Generazione di derivate da monociti cellule dendritiche umane da sangue intero
Summary
Here, we demonstrate how monocytes are isolated by magnetic bead separation from peripheral blood mononuclear cells after density gradient centrifugation of human anti-coagulated blood. Following incubation for 5 days, human monocytes are differentiated into immature dendritic cells and are ready for experimental procedures in a non-clinical setting.
Abstract
Dendritic cells (DCs) recognize foreign structures of different pathogens, such as viruses, bacteria, and fungi, via a variety of pattern recognition receptors (PRRs) expressed on their cell surface and thereby activate and regulate immunity.
The major function of DCs is the induction of adaptive immunity in the lymph nodes by presenting antigens via MHC I and MHC II molecules to naïve T lymphocytes. Therefore, DCs have to migrate from the periphery to the lymph nodes after the recognition of pathogens at the sites of infection. For in vitro experiments or DC vaccination strategies, monocyte-derived DCs are routinely used. These cells show similarities in physiology, morphology, and function to conventional myeloid dendritic cells. They are generated by interleukin 4 (IL-4) and granulocyte-macrophage colony-stimulating factor (GM-CSF) stimulation of monocytes isolated from healthy donors. Here, we demonstrate how monocytes are isolated and stimulated from anti-coagulated human blood after peripheral blood mononuclear cell (PBMC) enrichment by density gradient centrifugation. Human monocytes are differentiated into immature DCs and are ready for experimental procedures in a non-clinical setting after 5 days of incubation.
Introduction
Le cellule dendritiche (DC) sono le più importanti cellule specializzate che presentano l'antigene del nostro sistema immunitario. Immaturo DC (IDC) risiedono nella pelle o nei tessuti delle mucose e sono quindi tra le prime cellule immunitarie per interagire con gli agenti patogeni invasori. DC rappresentano il ponte tra l'innato e il sistema immunitario adattativo 1, dal momento che possono attivare T e cellule B risposte dopo il rilevamento degli agenti patogeni. Inoltre, contribuiscono a risposte immunitarie pro-infiammatorie causa della secrezione di elevate quantità di citochine, come IL-1β, IL-6 e IL-12. DC attivare anche le cellule NK e attirare altre cellule immunitarie al sito di infezione da parte di chemiotassi.
DC può essere diviso in cellule immature dendritiche (IDC) e cellule dendritiche mature (MDC) 2 sulla base della loro morfologia e funzione. Dopo il riconoscimento di antigeni estranei da uno dei molti recettori pattern recognition (ad esempio, recettori toll-like, tipo Clectine, o complemento recettori) abbondantemente espresso sulla superficie delle cellule, iDCs subiscono grandi cambiamenti e cominciano a maturare. Durante questo processo di maturazione, i recettori per la cattura di antigene sono down-regolati, mentre molecole essenziali per la presentazione dell'antigene sono regolate up-3. DC mature up-regolazione dei complesso maggiore di istocompatibilità I e II (MHC I e II), molecole co-stimolatorie come CD80 e CD86, che sono essenziali per la presentazione dell'antigene e l'attivazione dei linfociti T. Inoltre, l'espressione del recettore delle chemochine CCR7 sulla superficie cellulare viene indotta, che permette la migrazione delle DC dai tessuti periferici ai linfonodi. La migrazione è facilitata dalla "rolling" di DC lungo un ligando chemochina 19 (CCL19 / MIP-3b) e chemochine ligando 21 (CCL21 / SLC) gradiente ai linfonodi 4-6.
Dopo la migrazione, MDCS presentano l'antigene processato per naïve cellule CD4 + e CD8 +, quindi initiating una risposta immunitaria adattativa contro l'invasore patogeno 7. Questa interazione con le cellule T nei linfonodi è anche associato con la diffusione del virus 8. Altri studi in vitro hanno rivelato che le cellule dendritiche catturare e trasferire l'HIV a cellule T e che questo risultati di trasmissione in una infezione vigorosa 9-12 in modo efficiente. Questi esperimenti evidenziano che in vivo HIV sfrutta DC come navette dalla periferia ai linfonodi. Durante presentazione dell'antigene, DC secernono interleuchine chiave che determinano la differenziazione delle cellule T helper effettrici, e quindi il risultato della intera risposta immunitaria contro il microbo è determinata in questo interazione. Oltre a tipo 1 (Th1) e tipo 2 cellule (Th2) T effettrici, altri sottoinsiemi di cellule T CD4 + helper (ad esempio, il tipo 17 (Th17) e di tipo 22 (cellule Th22) T) sono state descritte, e la loro induzione e la funzione sono stati studiati a fondo. DC sono inoltre coinvolti inla generazione di cellule T regolatorie (Tregs) 13,14. Queste cellule sono immunosoppressiva e possono fermare o down-regolare l'induzione o la proliferazione delle cellule T effettrici e sono quindi di fondamentale importanza per lo sviluppo di immunità e la tolleranza.
DC convenzionali umani (CDC) comprendono diversi sottoinsiemi di cellule con una origine mieloide (vale a dire, Cellule di Langerhans (LCS) e per via cutanea e DC interstiziali) o di origine linfoide (ad esempio, cellule dendritiche plasmacitoidi (pDCs)). Per gli esperimenti in vitro o strategie di vaccinazione DC, DC derivate da monociti sono abitualmente utilizzati come modello per DC dermici. Queste cellule mostrano somiglianze nella fisiologia, la morfologia e la funzione di cellule dendritiche mieloidi convenzionali. Esse sono generate mediante aggiunta di interleuchina 4 (IL-4) e granulociti-macrofagi fattore stimolante le colonie (GM-CSF) di monociti isolati da donatori sani 12,15-18. Le cellule dendritiche possono anche essere isolati direttamente da cutanee o mucose biopsie, o può anche be sviluppato da cellule progenitrici ematopoietiche isolate da campioni di sangue del cordone ombelicale ottenuti ex utero CD34 +. Qui, si dimostra come i monociti sono isolati e stimolati dal sangue umano anti-coagulato dopo cellule mononucleate del sangue periferico (PBMC) di arricchimento mediante centrifugazione in gradiente di densità. Dopo incubazione per 5 giorni, monociti umani in condizioni specifiche sono differenziati in iDCs e sono pronti per le procedure sperimentali in un ambiente non clinico.
Protocol
Representative Results
Discussion
Questo protocollo descrive la generazione di cellule dendritiche derivate da monociti (MDDCs) attraverso l'isolamento di monociti umani da sangue anti-coagulato utilizzando un saggio a base di nanoparticelle magnetiche. In questo protocollo, le fasi di centrifugazione sono eseguite a monte della procedura di isolamento cellulare, che porta ad un arricchimento della frazione PBMC. Sebbene le cellule sono persi durante la centrifugazione, di sovrapporre il contenuto di un pacchetto di sangue intero sul mezzo gradiente…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We would like to thank our technician Karolin Thurnes, Divison of Hygiene and Medical Microbiology, and Dr. Annelies Mühlbacher and Dr. Paul Hörtnagl, Central Institute for Blood Transfusion and Immunological Department, for their valuable help and support regarding this manuscript. We thank the Austrian Science Fund for supporting this work (P24598 to DW, P25389 to WP).
Materials
| APC Mouse Anti-Human CD19 Clone HIB19 | BD Biosciences | 555415 | |
| APC Mouse Anti-Human CD83 Clone HB15e | BD Biosciences | 551073 | |
| BD Imag Anti-Human CD14 Magnetic Particles | BD Biosciences | 557769 | |
| BD Imagnet | BD Biosciences | 552311 | |
| BSA (Albumin Fraction V) | Carl Roth | EG-Nr 2923225 | |
| Costar 6 Well Clear TC-Treated Multiple Well Plates | Costar | 3506 | |
| Density gradient media: Ficoll-Paque Premium | GE Healthcare Bio-Sciences | 17-5442-03 | |
| Dulbecco’s Phosphate Buffered Saline (D-PBS) | Sigma-Aldrich | D8537 | |
| Falcon 10mL Serological Pipet | Corning | 357551 | |
| Falcon 25mL Serological Pipet | Corning | 357525 | |
| Falcon 50mL High Clarity PP Centrifuge Tube | Corning | 352070 | |
| Falcon Round-Bottom Tubes | Corning | 352054 | |
| FITC Mouse Anti-Human CD3 Clone HIT3a | BD Biosciences | 555339 | |
| Ghost Dye Violet 510 (Cell Viability Reagent) | Tonbo biosciences | 13-0870 | |
| GM-CSF | MACS Miltenyi Biotec | 130-093-862 | |
| Heat Inactivated FBS (Fetal Bovine Serum), EU Approved Origin (South America) | Gibco | 10500-064 | |
| Hettich Rotanta 460R | Hettich | — | |
| IL-4 CC | PromoKine | C-61401 | |
| Isolation buffer: BD IMag Buffer (10X) | BD Biosciences | 552362 | |
| L-Glutamine solution | Sigma-Aldrich | G7513 | |
| Microcentrifuge tubes, 1,5 ml, SuperSpin | VWR | 211-0015 | |
| PE Mouse Anti-Human CD14 Clone M5E2 | BD Biosciences | 555398 | |
| PE Mouse Anti-Human CD209 Clone DCN46 | BD Biosciences | 551265 | |
| RPMI-1640 medium | Sigma-Aldrich | R0883 | |
| UltraPure 0.5M EDTA, pH 8.0 | Invitrogen | 15575020 |
Referências
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