Her viser vi metodene for i vivo kvantifisering av leukocytter egress fra naiv, betent, og ondartet murine hud. Vi utfører en head-to-head sammenligning av to modeller: transdermal FITC programmet og i situ photoconversion. Videre viser vi nytten av photoconversion for å spore leukocytter egress fra kutan svulster.
Leukocytter egress fra perifere vev til drenering lymfeknuter er ikke bare avgjørende for immun overvåking og innvielse, men bidrar også til oppløsningen av eksterne tissue svar. Mens en rekke metoder er brukt om å kvantifisere leukocytter egress fra ikke-lymfoide, perifere vev, fortsatt mobilnettet og molekylære mekanismer som styrer kontekst-avhengige egress dårlig forstått. Her beskriver vi bruk av i situ photoconversion for kvantitativ analyse av leukocytter egress fra murine hud og svulster. Photoconversion tillater direkte merkingen av leukocytter bosatt innen kutan vev. Om huden eksponering for voldsomhet lyset induserer lokale preget inflammatorisk svar av leukocytter infiltrerer og vaskulær leakiness, i en head-to-head sammenligning med transdermal applikasjon av fluorescerende tracers, photoconversion spesielt merket vandrende dendrittiske celle populasjoner og samtidig aktivert kvantifisering av lymfoide og myeloide egress fra kutan microenvironments og tumorer. Mekanismer av leukocytter egress fortsatt mangler en komponent i vår forståelse av intratumoral leukocytter kompleksitet, og dermed bruk av verktøyene som beskrives her gir innblikk i dynamikken i svulst immun microenvironments både på stødig statlige og svar på terapi.
Eksterne tissue immunreaksjoner er formet ikke bare av leukocytter rekruttering til områder av betennelse, men også av mekanismer som regulerer deres påfølgende oppbevaring. Dermed er beskyttende immunitet diktert av kumulativ cellulære og molekylære mekanismer som bestemmer om en leukocytter inn, opphold, eller snarere overfører av eksterne tissue via lymfekar. Viktigst, er hang for leukocytter avslutte vev gjennom lymfekar (kalt egress) knyttet til sine spesialiserte funksjoner. Dendrittiske celler (DC) erverve vandrende atferd svar på modning signaler som fører til antigen transport og presentasjon i drenering lymfeknuter (dLN), en prosess som er nødvendig for adaptiv immunitet1. Scavenging myeloide celler, som makrofager og nøytrofile, tjene til å fjerne apoptotisk rester gjennom fagocytose. Under bakteriell infeksjon, nøytrofile egress vev og til slutt gjennomgår apoptose-programmert i dLNs2 og en modell av DSS-indusert kolitt, dataene støtter hypotesen at macrophage egress er nødvendig for å løse lokal betennelse3. Om nøytrofile og macrophage egress oppstår i alle inflammatorisk sammenhenger, men er ukjent. Bevis for T lymfocytt egress fra steady state4,5,6,7, infiserte8og betent4,9,10, 11,12 perifer, ikke-lymfoid vev angir at recirculate aktivt T celler, men vev-basert signaler som driver denne utkjørselen fortsatt dårlig forstått. Flere studier har identifisert signaler nødvendig for retningsbestemt overføring mot drenering lymfatisk kapillærene og påfølgende egress inkludert chemokine (C-C motiv) ligand 21 (CCL21) og dens reseptoren CCR74,11, 13, chemokine (C-X-C motiv) ligand 12 (CXCL12) og reseptor CXCR42,14, og sphingosine-1-fosfat (S1P)10,15,16. Disse mekanismene er ikke aktive i alle sammenhenger, men og om de bestemmer egress av alle celletyper fortsatt et åpent spørsmål. Viktigere, krever innsikt i mekanismer som styrer egress og relevansen fungerende sykdom kvantitative i vivo metoder for analyse.
Flere metoder har blitt brukt om å kvantifisere egress i flere dyremodeller i vivo inkludert direkte cannulation av lymfekar, adopsjon overføring av ex vivo merket leukocytter, transdermal applikasjon av fluorescerende tracers, injeksjon av merket partikler og i vivo photoconversion17,18. Direkte cannulation av afferente musen lymfekar er vanskelig og begrenset i små dyr av volumet av væske som kan samles. Dermed cannulation er hovedsakelig utført i store dyr (f.eks., sau) hvor slike kirurgisk manipulasjoner er praktisk. Disse studiene gir direkte bevis for tilstedeværelsen av både lymfoide og myeloide celler i lymfe10,19,20. Videre avslører ovine modeller at akutt og kronisk betennelse økt lymfocytt tilstedeværelse i lymfe med nesten 100-fold10,21.
Adopsjon overføring av merket og genetisk manipulerte lymfocytter har viktigere avslørt at CCR7 kreves for egress av CD4+ T celler fra akutt betent hud5,11, mens forbehandling av lymfocytter med de små molekylet S1P reseptor Agonistiske hemmer FTY720, bare delvis deres egress10. Interessant, egress av overførte lymfocytter fra kronisk betent hud er uavhengig av CCR710, men krever delvis CXCR49. Adopsjon overføring eksperimenter, men gir ikke-fysiologiske antall ex vivo aktivert og merket lymfocytter i vevet gjennom injeksjon, som endrer biomekaniske miljøet i vev og forhøyet interstitiell væsketrykk under driften det åpne første lymfatisk kapillærene og endre deres transport egenskaper22. Som et alternativ, transdermal applikasjon av fluorescein isothiocyanate (FITC) i tilstedeværelse eller fravær av dermal irritanter (f.eks., Dibutylftalat, DBP) eller infeksjon23,24 tillater sporing av phagocytic celler som akkumuleres tracer og overfører til dLNs. Tilsvarende gir fluorescently merket svulster betyr å spore phagocytic celler som har engulfed svulst materiale25. Disse metodene har gitt viktig innsikt i mekanismer som styrer DC egress13,14,17,26,27 , men ikke å spore ikke-phagocytic lymfocytter og tolkning kan kompliseres av gratis lymfedrenasje av løselig FITC dermed merking ikke-trekkfugler og LN bosatt DCs.
Eventuelt er intravital mikroskopi et kraftig verktøy som gir i vivo sporing av fysiologisk relevante leukocytter populasjoner i sanntid28,29. Brukt i kombinasjon med reporter mus og antistoff-basert i vivo immunofluorescent merking, intravital mikroskopi har avslørt komplekset romlige og timelige dynamikken i immun celle menneskehandel, inkludert interstitiell overføring30 , transmigration over den lymfatiske endotelet, passering i lymfatisk lumen og overføring på LN oppføring28,31. Omfattende bruk av intravital Bildeteknikker begrenses av utgifter, nødvendig ekspertise for satt opp, og begrenset gjennomstrømming for kvantifisering flere celletyper. Likevel vil kopling kvantitative metoder som analyserer populasjonsdynamikk vev med intravital bildebehandling gi ekstra og viktig mekanistisk innsikt med hensyn til mekanismer for motilitet og migrering mot og lymfatiske kapillærene 18 , 31 , 32.
Derfor i vivo photoconversion har dukket opp som en metode som tillater i situ merking, uavhengig av phagocytic aktivitet, og for kvantifisering av fysiologiske leukocytter egress (kombinert med flowcytometri) i den fravær eller tilstedeværelse av utfordringen. Kaede-vs mus uttrykke constitutively et protein isolert fra steinete korallrev som viser grønne fluorescens (Kaede grønne) til utsatt for violet lys, hvoretter den irreversibelt konverterer til rød fluorescens (Kaede rød)33. Photoconverted celler kan spores som de egress fra eksterne tissue nettsteder og akkumuleres i dLNs. Dette og andre lignende photoconvertible musen modeller34,35 har åpenbart viktig biologi inkludert konstituerende egress av regulatoriske T celler fra huden36, CXCR4-avhengige B celle egress fra Peyers oppdateringer37 , mobilisering av bosatt minne T celler peptid re utfordre38og bred leukocytter egress fra svulst microenvironments39. Her, utfører vi en head-to-head sammenligning av photoconversion med transdermal FITC programmet i forbindelse med kutan inflammation og infeksjon å tillate direkte sammenligning av eksisterende data med metoden photoconvertible. Videre vi vise photoconversion i implantert svulster og beskrive konvertering effektivitet og selektiv egress fra svulst microenvironments. Slik vi hevde at ytterligere anvendelse av disse metodene er nødvendig å belyse kritiske biologi leukocytter egress fra svulster, som vil ha for å tolke intratumoral leukocytter kompleksitet, anti-tumor immunitet, og svar på terapi.
Selv om leukocytter egress fra eksterne, ikke-lymfoid vev er kritisk for initiering og oppløsning på immunreaksjoner, er molekylære mekanismer som styrer egress dårlig forstått. Dette gapet i kunnskap skyldes klare tilgjengelighet av verktøy for kvantifisering i vivo. Her beskriver vi bruk av photoconvertible mus (Kaede-Tg) å kvantifisere endogene leukocytter egress fra huden og svulster og gi en direkte head-to-head sammenligning FITC maling i provoserende og infeksjon modeller. Vi viser at mens begge mo…
The authors have nothing to disclose.
Forfatterne vil gjerne takke Dr. Marcus Bosenberg for å gi YUMM 1.1 og YUMM 1.7 murine melanom linjer og Dr. Deborah J. Fowell for å gi B6. CG-Tg(CAG-tdKaede) 15Utr mus med RIKEN BRC gjennom nasjonale Bio-ressursen av MEXT, Japan.
Collagenase D | Roche | 11088866001 | |
DNase | Roche | 4536282001 | |
Silver-LED-405B light source with optical fiber and collimtor | Prizmatix Ltd | V8144 | |
Fluorescein isothiocyanate isomer I | Sigma-Aldrich | F4274 | |
dibutyl phthalate | Sigma-Aldrich | 524980 | |
acetone | Macron Fine Chemicals | 2440-02 | |
29-guage syringes | Exel International | 26029 | |
Evans Blue | Sigma-Aldrich | E2129 | |
70 um cell strainers | VWR | 732-2758 | |
paraformaldehyde | Sigma-Aldrich | P6148 | |
HBSS | Caisson | HBL06 | |
LIVE/DEAD Fixable Aqua Dead Cell Stain Kit | Invitrogen | L34966 | |
Purified Anti-mouse CD16/CD32 | Tonbo Biosciences | 70-0161-M001 | |
BV605 CD11c (clone N418) | Biolegend | 117334 | |
PerCP-Cy5.5 MHCII (clone M5/114.15.2) | BD Pharmingen | 562363 | |
BV421 CD3e (clone 145-2C11) | Biolegend | 100341 | |
APC CD8a (clone 53-6.7) | TonBo Biosciences | 20-0081-u100 | |
APC-Cy7 CD45 (clone 30-F11) | Biolegend | 103116 | |
BV650 CD19 (clone 6D5) | Biolegend | 115541 | |
PercCP-Cy5.5 Ly6C (clone HK1.4) | Biolegend | 128011 | |
Alexa Fluor 647 F4/80 (clone BM8) | Biolegend | 123121 | |
APC-Cy7 Ly6G (clone 1A8) | Biolegend | 127623 | |
BV711 CD11b (clone M1/70) | Biolegend | 101241 | |
BV605 CD45 (clone 30-F11) | Biolegend | 103155 | |
BV711 CD4 (clone RM4-5) | BD Biosciences | 563726 | |
Bovine serum albumin (Fraction V) | Fisher Scientific | BP1600-100 | |
Anit-Rat and Anti-Hamster Igk / Negative Control Compensation Particle Set | BD Biosciences | 552845 | |
Fortessa Flow Cytometer | BD Biosciences | ||
FlowJo v10 Software | FlowJo |