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Génération de la moelle osseuse des cellules dendritiques dérivées murin pour l'utilisation dans l'imagerie 2-photons

1, 1, 1, 2

1Department of Physiology and Biophysics, University of California, Irvine (UCI), 2Department of Neurobiology and Behaviour, University of California, Irvine (UCI)

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Cite this Article: Génération de la moelle osseuse des cellules dendritiques dérivées murin pour l'utilisation dans l'imagerie 2-photons

P. Matheu, M., Sen, D., Cahalan, M. D., Parker, I. Generation of Bone Marrow Derived Murine Dendritic Cells for Use in 2-photon Imaging. J. Vis. Exp. (17), e773, doi:10.3791/773 (2008).

Abstract: Génération de la moelle osseuse des cellules dendritiques dérivées murin pour l'utilisation dans l'imagerie 2-photons

Plusieurs méthodes pour la préparation de cellules dendritiques murines peuvent être trouvés dans la littérature. Ici, nous présentons une méthode qui produit plus de 85% CD11c haute cellules dendritiques en culture que chez les ganglions lymphatiques drainant, après injection sous-cutanée et l'antigène présent à cellules T spécifiques d'antigènes (voir vidéo). De plus, nous utilisons des instruments Essen Incucyte pour suivre la maturation des cellules dendritiques, où, au jour 10, la morphologie des cellules cultivées est typique d'une cellule dendritiques matures et <85% des cellules sont CD11chigh. L'étude de la présentation des antigènes dans les ganglions lymphatiques périphériques par l'imagerie 2-photons ont révélé qu'il existe trois phases distinctes de cellules dendritiques et l'interaction des cellules T 1, 2. La phase I consiste à brève série de contacts entre les cellules antigènes très mobiles T spécifiques d'antigènes et de la réalisation des cellules dendritiques 1, 2. La deuxième phase est marquée par des contacts prolongés entre l'antigène des cellules T spécifiques d'antigènes et des cellules dendritiques portant 1, 2. Enfin, la phase III est caractérisé par des cellules T détachant les cellules dendritiques, retrouver la motricité et le début de diviser 1, 2. Ceci est un exemple du type d'antigène spécifique des interactions qui peuvent être analysés par imagerie à deux photons de l'antigène de cellule-chargé Tracker colorant étiquetés cellules dendritiques.

Protocol: Génération de la moelle osseuse des cellules dendritiques dérivées murin pour l'utilisation dans l'imagerie 2-photons

1) Retirer les deux os du fémur d'une souris

  1. Utilisez des ciseaux pour couper la dissection musculaire et exposent l'os du fémur dessus et en dessous des articulations (genou et hanche). Saisir le centre du fémur avec des pincettes dissection et coupe au-dessus et en dessous des joints de laisser autant de l'épiphyse intacte que possible.
  2. Nettoyez le muscle le plus possible en utilisant des ciseaux de dissection petits. Transfert du fémur dans un plat de RPMI.
  3. Toutes les procédures doivent être effectuées dans la hotte partir de ce point, en utilisant uniquement les supports stériles, les instruments, embouts de pipette et des boîtes de culture.

2) Stériliser les os du fémur:

  1. Dans la hotte, le transfert des os du RPMI à une boîte de culture de petits remplis avec de l'éthanol à 70% sur la glace.
  2. Laisser tremper les os dans de l'éthanol pendant 5 minutes sur la glace.

3) Recueillir de moelle osseuse dans des conditions stériles:

  1. Transfert des os dans un plat contenant de la culture de petites filtré stérile primaire des milieux de culture DC.
  2. Avec pinces stériles, maintenez l'os sur un plat jeter ou tube, et avec des ciseaux stériles, couper chaque epiphesis (extrémités de l'os) hors tension. La coupe doit exposer la moelle osseuse qui est rouge vif dans le centre de l'os.
  3. Avec une seringue stérile (26-28 aiguille de la jauge), sucer jusqu'à environ 100-200 ml de milieu stérile.
  4. Tenir l'os avec la pince à épiler stérile sur un plat frais de milieux stériles et insérer l'aiguille dans un côté de l'os. Placez le bout de l'aiguille vers le haut de l'os et l'os lentement laver avec les médias stérile. Si vous êtes dans le centre de l'os, l'aiguille doit glisser facilement.
  5. La moelle osseuse délave, soit en petits morceaux ou en une seule pièce. Il devrait être évacuée de l'os et dans le plat de milieux stériles.
  6. Répétez cette étape que nécessaire pour laver complètement la moelle de l'os.
  7. Lorsque l'os est propre, il sera blanc et translucide.
  8. Répétez cette procédure avec l'os du fémur d'autres. Jeter chaque fois le fémur, il est propre.

4) Re-suspendre et centrifuger les cellules de moelle osseuse:

  1. Transfert des cellules dans un tube stérile faucon.
  2. Si la moelle est encore intact, très doucement la pipette des médias de haut en bas dans le plat, pour briser la moelle dans une suspension cellulaire unique. Cela peut prendre plusieurs minutes et doit être fait lentement pour éviter de tuer les cellules par la force.
  3. Centrifuger les cellules comme tout les autres cellules de mammifères.

Lyse cellulaire 5):

  1. Retirer le tube de la centrifugeuse après le spin est faite et verser les médias off (décanter) dans un petits déchets (50 ml tube Falcon) dans la hotte.
  2. Resuspendre le culot par un léger effleurant le fond du tube.
  3. L'utilisation de l'eau stérile filtrée et DPBS 10x ou 10x PBS, réaliser une lyse de l'eau pour enlever les globules rouges (hématies) en utilisant les volumes suivants:
    • 900 ml d'eau stérile filtrée
    • 100 ml DPBS 10x ou 10x PBS
  4. Ajouter 100 ml de PBS seconde 10x 5-10 après addition de l'eau. Il est très important ce faire immédiatement afin que seuls les globules rouges sont lysés. C'est une bonne idée d'avoir deux pipettes rempli et prêt.
  5. Ajouter 5 ml - 10 ml de milieux stériles cc de base.

6) Nombre de cellules:

  1. Dans la hotte, mélanger le ml 6 à 11 de cellules de moelle osseuse en remuant doucement le tube avec une légère inversion, une inclinaison de 45 degrés (non pas pour que les médias touche le haut du tube)
  2. Retirer 10 ml de milieu dans un tube stérile pour le comptage.
  3. Re-bouchon et centrifuger les cellules à nouveau.

7) Les cellules dendritiques Placage:

  1. Les cellules doivent être étalées à une densité de 1 x 106/ml.
  2. Retirer les cellules d'une centrifugeuse, des médias décanter et remettre en suspension les cellules dans la quantité appropriée de Media DC primaire pour le placage.
  3. Placez dans le tissu de la culture incubateur.

8) Soins de la Culture et de la maturation:

Vérifiez toujours les cultures avant d'ajouter plus de médias ou de l'utilisation de toutes les expériences. Vérifiez l'état de santé générale des cellules et regarder de la contamination potentielle.

Jour 0: Les cellules dendritiques plaqué.

JOUR 3: Suppression de 75% des médias et non adherant cellules et rajouter primaire média DC.

JOUR 6: Après le placage cellule initiale: Re-plaque de cellules en utilisant la procédure suivante:

  1. Retirez le support, qui devrait contenir quelques PED non adherant à ce point, et les placer dans un tube stérile Falcon de 50 ml, en laissant des plaques très légèrement humide (vous ne voulez pas les cellules adhérentes à sécher)
  2. Ajouter 3 mM EDTA dans PBS dans chaque assiette et laisser reposer pendant 5 minutes.
  3. Tenez la plaque à un angle de 45 degrés et délicatement la pipette des médias de haut en bas contre le fond de la plaque en douceur déloger les cellules non adherant.
  4. EDTA / PBS devraient devenir plus épaisses cellules sont recueillies en indiquant le bas de laassiette.
  5. Après plusieurs minutes de cela, mélange de cellules peuvent être transférées sur le tube Falcon de 50 ml.
  6. Spin toutes les cellules après avoir effectué cette procédure pour chaque plaque.
  7. Comte et de la plaque des cellules à une densité de 1 x 10 ^ 6 plaque par des médias DC secondaire dans de nouvelles boîtes de culture stérile de 10 cm. Retour aux cellules de culture de tissus incubateur.

JOUR 10-11

PED Mature prête pour une stimulation / antigène de chargement.

9) la stimulation des cellules dendritiques:

  1. Utilisez le LPS (lipopolyscaccharide) en combinaison avec le peptide désiré pour l'activation et le chargement des peptides. En fonction de votre source de LPS, les conditions de stimulation différents peut donner de meilleurs résultats. En outre, la quantité désirée de peptide pour la présentation DC doit être optimisée. Conditions de stimulation dans ce protocole ont été de 100 ng / mL et LPS 100 ug / ml OVA (ovalbumine).
  2. Antigènes de charge / traiter avec le LPS pendant 18-24 heures avant la récolte / utilisation.

Médias cellules dendritiques: filtre stérile après que tout a été ajouté

S'il vous plaît voir la section de discussion pour un examen des différentes conditions de culture cellulaire dendritique et pour le phénotype des cellules dendritiques qui en résulte. Ces conditions de culture sont conçus pour produire des cellules dendritiques matures qui a rapidement chez les ganglions lymphatiques drainant, 18-24 heures après injection sous-cutanée et l'antigène présent efficace.

Primaire DC médias: filtre stérile après que tout a été ajouté

  • 500 ml IMDM (enlever 55 à 60 ml pour un volume final de 500 ml)
  • 50 ml de FBS inactivé de la chaleur
  • 5 ml de 200 mM de L-Gln, la concentration finale de 2 mM
  • 100 UI / ml de pénicilline et 100 mg / mL de streptomycine (5 ml de 10.000 UI / mL Pen et 10 000 mg / mL de stock STREP)
  • 50 uM B-Me (14,3 M B-moi de stock, diluer 1:100 dans hotte chimique, utiliser 35 ul par 100 ml de milieu pendant 50 concentration micromolaire)
  • 20-30 ng / ml de GM-CSF
  • 100-400 UI / mL d'IL-4 d'environ 10 à 40 ng / ml

Les médias SecondaryDC pour la maturation *

100 ng / ml de TNF-alpha (ajouter à DC primaire médias)

* Note: le GM-CSF + IL-4 devrait produire des cellules dendritiques immatures. En utilisant le GM-CSF + IL4 (400 UI / ul) + TNF-alpha (100 ug / ml) va créer des cellules qui ressemblent à maturité des cellules dendritiques dérivées de monocytes. Cellules dendritiques matures sont connues pour ne pas prendre les antigènes de manière aussi efficace que les cellules dendritiques immatures et des cultures endogènes peuvent avoir le TNF-a libéré par les cellules stromales 4.

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Discussion: Génération de la moelle osseuse des cellules dendritiques dérivées murin pour l'utilisation dans l'imagerie 2-photons

Les cellules dendritiques sont des médiateurs clés de la réponse immunitaire adaptative et la cellule d'antigènes les plus efficaces de présenter caractérisé à ce jour. Méthodes pour l'homme et la culture de cellules dendritiques de souris dans la littérature diffèrent par le type de cytokines utilisées pour influencer le développement de différents types de cellules dendritiques. Notamment, le GM-CSF, flt3L, IL4, IL13, le TNF-alpha et IFN-gamma sont utilisés dans différentes combinaisons pour produire matures, immatures, inflammatoire et l'état d'équilibre comme la moelle osseuse de souris des cellules dendritiques dérivées in vitro de 3-7. Ici, nous présentons une méthode simple pour la production de cellules dendritiques matures murin qui sont capables de ralliement à ganglions lymphatiques après une injection sous-cutanée, présentant l'antigène et l'activation des cellules T na avez. La population de cellules dendritiques résultant est généralement CD11chigh> 85% avec l'expression inductible de CD80/86 lors de l'activation du LPS. L'ajout de TNF -à la culture le 7 e jour est facultative et produit un phenotype8 plus mature. Le maintien de Langerhans dans les cultures in vitro de cellules dendritiques, le TNF-alpha est un facteur de survie importante mais ne stimule pas les cellules à maturité 9. Il convient de noter que le TNF-alpha à ​​partir de sources endogènes (probablement les cellules stromales) a été signalé à être présent dans la culture médiatique 7. D'autres méthodes d'imagerie réussie pour injection sous-cutanée des cellules dendritiques incluent la sélection positive des cellules CD11c + de la rate ainsi que l'étiquetage et à l'activation simultanée de la cellule dendritique endogènes population1, 2, 10. Production de cellules dendritiques CD11chigh de la moelle osseuse est une méthode robuste qui produit systématiquement un grand nombre de cellules dendritiques capables de présentation des antigènes in vivo, important dans l'imagerie du processus d'activation du système immunitaire adaptatif 11, 12.

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Disclosures: Génération de la moelle osseuse des cellules dendritiques dérivées murin pour l'utilisation dans l'imagerie 2-photons

Acknowledgements: Génération de la moelle osseuse des cellules dendritiques dérivées murin pour l'utilisation dans l'imagerie 2-photons

National Institutes of Health Kirchstein bourse bourse prédoctorale AI-64128 (MPM), le GM-41514 (MDC), le GM-48071 (IP)

References: Génération de la moelle osseuse des cellules dendritiques dérivées murin pour l'utilisation dans l'imagerie 2-photons

1. Miller, M. J., Safrina, O., Parker, I. & Cahalan, M. D. Imaging the single cell dynamics of CD4+ T cell activation by dendritic cells in lymph nodes. J Exp Med 200, 847-56 (2004).

2. Henrickson, S. E. et al. T cell sensing of antigen dose governs interactive behavior with dendritic cells and sets a threshold for T cell activation. Nat Immunol 9, 282-91 (2008).

3. Jefford, M. et al. Functional comparison of DCs generated in vivo with Flt3 ligand or in vitro from blood monocytes: differential regulation of function by specific classes of physiologic stimuli. Blood 102, 1753-63 (2003).

4. Inaba, K. et al. Generation of large numbers of dendritic cells from mouse bone marrow cultures supplemented with granulocyte/macrophage colony-stimulating factor. J Exp Med 176, 1693-702 (1992).

5. Lutz, M. B. et al. Differential functions of IL-4 receptor types I and II for dendritic cell maturation and IL-12 production and their dependency on GM-CSF. J Immunol 169, 3574-80 (2002).

6. Xu, Y., Zhan, Y., Lew, A. M., Naik, S. H. & Kershaw, M. H. Differential development of murine dendritic cells by GM-CSF versus Flt3 ligand has implications for inflammation and trafficking. J Immunol 179, 7577-84 (2007).

7. Inaba, K., Swiggard, W. J., Steinman, R. M., Romani, N. & Schuler, G. Isolation of dendritic cells. Curr Protoc Immunol Chapter 3, Unit 3 7 (2001).

8. Winzler, C. et al. Maturation stages of mouse dendritic cells in growth factor-dependent long-term cultures. J Exp Med 185, 317-28 (1997).

9. Koch, F. et al. Tumor necrosis factor alpha maintains the viability of murine epidermal Langerhans cells in culture, but in contrast to granulocyte/macrophage colony-stimulating factor, without inducing their functional maturation. J Exp Med 171, 159-71 (1990).

10. Miller, M. J., Hejazi, A. S., Wei, S. H., Cahalan, M. D. & Parker, I. T cell repertoire scanning is promoted by dynamic dendritic cell behavior and random T cell motility in the lymph node. Proc Natl Acad Sci U S A 101, 998-1003 (2004).

11. Wei, S. H. et al. Ca2+ signals in CD4+ T cells during early contacts with antigen-bearing dendritic cells in lymph node. J Immunol 179, 1586-94 (2007).

12. Castellino, F. et al. Chemokines enhance immunity by guiding naive CD8+ T cells to sites of CD4+ T cell-dendritic cell interaction. Nature 440, 890-5 (2006).

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11 Comments

what are the aproximate yeilds of the process, ie total per femur and the number (from one femur) at D6 replating?

1

Reply

Posted by: AndyAugust 12, 2009, 3:57 PM

I usually have around 12 M DCs per femur on day 6, passing the cells using EDTA rather than trypsin (which is generally less efficient, but has other advantages). Typically the yield is higher if I use a younger animal.

1.1

Reply

Posted by: Melanie Matheu May 12, 2010, 6:20 PM

I read in other protocol that 10 ng/ml of GM-CSF (with out IL4) is enough to derive immature dendritic cells from bone marrow. Do we really need to supplement the media with IL-4?

2

Reply

Posted by: AnonymousJanuary 14, 2010, 2:42 PM

IL-4 is not necessary, but the resulting DCs will generally be different. Here is a publication that details this:

" Influence of interleukin-4 on the phenotype and function of bone marrow-derived murine dendritic cells generated under serum-free conditions."

Wells JW, Darling D, Farzaneh F, Galea-Lauri J.

2.1

Reply

Posted by: MelanieMatheuMay 12, 2010, 6:14 PM

Have you tried splitting the cells when they're still immature? I am worried that splitting them would activate them and/or kill a large number of cells...

3

Reply

Posted by: JoannaMay 12, 2010, 3:36 PM

Hi Joanna,

I typically do split the cells while they would be considered immature. This likely leads to a low level activation, but I have not defined the exact nature of the activation status after splitting the cells. In my experience large numbers of cells do not die off after splitting. Prolonged exposure to trypsin or a calcium chelator could result in die off of cells.

3.1

Reply

Posted by: MelanieMatheuMay 12, 2010, 6:11 PM

Great, do they usually re-attach normally to the plate? I didnt use trypsin, but i scraped them for splitting, and they are floating around today... im not sure if they're still alive or not!
Thanks!!

3.1.1

Reply

Posted by: JoannaMay 13, 2010, 10:02 AM

Hi, yes they should be reattached to the plate by now if they were healthy.

3.1.1.1

Reply

Posted by: MelanieMatheuMay 13, 2010, 12:36 PM

The video is great, but can you please remove the absolutely tedious music from it? It is so destracting and makes it very difficult to concentrate.

4

Reply

Posted by: TristanSeptember 17, 2010, 6:12 AM

Hello:

I am slightly confused. Your video says to use 300 mM EDTA, but your protocol below says to use 3mM EDTA. Is this a typo?

5

Reply

Posted by: AnnaApril 1, 2011, 2:26 PM

Can you please provide the supplier/manufacturer of the Cytokines (IL-4, GM-CSF, TNFa)?
thanks

6

Reply

Posted by: Offir manorJune 16, 2011, 9:54 AM

R&D Systems

7

Reply

Posted by: Melanie MatheuJune 16, 2011, 11:00 AM

What is the difference between using the EDTA to remove the DCs and using a cell scraper? A 2008 JOVE protocol "Culture of myeloid DCs from bone marrow precursors" uses a cell scraper. Just wondering if there is a reason for using EDTA over a scraper?

8

Reply

Posted by: Greg P.June 5, 2012, 10:54 AM

Sorry for the late reply. You could use either method, i.e. either EDTA or scraper. Depending on your experiment and the needed number of cells, gentle pipeting up and down 5-10 times using a 5 ml pipet can also give you a good number of DCs. Instead of a scraper you can use a 5 ml syringe and 18G needle to draw in and then flush out media to the bottom of the plates to dislodge DCs. DCs are very sensitive to change. So another tip is to keep the DC plates towards the back of the incubator, so that opening/closing of doors does not change the ambient temperature too much. Hope this helps. - D. Sen

8.1

Reply

Posted by: Debasish S.June 25, 2012, 8:34 PM

Could you please sent me an copy of this article which help me out in my PhD. I am culturing with 20ng/ml of GM-CSF. Is that ok for growing the dendritic cells isolated from murine bome marrow.

9

Reply

Posted by: srinath g.June 22, 2012, 8:13 AM

20 ng/ml is the standard that we use for bone marrow preparation. If you want more mature DCs you can use more upto say 30 ng/ml.

9.1

Reply

Posted by: Debasish S.June 25, 2012, 8:28 PM

Hi, I was wondering if you could share or explain what your FSC SSC plot/gate look like? I am not sure what population to gate on the plot.

10

Reply

Posted by: kristin l.November 19, 2012, 3:28 PM

Hello, for plating the precursor cells, the video mentioned if I am correct 5x10 6/ml and the written protocol is "Cells should be plated at a density of 1 x 106/mL." which one would you recommend.
About the EDTA I am confused after reading a previous reply. Does EDTA reduce the number of DC? So, if I need a large number of cells, you would recommend pipeting up and down or the 5 ml syringe and 18G needle?
Thanks

11

Reply

Posted by: Luis d.April 18, 2013, 5:53 PM

Hi Luis. I recommend plating at 1M/mL for the first plating of the cells. If you plan to collect them within a day or two (activation) you can plate them at a higher density. EDTA may be pipetted against the plate (held at about a 45' angle) during the harvesting stage. EDTA helps remove DCs that are adherent to the plate, this will increase your number of collected DCs. Be sure to be gentile at this stage and use a large pipette, not a small gauge needle for collection of cells. EDTA or scrapping is not necessary for collecting DCs and may lower your purity if your culture has a high percentage of fibroblasts. The needle is used to flush the bone marrow - you may use an 18 guauge or smaller as I did in the video. Insulin syringes are handy and most people have them around so I demonstrated the technique with this gauge (26 1/2).

11.1

Reply

Posted by: Melanie M.April 19, 2013, 1:48 AM

Thank you very much for your quick reply!

11.1.1

Reply

Posted by: Luis d.April 20, 2013, 10:34 AM

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