind entwicklungspolitisch und / oder funktionell verwandten. Insbesondere werden häufig für pDCs wobei der Haupt Typ I Interferon (IFN) Produzenten innerhalb der blutbildenden Systems, der Reaktion auf Toll-like Rezeptor 7 und 9 (TLR7 / 9) Stimulation durch schnelle IFN-Sekretion 3.1 bekannt. Allerdings sind PP pDCs mangelhaft in der Herstellung von Typ I IFN Antwort auf TLR-Agonisten-Stimulation 4,5. Darüber hinaus PP pDCs auch aus pDCs im Knochenmark und Milz gefunden unterscheidenSignale vom Typ I erfordert Interferon (IFN)-Rezeptor (IFNAR1) oder der IFN-Signalmolekül STAT1 für ihre Entwicklung und / oder Akkumulation 5. Diese Daten haben die Möglichkeit, dass verschiedene Regulationsmechanismen steuern PP pDCs gegen pDCs in anderen Organen (zB Knochenmark, Milz) 5 vorgeschlagen.
Die Gründe, die zur Entwicklung dieser Methode führte, wurde über die jüngsten Fortschritte im Verständnis von dendritischen Zellen (DC)-Biologie. Die meisten, wenn nicht alle, abzuleiten DC Subsets von hämatopoetischen Vorläuferzellen, die das FMS-ähnliche Tyrosinkinase 3-Rezeptor (Flt3) 6-10 exprimieren, allerdings wird die DC-Entwicklung nicht zu den klassischen myeloiden und lymphoiden Wege beschränkt. Zum Beispiel Flt3 + gemeinsamen myeloischen Vorläuferzellen (CMPs, lin – IL-7R – Sca-1 – c-kit + CD34 + FcyR lo / -) Anlass zu CDPs (lin – c-kit + Flt3 lo CD115 +), which weiter zu differenzieren in pDCs und konventionelle DCs (cDCs) 9,10. Dagegen Flt3 + gemeinsamen lymphatischen Vorläuferzellen (CLP, lin – IL-7R + Sca-1 lo lo c-kit) entwickeln in erster Linie in pDCs 11. Deshalb vor pDCs Studien zeigen, ergeben sich aus mindestens 2 verschiedene hämatopoetische Vorläuferpopulationen unter der Regulierung der Flt3L, obwohl der typische Analyse wurde dem Knochenmark, Milz und / oder Blut pDC Teilmengen eingeschränkt. Somit ist die Vorläufer-Population (n), PP pDCs erzeugt Untersuchung erforderlich. Das Verständnis der Ursprünge der PP pDCs wird Licht auf, ob sie gemeinsame Entwicklungswege mit anderen Populationen pDC Schuppen, oder nutzen verschiedene Mechanismen während ihrer Generation in PP.
Ein einzigartiger Vorteil des hier beschriebenen Ansatz ist die Verwendung von Mäusen, die einen schweren Mangel im PP pDCs als Empfänger für den adoptiven Transfer von hämatopoetischen Vorläuferzellen zeigen. Mäuse, die mit Gen-tic Deletion im Gen für IFNAR1 (IFNAR – / – Mäuse) oder STAT1 (Stat1 – / -) zeigte eine auffallende Abbau in PP pDCs 5. Daher sind diese Stämme eine Umgebung, in der PP pDCs reduziert werden, so dass die adoptive Übertragung Studien, in Abwesenheit von starken Zellablation Regime wie letalen Bestrahlung durchgeführt werden. Eine zusätzliche Festigkeit des hier vorgestellten Verfahrens ist die Verwendung von hydrodynamischen Gentransfer (HGT) erhöhten zirkulierenden Mengen an Flt3L stimulieren. Dies bietet eine kostengünstige Möglichkeit der Flt3L in vivo zu induzieren, gegen Injektion von rekombinanten Proteins. Zahlreiche Studien, einschließlich der in unserem Labor haben HGT verwendet, um Cytokin-Mengen in einer Vielzahl von experimentellen Bedingungen 5,12,13 induzieren.
Die Arbeitsteilung und präzise Immunfunktionen für DCs ist von großem Interesse in der Immunologie. Insbesondere pDCs sind wichtige Mediatoren der oralen Toleranz und systemischen antiviralenReaktionen, aber sie scheinen auch an der Entstehung und Aufrechterhaltung von Autoimmunität und Krebs 14-17 beitragen. Die hier beschriebene Protokoll ermöglicht es den Entwicklungsmechanismen Regel PP pDCs zu mehr vollständig erforscht. Darüber hinaus kann dieses Konzept ermöglichen Studien PP PDC-Funktion zu beurteilen und kann zum Verständnis der Regulation und Funktion von anderen Immun Populationen innerhalb PPs erweitert werden.
Protocol
Representative Results
Discussion
Die beschriebene Adoptivtransfertechnik hier beurteilt den Beitrag der CDP auf die PP pDC Bevölkerung in Empfängermäuse, die einen Mangel an PP pDCs sind (zB IFNAR – / – Mäuse). In zukünftigen Experimenten wird es wichtig sein, das Potenzial der anderen Vorläuferuntermengen bei der Erzeugung von PP pDCs bewerten, insbesondere darüber, ob PP pDCs von Flt3 + CLP abzuleiten. Diese Frage ist von Bedeutung, da es unklar bleibt, warum PP pDCs sind eindeutig empfindlich auf IFNAR-STAT1 Sig…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Wir danken Drs.. Alex Gelbard und Willem Overwijk für Beratung in hydrodynamischen Gentransfer. Diese Arbeit wurde durch Zuschüsse der NIH (AI098099, SSW), dem MD Anderson Cancer Center for Epigenetik, dem MD Anderson Center for Entzündung und Krebs (SSW) und der RE Bob Smith Education Fund (HSL) unterstützt.
Materials
| C57BL/6J | JAX | 664 | |
| B6.SJL | JAX | 2014 | |
| RPMI | Invitrogen | 11875-093 | |
| 15 ml conical tubes | BD Biosciences | 352095 | |
| 50 ml conical tubes | BD Biosciences | 352070 | |
| Sterile surgical tweezers | |||
| Sterile small pair scissors | |||
| Sterile large pair scissors | |||
| 40 μm cell strainer | BD Biosciences | 352340 | |
| 35 μm cell strainer cap tubes | BD Biosciences | 352235 | |
| RBC lysing buffer | Sigma | R7757 | |
| FACS buffer | PBS, 2 mM EDTA, 1% FCS, filter sterilized | ||
| Percoll | GE Healthcare | 17089102 | |
| 10XHBSS | Sigma | H4641 | |
| Collagenase IV | Worthington | LS004188 | |
| Goat ant-rat IgG microbeads | Milteyni Biotec | 130-048-501 | |
| LD column | Milteyni Biotec | 130-042-901 | |
| Rat anti-D3 | BD Biosciences | 555273 | |
| Rat anti-CD19 | BD Biosciences | 553783 | |
| Rat anti-CD11b | BD Biosciences | 553308 | |
| Rat anti-CD11c | BD Biosciences | 553799 | |
| Rat anti-Ter119 | BD Biosciences | 553671 | |
| Anti-CD3 (PerCP) | eBiosciences | 45-0031 | |
| Anti-CD19 (PerCP) | eBiosciences | 45-0193 | |
| Anti-CD11b (PerCP) | eBiosciences | 45-0112 | |
| Anti-CD11c (PerCP) | eBiosciences | 45-0114 | |
| Anti-F4/80 (PerCP) | eBiosciences | 45-4801 | |
| Anti-Ter119 (PerCP) | eBiosciences | 45-5921 | |
| Anti-Sca-1 (PE.Cy7) | eBiosciences | 25-5981 | |
| Anti-CD115 (APC) | eBiosciences | 17-1152 | |
| Anti-c-kit (APC.Cy7) | eBiosciences | 47-1171 | |
| Anti-IL-7R (Pacific Blue) | eBiosciences | 48-1271 | |
| Anti-Flt3 (PE) | eBiosciences | 12-1351 | |
| Anti-CD45.1 (APC.Cy7) | BD Biosciences | 560579 | |
| Anti-CD45.2 (PE.Cy7) | Biolegend | 109830 | |
| Anti-CD11c (Pacific Blue) | eBiosciences | 48-0114 | |
| Anti-B220 (APC) | eBiosciences | 25-0452 | |
| Anti-Siglec-H (PE) | eBiosciences | 12-0333 | |
| Anti-PDCA-1 (FITC) | eBiosciences | Nov-72 | |
| Cell sorter | BD Biosciences | e.g. BD Fortessa | |
| Heat lamp | |||
| Mouse restrainer | |||
| 1 ml syringes | Becton Dickinson | 309602 | |
| 27½ G needles (sterile) | Becton Dickinson | 305109 |
References
- Cella, M., et al. Plasmacytoid monocytes migrate to inflamed lymph nodes and produce large amounts of type I interferon. Nat. Med. 5 (8), 919-923 .
- Siegal, F. P., et al. The nature of the principal type 1 interferon-producing cells in human blood. Science. 284 (5421), 1835-1837 .
- Asselin-Paturel, C., et al. Mouse type I IFN-producing cells are immature APCs with plasmacytoid morphology. Nat. Immunol. 2 (12), 1144-1150 .
- Contractor, N., Louten, J., Kim, L., Biron, C. A., Kelsall, B. L. Cutting edge: Peyer’s patch plasmacytoid dendritic cells (pDCs) produce low levels of type I interferons: possible role for IL-10, TGFbeta, and prostaglandin E2 in conditioning a unique mucosal pDC phenotype. J. Immunol. 179 (5), 2690-2694 (2007).
- Li, H. S., et al. Cell-intrinsic role for IFN-alpha-STAT1 signals in regulating murine Peyer patch plasmacytoid dendritic cells and conditioning an inflammatory response. Blood. 118 (14), 3879-3889 (2011).
- D’Amico, A., Wu, L. The early progenitors of mouse dendritic cells and plasmacytoid predendritic cells are within the bone marrow hemopoietic precursors expressing Flt3. J. Exp. Med. 198 (2), 293-303 .
- Fogg, D. K., et al. A clonogenic bone marrow progenitor specific for macrophages and dendritic cells. Science. 311 (5757), 83-87 .
- Liu, K., et al. In vivo analysis of dendritic cell development and homeostasis. Science. 324 (5925), 392-397 (2009).
- Naik, S. H., et al. Development of plasmacytoid and conventional dendritic cell subtypes from single precursor cells derived in vitro and in vivo. 8 (11), 1217-1226 .
- Onai, N., et al. Identification of clonogenic common Flt3+M-CSFR+ plasmacytoid and conventional dendritic cell progenitors in mouse bone marrow. Nat. Immunol. 8 (11), 1207-1216 (2007).
- Sathe, P., Vremec, D., Wu, L., Corcoran, L., Shortman, K. Convergent differentiation: myeloid and lymphoid pathways to murine plasmacytoid dendritic cells. Blood. 121 (1), 11-19 .
- Hirai, H., et al. C/EBPbeta is required for ’emergency’ granulopoiesis. Nat. Immunol. 7 (7), 732-739 (2006).
- Overwijk, W. W., et al. Immunological and antitumor effects of IL-23 as a cancer vaccine adjuvant. J. Immunol. 176 (9), 5213-5222 (2006).
- Cervantes-Barragan, L., et al. Plasmacytoid dendritic cells control T-cell response to chronic viral infection. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 109 (8), 3012-3017 (2012).
- Goubier, A., et al. Plasmacytoid dendritic cells mediate oral tolerance. Immunity. 29 (3), 464-475 (2008).
- Lande, R., et al. Neutrophils activate plasmacytoid dendritic cells by releasing self-DNA-peptide complexes in systemic lupus erythematosus. Sci. Transl. Med. 3 (73), .
- Liu, C., et al. Plasmacytoid dendritic cells induce NK cell-dependent, tumor antigen-specific T cell cross-priming and tumor regression in mice. J. Clin. Invest. 118 (3), 1165-1175 (2008).
- Fagarasan, S., Honjo, T. Intestinal IgA synthesis: regulation of front-line body defences. Nat. Rev. Immunol. 3 (1), 63-72 (2003).
- Cisse, B., et al. Transcription factor E2-2 is an essential and specific regulator of plasmacytoid dendritic cell development. Cell. 135 (1), 37-48 (2008).
- Blasius, A. L., et al. Bone marrow stromal cell antigen 2 is a specific marker of type I IFN-producing cells in the naive mouse, but a promiscuous cell surface antigen following IFN stimulation. J. Immunol. 177 (5), 3260-3265 (2006).
- Symons, A., Budelsky, A. L., Towne, J. E. Are Th17 cells in the gut pathogenic or protective. Mucosal. Immunol. 5 (1), 4-6 (2012).
