Caratterizzazione delle derivate da monociti cellule dendritiche umane di Citometria a Flusso Imaging: un confronto tra due protocolli di isolamento dei monociti
Summary
This study compares two different methods of human monocyte isolation for obtaining in vitro dendritic cells (DCs). Monocytes are selected by adherence or negatively enriched by magnetic separation. Monocyte yield and viability along with MDDC viability, proliferation and CD11c/CD14 surface marker expression will be compared between both methods.
Abstract
Dendritic cells (DCs) are antigen presenting cells of the immune system that play a crucial role in lymphocyte responses, host defense mechanisms, and pathogenesis of inflammation. Isolation and study of DCs have been important in biological research because of their distinctive features. Although they are essential key mediators of the immune system, DCs are very rare in blood, accounting for approximately 0.1 – 1% of total blood mononuclear cells. Therefore, alternatives for isolation methods rely on the differentiation of DCs from monocytes isolated from peripheral blood mononuclear cells (PBMCs). The utilization of proper isolation techniques that combine simplicity, affordability, high purity, and high yield of cells is imperative to consider. In the current study, two distinct methods for the generation of DCs will be compared. Monocytes were selected by adherence or negatively enriched using magnetic separation procedure followed by differentiation into DCs with IL-4 and GM-CSF. Monocyte and MDDC viability, proliferation, and phenotype were assessed using viability dyes, MTT assay, and CD11c/ CD14 surface marker analysis by imaging flow cytometry. Although the magnetic separation method yielded a significant higher percentage of monocytes with higher proliferative capacity when compared to the adhesion method, the findings have demonstrated the ability of both techniques to simultaneously generate monocytes that are capable of proliferating and differentiating into viable CD11c+ MDDCs after seven days in culture. Both methods yielded > 70% CD11c+ MDDCs. Therefore, our results provide insights that contribute to the development of reliable methods for isolation and characterization of human DCs.
Introduction
Le cellule dendritiche (DC) sono mediatori essenziali del sistema immunitario innato e adattativo. La loro funzione di indurre risposte immunitarie primari e facilitare lo sviluppo della memoria immunologica. Queste cellule sono i principali responsabili per la cattura l'antigene, la migrazione e la stimolazione delle cellule T e sono quindi indicati per le cellule presentanti l'antigene come professionali (APC) 1 .Manipulation delle DC potrebbe essere utilizzato in una vasta gamma di settori di ricerca e in ambito clinico per il trattamento di diverse malattie infiammatorie come l'HIV 6,7, il cancro, le malattie autoimmuni 8 9, e le risposte allergiche 10. DC sono anche utilizzati per la ricerca abuso di sostanze al fine di risolvere i meccanismi sconosciuti e percorsi, come quelli associati con la dipendenza da alcol 11-14, tossicodipendenza 13,15, e la combinazione di infezione da HIV e abuso di sostanze 16-19. Questi studi in corso e studi di ricerca future In campo dell'immunologia fare in vitro generazione delle DC estremamente importante per la ricerca. Tuttavia, vi sono diverse difficoltà legate isolare cellule dendritiche dal sangue umano come costituiscono solo lo 0,1 – 1% delle cellule totali mononucleari del sangue 20.
Ad oggi, alcune delle tecniche comunemente per la generazione di cellule dendritiche in vitro costituito da plastica o vetro aderenza dei monociti 21,22, densità centrifugazione in gradiente 23, specifica separazione basato marcatore come cellula magnetica attivato smistamento 22, fluorescente cellule attivate classificare 24, selezione positiva dei monociti CD14 + utilizzando nanoparticelle magnetiche rivestite destrano 25, e un rapido isolamento dei monociti altamente purificati mediante selezione cellulare negativa completamente automatizzato 26. Tuttavia, il miglior metodo di scelta rimane controverso. Pertanto, per migliorare le tecniche di generazione di DC, vari metodi sono stati sviluppati in cuila purezza di queste cellule può essere notevolmente aumentata di differenziazione da cellule CD34 + progenitrici purificati e monociti isolati da cellule mononucleate del sangue periferico (PBMC) 27. Come accennato prima, un metodo ampiamente utilizzato e popolare per la generazione di monociti derivati da cellule dendritiche (MDDCs) è quello di esplorare la capacità dei monociti di aderire al vetro o plastica (metodo di aderenza) 21,22,27. Il metodo aderenza è un metodo rapido e semplice che non richiede l'uso di attrezzature complesse. Tuttavia, alcuni svantaggi di questo processo includono contaminazione linfociti, scarsa flessibilità, e monociti manipolazione transitoria 28. Un metodo alternativo al metodo aderenza è l'isolamento magnetico di monociti da PBMC totali, in particolare con l'uso di un kit monociti arricchimento umano, che è progettato per isolare monociti da PBMC da selezione negativa 26. Durante questa procedura, le cellule indesiderate sono mirati per la rimozione con tetramericcomplessi di anticorpi e particelle magnetiche rivestite destrano. Il vantaggio di questo metodo di isolamento è che le cellule marcate indesiderate vengono separati usando un magnete mentre le cellule bersaglio possono essere liberamente versato fuori in un nuovo tubo senza bisogno di colonne. Ad oggi, con la disponibilità di specifici anticorpi monoclonali che possono etichettare popolazioni cellulari unici, la tecnica di separazione magnetica è diventata non semplicemente un ulteriore metodo, ma una necessità per l'isolamento di cellule rare nel campo della immunologia. Per esempio, tecniche come la cellula magnetica ordinamento con disponibili in commercio paramagnetiche MACS-nanoparticelle hanno facilitato lo sviluppo di nuovi approcci per la ricerca e applicazioni cliniche 22,29. Inoltre, studi recenti ricerche che confrontano generazione DC dai metodi monociti aderenza e la tecnologia MACS hanno dimostrato una maggiore purezza DC e la vitalità usando MACS monociti 22,30 separati.
I regali studioun confronto tra due metodi per la generazione di cellule dendritiche umane da monociti isolati da PBMC: 1) isolamento monociti da aderenza e 2) isolamento dei monociti di selezione negativa utilizzando un kit commerciale monociti arricchimento umano. Questo studio fornisce la prova per dimostrare che la procedura di selezione separazione magnetica negativa per isolare monociti genera il più alto rendimento dei monociti senza differenze significative nei monociti vitalità se confrontato con monociti isolati con il metodo di aderenza. A sua volta, dopo sette giorni, i monociti isolati da separazione magnetica differenziate in MDDCs con significativamente più alta capacità proliferativa e una maggiore quantità di cellule che esprimono doppio positivo (+ CD11c / CD14 +) fenotipo senza influenzare MDDC vitalità. Nel complesso, questo studio si differenzia dai precedenti studi citati sopra in quanto dimostra la capacità di entrambe le tecniche per generare simultaneamente monociti che sono in grado di proliferare e differenziarsi in CD11c +MDDCs (> 70%) dopo sette giorni di coltura senza compromettere la loro vitalità. Inoltre, l'attuale approccio fornisce per la prima volta la caratterizzazione di differenti CD11c / CD14 popolazioni MDDCs dal flusso di imaging citometria.
In sintesi, poiché DC giocano un ruolo centrale riguardante la ricerca nel campo della immunologia, diversi parametri devono essere presi in considerazione quando si considera come sono derivate e quali metodi sono utilizzati per isolare e cultura li in vitro. Pertanto, questo studio mira a fornire approfondimenti su due diversi metodi di isolamento dei monociti e di come questi metodi influenzano in modo differenziale monociti vitalità e la resa alla fine colpisce la vitalità delle cellule dendritiche, la proliferazione, e fenotipo. Questi risultati contribuiranno notevolmente al campo della immunologia e forniranno un protocollo dettagliato di DC isolamento, purificazione e caratterizzazione.
Protocol
Representative Results
Discussion
Sulla base delle note difficoltà di isolare e generando MDDCs dal sangue umano, il presente studio ha lo scopo di fornire un confronto completo dei due metodi consolidati per la generazione di MDDCs. Il primo metodo rispetto è un metodo tradizionale consolidata per generare MDDCs sfruttando la capacità dei monociti di aderire al vetro o plastica (metodo aderenza) 21,22,27. Il metodo aderenza è veloce ed economica, e non richiede l'uso di attrezzature complesse. Tuttavia, alcuni svantaggi di questo pro…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This research is supported by the National Institute on Alcohol Abuse and Alcoholism, award K99/R00 AA021264. Additional lab support as part of startup package has been received from the Department of Immunology, Institute of NeuroImmune Pharmacology, Herbert Wertheim College of Medicine, and FIU- Office of Research and Economic Development. Gianna Casteleiro was supported by NIH/NIGMS R25 GM061347. The content is solely the responsibility of the authors and does not necessarily represent the official views of the National Institutes of Health.
Materials
| Ficoll-Paque | GE Healthcare | 17-5442-03 | Must be used at room temperature |
| Phosphate-buffered saline (PBS) | Life Technologies | 10010-023 | |
| ACK Lysing buffer | Quality Biological | 118-156-101 | |
| RPMI 1640 medium | Life Technologies | 22400-089 | |
| Antibiotic-Antimycotic (100X) | Life Technologies | 15240-062 | |
| Fetal Bovine Serum (FBS) | Life Technologies | 16000-044 | |
| RoboSep buffer | StemCell | 20104 | |
| EasySep Human monocyte enrichment kit | StemCell | 19059 | |
| TC20 Automated cell counter | Bio-Rad | 145-0101 | |
| FITC-Dextran | Sigma Aldrich | FD4-100MG | |
| Trypan blue stain (0.4%) | Life Technologies | 15250-061 | |
| Synergy 2 multi-mode reader | Biotek | 7131000 | |
| XTT Sodium salt bioreagent (XTT) | Sigma Aldrich | X4626-100MG | |
| Dimethyl sulfoxide bioreagent (DMS) | Sigma Aldrich | D8418-500ML | |
| Thiazolyl blue tetrazolium bromide (MTT) | Sigma Aldrich | m5655-500MG | |
| Sodium Dodecyl Sulfate (SDS) | Bio-Rad | 161-0302 | |
| Phenazine Methosulfate (DMSO) | Sigma Aldrich | P9626-1G | |
| Inactivated (HI) Human Serum | Chemicon | S1-100ML | |
| Accuri C6 Flow Cytometer | BD Accuri | 653119 | |
| FlowSight Amnis Flow Cytometer | EMD Millipore | 100300 |
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