Un metodo del rendimento efficiente e di alta per l'isolamento di mouse dendritiche sottopopolazioni cellulari

Summary

Distinct dendritic cell subsets exist as rare populations in lymphoid organs, and therefore are challenging to isolate in sufficient numbers and purity for immunological experiments. Here we describe a high efficiency, high yield method for isolation of all of the currently known major subsets of mouse splenic dendritic cells.

Abstract

Le cellule dendritiche (DC) sono cellule professionali presentanti l'antigene principalmente responsabili per l'acquisizione, l'elaborazione e la presentazione di antigeni sulla presentanti l'antigene molecole di avviare l'immunità T-cellulo-mediata. Le cellule dendritiche possono essere separati in diversi sottoinsiemi fenotipico e funzionalmente eterogenee. Tre sottogruppi importanti delle cellule dendritiche della milza sono plasmacitoidi, cellule CD8α ^Pos e CD8α ^Neg. Le cellule dendritiche plasmacitoidi sono produttori naturali di interferone di tipo I e sono importanti per l'anti-virale immunità cellulo T. Il sottoinsieme CD8α ^Neg DC è specializzata per MHC di classe II presentazione dell'antigene ed è coinvolto nel centro di adescamento cellule T CD4. Il CD8α ^Pos DC sono i principali responsabili per la cross-presentazione di antigeni esogeni e priming delle cellule T CD8. I CD8α ^Pos DC hanno dimostrato di essere più efficace in occasione della presentazione degli antigeni glicolipidici da molecole CD1d ad un cel T specializzataL popolazione noto come T (iNKT), le cellule natural killer invarianti. La somministrazione di Flt-3 ligando aumenta la frequenza della migrazione dei progenitori delle cellule dendritiche dal midollo osseo, in ultima analisi, con conseguente espansione delle cellule dendritiche in organi linfoidi periferici in modelli murini. Abbiamo adattato questo modello per purificare un gran numero di cellule dendritiche funzionali per l'utilizzo in esperimenti di trasferimento di cellule per confrontare competenza in vivo di diversi sottoinsiemi DC.

Introduction

Le cellule dendritiche (DC) sono stati scoperti quasi quarant'anni fa come il "grande stellate (dendron greco) cella" trovata negli organi linfoidi ^1. Molti studi hanno dimostrato che le cellule dendritiche sono le uniche cellule che presentano l'antigene in grado di stimolare efficacemente le cellule T naive ^2. Una delle principali funzioni di queste cellule è l'assorbimento e la presentazione di antigeni e la loro elaborazione efficiente e carico di questi su molecole presentanti l'antigene. In milza del mouse, DC può essere separato in plasmacitoidi e sottoinsiemi convenzionali. Le cellule dendritiche plasmacitoidi sono caratterizzati da una bassa espressione di CD11c e alti livelli di B220 e Gr-1. Essi sono anche positivo per il marcatore mPDCA1 superficie ed interferone di tipo I in risposta a pedaggio like receptor 9 (TLR9) ligandi secernono. I DC convenzionali sono alti per CD11c e MHC di classe II espressione. Essi possono essere suddivisi in tre sottogruppi distinti in base alla superficie espressione di marcatori fenotipici quali CD4, CD8α, DEC205, CD11b e delle cellule dendritiche del recettore inibitorio 2 (DCIR2, riconosciuto dal anticorpo 33D1) proteine ^​​3,4. I CD8α ^Pos DC sono noti anche come CDC1, sono positivi per DEC205, ma negativo per i marcatori mieloidi, come CD11b e 33D1. Il CD8α ^Neg DC, chiamato anche CDC2, sono positivi per 33D1, CD11b e CD4, ma mancano DEC205. Il sottoinsieme negativo doppio (vale a dire, negativo sia per CD4 e CD8α) è relativamente rara, ed è negativo per DEC205 e 33D1. È il sottoinsieme almeno caratterizzati e può essere una forma meno differenziata di CD8α ^Neg DC.

Differenze fenotipiche nei diversi sottoinsiemi DC estendono anche alle loro funzioni in vivo. Il CD8α ^Neg DC sono altamente fagocitosi e si pensa di presentare l'antigene esogeno principalmente attraverso MHC di classe II a cellule T CD4 ^3. Al contrario, i CD8α ^Pos DC sono specializzati per la presentazione dell'antigene proteina solubile in MHC di classe Iin un meccanismo chiamato cross-presentazione. Il risultato di cross-presentazione dipende dallo stato di attivazione di queste cellule dendritiche ^5, e può sia portare alla espansione delle cellule T citotossiche (CTL) o lo sviluppo di cellule T regolatorie ^{6 2,7.} Targeting di antigene di CD8α ^Pos DC utilizzando i risultati di consegna anti-DEC205-mediata da anticorpi in gran parte nella eliminazione delle cellule T ^8, mentre la presentazione di antigeni derivati ​​da cellule apoptotiche infettate induce una forte risposta CTL ^9.

Oltre al riconoscimento di antigeni peptidici, il sistema immunitario dei mammiferi è evoluto per riconoscere lipidico e antigeni glicolipidi. Questi antigeni sono presentati da molecole CD1, che sono MHC di classe proteine ​​di superficie cellulare i-like che esistono in molteplici forme legate in vari mammiferi. Nei topi, un unico tipo di molecola altamente conservata CD1 chiamato CD1d è responsabile per la presentazione di antigeni glicolipidi ^10. Il sindaco popolazione di cellule T che riconoscono CD1d / complessi glicolipidici è chiamato cellule NKT invarianti (cellule iNKT). Queste cellule esprimono un recettore semi-invariante delle cellule T (TCR) composto da una catena TCRα invariante che è associato con catene TCRβ che hanno limitato la diversità ^11. A differenza delle cellule T convenzionali che hanno bisogno di proliferare e differenziarsi per diventare cellule T effettrici attivate, le cellule iNKT esistono come una popolazione effettrici e iniziano a reagire rapidamente dopo la somministrazione glycolipid ^12. L'identificazione di cellule che presentano l'antigene fisiologicamente rilevanti dei lipidi è un'area attiva di ricerca, e di diversi tipi di cellule distinte, come B cellule, i macrofagi e le cellule dendritiche sono state proposte per svolgere questa funzione. Tuttavia, è stato dimostrato che il sottoinsieme CD8α ^Pos delle DC è la cellula primaria mediazione captazione e presentazione di antigeni lipidici alle cellule del mouse iNKT ¹³ e glycolipid mediata cross-priming di cellule T CD8 ^14.

ove_content "> Per confrontare l'efficienza di presentazione dell'antigene da diverse cellule presentanti l'antigene, un approccio semplice è quello di trasferire diversi tipi di APC purificate pulsate con quantità equivalenti di antigene in host naive. esperimenti di trasferimento cellulare di questo tipo sono spesso eseguite per studi immunologici. Tuttavia, l'esecuzione di studi trasferimento con ex vivo antigene trattata DC è impegnativo, poiché queste cellule esistono popolazioni come rare in organi linfoidi in cui costituiscono meno del 2% delle cellule totali ^15. è pertanto necessario migliorare lo sviluppo di queste cellule in animali donatori per aumentare l'efficienza di protocolli di isolamento.

E 'noto che il linfoide comune e progenitori mieloidi comuni, che sono necessari per la generazione di PDC CD8 ^Pos e sottoinsiemi CD8 ^Neg DC, fms legati espresso recettore tirosin-chinasi 3 (Flt-3). Al momento in vivo Flt-3 ligando (Flt-3L) amministrazione, emigratione di Flt-3 che esprimono cellule progenitrici del midollo osseo è aumentato, con conseguente aumento della semina organi linfoidi periferici e l'espansione della loro progenie matura DC ^16. L'espressione di Flt-3 è perso durante impegno per la B, i percorsi di differenziazione delle cellule T o NK. Pertanto, solo alterazioni minime sono osservati in queste cellule con la somministrazione Flt-3L. Espansione simile nelle popolazioni DC è osservata in topi portatori di tumori generati da impianto di una linea di cellule di melanoma B16-secernenti murino Flt-3L, che fornisce un metodo semplice ed economico per fornire livelli sistemici sostenuti di Flt-3L ^17,18. Usando questo approccio, abbiamo sviluppato un protocollo basato su l'impianto di cellule B16-melanoma secernenti Flt-3L per stimolare l'espansione di tutte le normali sottoinsiemi DC nella milza del mouse, quindi aumentando notevolmente le rese di queste cellule che possono essere isolate per esperimenti successivi . Abbiamo costantemente troviamo che entro 10 – 14 giorni dopo im sottocutaneopiantagione del tumore secernente Flt-3, i topi sviluppano splenomegalia con marcata arricchimento delle DC per costituire 40 – 60% delle cellule totali milza. Da queste milza, diversi sottoinsiemi DC possono essere isolati con elevata purezza utilizzando standard di kit di purificazione delle cellule disponibili in commercio che utilizzano marcatori fenotipici specifici sottoinsieme.

Protocol

Gli esperimenti sugli animali sono fatte secondo le linee guida approvate dal comitato istituzionale cura e l'uso di animali (IACUC). Tutte le procedure che richiedono la sterilità sono eseguite in un armadio biosicurezza. 1. Impianto di B16.Flt3L melanoma nei topi Culture l'espressione B16 linea cellulare di melanoma Flt-3 in T25 fiasche di coltura tissutale con una densità di 0,5 x 10 6 cellule / ml in terreno DMEM completo con il 10% di CO 2 a 37…

Representative Results

L'esito di questa procedura si basa sull'espansione di sottoinsiemi DC da murino Flt-3L espressa dalle cellule di melanoma impiantati. Il tumore B16.Flt3L è stato derivato da un C57BL / 6 del mouse, e dovrebbe essere impiantato in animali con quello sfondo sforzo al fine di evitare il fallimento del tumore per stabilirsi a causa di rifiuto. In alcuni casi, può essere desiderabile utilizzare topi geneticamente modificati per derivare DC con difetti noti vie di segnalazione o rec…

Discussion

Le cellule dendritiche sono accettati per essere il principale antigene professionale, presentando le cellule coinvolte nella adescamento di risposte delle cellule T. La loro funzione principale è quella di rilevare il microambiente del tessuto riprendendo e l'elaborazione di antigeni per la presentazione di cellule T. Al fine di studiare la funzione di specifiche sottopopolazioni DC, questi devono essere isolati in numero sufficiente usando un approccio che mantiene loro normale fenotipo e funzioni. La maggior par…

Materials

0.05% Trypsin-EDTA	Life Technologies, Gibco	25300-054
Isoflurane	Sigma-Aldrich	CDS019936-250MG
Collagenase D	Roche Diagnostics	11088858001
DNase I (dry powder)	QIAGEN	79254
200 proof ethanol	Thermo Fisher Scientific	9-6705-004-220	Used to prepare 70% ethanol
RBC lysis buffer	Sigma-Aldrich	R7757
RPMI-1640 medium with L-glutamine	Life Technologies, Gibco	11875-119
DMEM medium with L-glutamine	Life Technologies, Gibco	11995-073
200 mM L-glutamine	Life Technologies	25030081
MEM non-essential amino acids	Life Technologies, Gibco	11140-050
MEM essential amino acids	Life Technologies	11130-051
β-mercaptoethanol	Life Technologies, Invitrogen	21985-023
Sodium pyruvate	Life Technologies	11360-070
HEPES	Life Technologies, Invitrogen	15630
Phosphate buffered saline (PBS Ca2+ and Mg2+ free pH 7.2)	Life Technologies, Invitrogen	20012-050
Dulbecco’s PBS (DPBS with Ca2+ and Mg2+)	Life Technologies, Gibco	14040-182
0.5 M Ethylenediaminetetraacetate (EDTA) solution	Life Technologies	15575-020
Bovine serum albumin (BSA)	Sigma-Aldrich	A2153
Fetal calf serum	Atlanta Biologicals	S11050
Penicillin/streptomycin	Life Technologies, Invitrogen	15140-163
Trypan blue (dry powder)	Sigma-Aldrich	T6146-5G	Prepare 0.08% with PBS
Plasmacytoid Dendritic Cell Isolation Kit II, mouse	Miltenyi Biotech	130-092-786
Magnetic beads conjugated with anti-mouse CD11c	Miltenyi Biotech	130-152-001
CD8αPos mouse DC isolation kit	Miltenyi Biotech	130-091-169
Fc-gamma receptor blocking antibody (Clone 2.4G2)	BD Biosciences	553141
Anti-mouse CD11c-FITC	BD Biosciences	553801
Anti-mouse CD8α-PerCP	BD Biosciences	553036
Anti-mouse B220-PE	BD Biosciences	553090
1 ml syringes	BD	26048
23 G1 needle	BD	305145
100 mm Petri dishes	Thermo Fisher Scientific	875712
Surgical instruments	Kent Scientific	INSMOUSEKIT
Cell strainer (70 µm	BD	352350
Large Petri plates	Thermo Fisher Scientific	FB0875712
Vacuum filtration system (500 ml(0.22 um	Corning	431097
LS columns	Miltenyi	130-042-401
Magnetic stand MACS separator	Miltenyi Biotec	130-042-302
Wide-bore 200 μl pipette tips	PerkinElmer	111623
Corning ultra-low attachment 96-well plates	Corning	CLS3474-24EA
6-8 week old female C57BL/6 mice	Jackson Research Laboratories, Jax
Murine B16.Flt3L melanoma cell line			described by Mach et al. ,2000
Serum free DMEM and RPMI media
500 ml DMEM with L-glutamine, or 500 ml RPMI-1640 with L-glutamine 5 ml MEM nonessential amino acids (100x, 10 mM)     5 ml HEPES Buffer (1 M)     5 ml L-glutamine (200 mM)  0.5 ml 2-mercaptoethanol (5.5 x 10-2 M)			Mix all the ingredients in a biosafety cabinet with either DMEM or RPMI media depending on your need.  Filter sterilize the media by passing through a 0.22 µm vacuum filtration system.
Complete RPMI and DMEM media			Add 50 ml of heat inactivated fetal calf serum to serum free RPMI or DMEM media to obtain complete media.
MACS buffer:			Add 2 ml of 0.5 M EDTA and 10 ml of heat inactivated fetal calf serum to 500 ml of Phosphate-buffered saline (PBS, Ca2+ and Mg2+ Free, pH 7.2) and 2 ug/ml 2.4G2 (Fc-Block antibody).
FACS staining buffer			Dissolve sodium azide to 0.05% (0.25 g per 500 ml) in MACS buffer to obtain FACS staining buffer
10x Collagenase D and DNase 1 stock solution Dissolve 1 g of collagenase D and 0.2 ml of DNase 1 stock (1 mg/ml, 100x) in 20 ml of PBS containing Ca++ and Mg++ to obtain a solution of approximately 1,000-			2,000 Units of collagenase activity per ml This 10x stock solution can be prepared ahead of time and stored at -20 °C for several weeks. Dilute 1 ml of this with 9 ml of serum free RPMI immediately before use