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Research Article
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Erratum Notice
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Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Aquí proporcionamos un método para la identificación y aislamiento de grandes cantidades de GM-CSF por células mieloides con clasificación de celda de alta velocidad. Pueden identificarse cinco poblaciones distintas (progenitores mieloides comunes, progenitores de granulocitos/macrófagos, monocitos, macrófagos derivados de monocitos y DCs derivados de monocitos) basado en la expresión Ly6C y CD115.
Cultivos de células dendríticas derivadas de monocitos (moDC) generadas a partir de médula ósea de ratón usando Factor de estimulante de Colonia del Granulocyte-macrófago (GM-CSF) han sido reconocidos recientemente para ser más heterogéneos que apreciado previamente. Estas culturas habitualmente contienen moDC derivados de monocitos y macrófagos (moMac) e incluso algunas menos desarrolladas células tales como monocitos. El objetivo de este protocolo es proporcionar un método coherente para la identificación y separación de los diversos tipos de células presentes en estas culturas que se desarrollan, por lo que sus funciones específicas pueden ser investigada más a fondo. La estrategia de clasificación presentada aquí separa las células primero en cuatro poblaciones basadas en expresión de Ly6C y CD115, los cuales se expresan transitoriamente por las células que se desarrollan en la cultura impulsada por el GM-CSF. Estas cuatro poblaciones incluyen comunes progenitores mieloides o CMP (Ly6C, CD115), progenitores de granulocitos/macrófagos o GMP (Ly6C +, CD115), monocitos (Ly6C +, CD115 +) y macrófagos derivados de monocitos o moMac (Ly6C-, CD115 +). CD11c se agrega también a la estrategia de clasificación para distinguir dos poblaciones dentro del Ly6C, CD115-población: CMP (CD11c-) y moDC (CD11c +). Finalmente, dos poblaciones pueden ser distinguidas más lejos dentro del Ly6C, CD115 + población basado en el nivel de expresión II de la clase de MHC. MoMacs expresan bajos niveles de MHC de clase II, mientras que un precursor DC derivados de monocitos (moDP) expresa mayor MHC de clase II. Este método permite el aislamiento fiable de varias poblaciones con distinta en números suficiente para una variedad de análisis funcionales y de desarrollo. Destacamos una tal lectura funcional, la respuesta diferencial de estos tipos celulares a la estimulación con patrones moleculares Pathogen-Associated (PAMPs).
Cultivo de células de médula ósea murina con la citoquina Factor de estimulante de Colonia del Granulocyte-macrófago (GM-CSF) es ampliamente utilizado como un método para generar células dendríticas derivadas de monocitos (moDC; también conocido como DC inflamatoria) en gran número 1, 2,3,4,5. Estas células han sido extremadamente útiles en una variedad de estudios de la función de células dendríticas (DC) 6,7,8. Normalmente, estas células de médula ósea murina se cultivan para 6-8 días y luego se utilizan para el estudio de las células dendríticas función 5. Estas culturas habían sido considerado como sobre todo homogéneas, compuesto por una mayoría de moDC diferenciado. Más recientemente, ha quedado claro que al final de este período de cultivo de 6 a 8 días, hay de hecho muchos moDC, así como un subconjunto grande de macrófagos derivados de monocitos diferenciado (moMacs) 9,10,11. Nuestros propios estudios han ampliado estos resultados demostrando que otros subconjuntos de menos células desarrolladas, como precursores de moDC (moDP) y monocitos, siendo en las culturas a baja frecuencia incluso después de 7 días 10. Así, los estudios de la función de células dendríticas (DC) con células generadas por este sistema podrían reflejar las respuestas de una cohorte más amplia de tipos de células que previamente apreciado.
Hemos aprendido mucho del estudio de moDC de GM-CSF-generan relacionadas con la función de estas células en la fase final de diferenciación 12,13,14. Sin embargo, entendemos que significativamente menos por la vía del desarrollo de estas células 2,15,16 y de cómo y cuándo exhibir específicas funciones tales como: capacidad de respuesta a patógenos asociados moleculares Patrones (PAMPs), fagocitosis, procesamiento y presentación de antígeno 13y actividad antibacteriana. Un protocolo para el aislamiento de un gran número de progenitores basada en Flt3L DC convencionales y precursores ha sido reportado 17. Aislamiento de estas poblaciones distintas se logró utilizando carboxyfluorescein succinimidyl éster (CFSE)-tinción de las células de la médula ósea (para seguimiento de células divisorias) y la cultura en Flt3L por 3 días. Las células fueron agotadas de las células positivas de linaje y clasificó en poblaciones progenitoras y precursoras en la expresión de CD11c 17. Otro enfoque por grupo de Leenen identificar progenitores tempranos de DC en la cultura impulsada por el GM-CSF fue ordenar las células partiendo de CD31 y Ly6C 18. El objetivo inicial era crear un método similar para la obtención de progenitores y precursores de moDC de GM-CSF-conducido. Debido a los tipos de células específicos generados por GM-CSF, adaptamos el enfoque y estrategia basada en la expresión de las moléculas que se expresan en etapas tempranas y posteriores de desarrollo de la clasificación. Finalmente determinamos que Ly6C, CD115 (receptor CSF-1), y CD11c fueron los mejores marcadores para distinguir estas células tipos de 10.
Aquí, presentamos un método para el aislamiento de las células en varias etapas distintas de desarrollo a lo largo de la vía de diferenciación impulsada por GM-CSF: monocito Progenitor mieloide común (CMP), Progenitor del Granulocyte-macrófago (GMP), macrófagos derivados de monocitos (MoMac) y DC (MoDC) derivados de monocitos. La población de moMac puede más separada en base a nivel de expresión II, clase de MHC revelando un moDC precursor población (moDP) 10. Utilizamos un celular activado por fluorescencia alta velocidad clasificación estrategia (FACS) para aislar a estas 5 poblaciones basadas en expresión de CD11c, Ly6C y CD115. Entonces demostramos el examen de estas células en ensayos funcionales revelando sus respuestas a la estimulación de PAMP.
Todo trabajo animal fue aprobado por la Auburn University institucional Animal Care y uso según las recomendaciones indicadas en la guía para el cuidado y uso de animales de laboratorio de los institutos nacionales de salud.
1. preparación para la recolección de médula ósea
2. colección de células de médula ósea murina
3. elegir día de clase
4. estrategia de tinción
5. sistema basado en muestras de Control de puertas
Nota: Para evitar la interrupción de la célula debido a la presión de la corriente de flujo de alta velocidad, utilice una boquilla de 100 – 130 μm para la clasificación de la célula.
6. colección de poblaciones aisladas
En un esfuerzo por mantener tantos canales disponibles para el análisis como posibles, viables las células habitualmente fueron seleccionados basados en la dispersión hacia delante y lateral, excluyendo eventos muy pequeños y muy granulares (una puerta típica se aplica a todos lo punto parcelas en figura 1A). Para determinar si esta estrategia bloquea excluye confiablemente las células muertas, manchó con 7-Amino actinomicina D (7-AAD) (figura 1B). 7AAD manchas de ADN en las células muertas y moribundas debido a la permeabilidad de la membrana y es excluido por células viables. Viabilidad de GM-CSF de las células cultivadas de la médula fue analizada inmediatamente inmediatamente analiza después de la cosecha (PH) y celda de pH 1, 3 y 5 PH tenía aproximadamente 10% de células positivas 7-AAD cuando una puerta típica de FSC/SSC fue aplicada a las células recién aisladas del hueso médula ósea (figura 1, después de la cosecha). Una proporción similar de las células muertas también estuvo presente en el día 1 (~ 12%) y 3 (~ 11%) de la cultura (figura 1, día 1 PH y PH de 3 días). Día 5, el número de células muertas en la puerta fue reducido a ~ 5% (figura 1, PH de 5 días). Así, utilizando una puerta de viabilidad es generalmente apropiado para la clasificación el día 5 y después. Por lo tanto, si los usuarios están limitados en sus parámetros disponibles, FSC/SSC gating es generalmente apropiado. Sin embargo, para los ensayos más sensibles (sobre todo si cuentan con un número exacto de células), incorporar una tinción de viabilidad (sugerencia).
Muchos protocolos para la propagación de las células dendríticas recomiendan disminución de las células positivas de linaje, especialmente los linfocitos de la médula ósea antes de cultura 11,17. Este procedimiento está pensado para aumentar la pureza de las células recuperadas sobre diferenciación mediada por el GM-CSF. Normalmente, las células que expresan marcadores de células T (CD3), las células B (CD45R o CD19) y las células NK (NK1.1) pueden ser agotadas por selección positiva mediante bolas magnéticas o célula clasificación 11,17,18. Sin embargo, basado en el sistema de cultivo, linfocitos fueron raramente recuperados o detectados en estos ensayos. Así, se intentó evaluar la longevidad de los linfocitos en la población Ly6C-CD115 entre las células de GM-CSF-conducido (figura 2A). GM-CSF cultivadas de la médula las células (que no habían sido agotado de linaje) fueron teñidas con anticuerpos frente a CD3, CD45R y NK1.1 (en el mismo fluoróforo) y medido diariamente por citometría de flujo (figura 2B). Dentro de la población Ly6C-CD115, las células positivas CD3/CD45R persistieron fuertemente a través de días 0-3 (figura 2B). En el día 4, seguía siendo sólo unos CD3/CD45R las células positivas y al día 5 y 6, no había CD3/CD45R expresando células presentes. Así, dentro de 4 días de la cultura en GM-CSF, las células positivas de linaje eran esencialmente ausentes y no fueron detectadas en los días 5 y 6 de la cultura.
La composición de la cultura de GM-CSF-conducido de la célula cambia a diario en este sistema como las células desarrolla y diferencia (tabla 1; Figura 3). En primeros puntos del tiempo, las células más abundantes son progenitores y precursores y en más adelante épocas la mayoría de las células son más diferenciados 10. Para determinar cómo clasificar en días diferentes de la cultura podría afectar la trayectoria del desarrollo posterior o cinética, las clases se realizan 3, 5 y 7 días PH (Figura 3A). El desarrollo de la población de MoMac (Ly6C-CD115 +) se realiza un seguimiento durante 2-3 días más en la cultura (figura 3B-3D).
Se ordenan 3 días PH, sólo el 40% de Ly6C-CD115 + células habían disminuido CD115 expresión dentro 24 horas después (PS) (figura 3B). 48 h PS, la fracción que había regula CD115 fue 66% y 72 h, 70% de las células tenía este fenotipo. Esta composición fenotípica se mantuvo (~ 70-72% Ly6C - CD115-) incluso después de más días de cultivo (datos no mostrados). Se ordenan 5 días PH, ~ 75% de las células fueron Ly6C - CD115-, tener CD115 rápidamente regula dentro de 24 h PS y el ~ 80% fueron CD115 - después de sólo 48 h. Esta distribución se mantuvo después de 72 h (figura 3). Finalmente, se ordenan 7 días PH, regulación de CD115 también fue bastante rápido. Dentro de las 24 h PS, ~ 75% de las células tenían expresión CD115 regula, y esta tendencia se mantuvo después de 48 h (figura 3D). Curiosamente, se ordenan en el día 7, el nivel global de expresión CD115 fue menor en las células dentro de la población CD115 +.
Por lo tanto, estos resultados indican que la cinética de desarrollo algo más lento al ordenar en un día temprano, como el día de 3 clasificar las células en comparación con el más rápido desarrollo y la diferenciación observada después de clasificar el día 5 o 7. Basado en estos resultados, debería probablemente un usuario que busca un mayor número de moDC clase día 5 ó 7.
La respuesta de la maduración de la C.C. está bien establecida 6,7,12,14. Cuando son tratados con una variedad de patrones moleculares asociados a patógenos (PAMPs), DC inmadura hasta-regulan la expresión de MHC, las moléculas coestimuladoras y citoquinas pro inflamatorias, mejorando su capacidad de activación de la célula de T de la 6. Sin embargo, es menos claro cuando las células en desarrollo obtener la capacidad para responder a la estimulación de PAMP y que característica de maduración DC pudieron exhibir. Para determinar cuál de las poblaciones ordenadas respondería a estímulos de maduración, cada población fue tratado poco después de su clasificación con un cóctel de PAMPs incluyendo poli I: C, lipopolisacáridos (LPS) y el ADN CpG para activar el receptor de tipo toll (TLR) 3 (TLR3), TLR4 y TLR9, respectivamente. Las células fueron tratadas (o sin tratar) durante 24 h y expresión de CD86 y MHCII fue medida por citometría de flujo (Figura 4A-4B). Además, producción de IL-12p 40/70 y IL-6 se midió en los sobrenadantes por arsenal de citoquinas ELISA (figura 4-4D).
CMP y GMPs expresadas muy bajos niveles de MHC de clase II y CD86 en un estado sin estimular y estas expresión patrones no cambió significativamente a la exposición el cóctel de PAMPs (Figura 4A y 4B). Asimismo, la expresión de MHC de clase II por los monocitos también era baja y poco cambió con la exposición PAMP (Figura 4A). Sin embargo, la expresión de CD86 fue moderada en los monocitos 24 h después de su clasificación, y aumentó aún más después de 24 h estimulación. Expresión basal mayor de MHC clase II y CD86 en la MoMacs y MoDCs fue observada, y ambas poblaciones exhiben una fuerte inducción de estas moléculas sobre el estímulo de PAMP. En cuanto a la expresión de MHC clase II después del estímulo, no hubo ninguna diferencia estadística entre el CMPs, GMPs y monocitos, mientras que el MoMacs y MoDCs formaron un grupo distinto. Sin embargo, en cuanto a la expresión de CD86, las células del CMPs y correctas eran estadísticamente diferentes de MoMacs y MoDCs. Sin embargo, los monocitos no fueron diferentes que MoMacs o MoDCs.
A continuación hemos querido evaluar la capacidad relativa de cada una de las cinco poblaciones para producir citoquinas en respuesta a la estimulación de TLR. Así, realizamos un análisis del cytokine en las poblaciones ordenadas después de cultura en la presencia o ausencia de agonista TLR cóctel utilizado anteriormente. Las células fueron cultivadas con los estímulos para 24 h, luego sobrenadantes se colectaron. Se observó muy poco IL - 12 p 40/70 o la producción de IL-6 por CMP sobre el estímulo de TLR (figura 4-4D). La segunda población, GMPs, era incapaces de producir IL-12p 40/70 (figura 4), pero estas células producen una baja cantidad de IL-6 sobre el estímulo por PAMPs (figura 4). Se observaron los mayores niveles de producción de citoquinas en las tres últimas poblaciones. Monocitos y MoMacs tuvieron magnitudes de producción de citoquinas y patrones muy similares. Ambos aumentaron grandemente IL - 12 p 40/70 y modesto aumentaron de la producción de IL-6 por estimulación (figura 4-4D). Curiosamente, en presencia de PAMPs MoDCs no aumentaron la secreción de IL-12 p 40/70; sin embargo, esta población había aumentado considerablemente la producción de IL-6 (figura 4-4D). Estos resultados indican que las poblaciones ordenadas mantienen sus funciones inmunológicas después de aislamiento.

Figura 1: células viables dentro de avance versus dispersión lateral puerta. Médula ósea de ratón fue cultivada en GM-CSF, y viabilidad se midió usando 7-AAD (7-amino-actinomicina D) tinción después de la cosecha (PH) y 1, 3 y 5 días después de la cosecha. (A) células viables fueron seleccionadas mediante la aplicación de una puerta (Viable) que omite eventos pequeños y altamente granulares FSC y SSC. (B) histogramas de 7-AAD manchas generan por eventos en puerta Viable (FSC/SSC). Eventos positivos para 7-AAD indican las células que experimentan apoptosis. Las flechas indican células viables que bloquean. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 2: linfocitos dentro de la población-CD115 Ly6C. Médula ósea de ratón fue cultivada en GM-CSF y marcadores de linfocitos (CD3, CD145R y NK1.1) se analizaron diariamente por citometría de flujo. (A) células se tiñeron con PE Ly6C y CD115 APC para identificar células de CD115 Ly6C. Puerta del cuadrante se aplicó en base a controles del solo-color. Parcela de pseudocolor punto generado desde el día 0 (B) CD3, CD45R y NK1.1 expresión de células de CD115 Ly6C se analizó en el día de la cosecha (día 0) hasta el día 6. Recuento se normalizaron al modo utilizando un software de análisis de citometría de flujo. La flecha indica Ly6C-CD115 - gating. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 3: cinética de desarrollo de Ly6C-CD115 + células después de clasificar en días diferentes. Ratón (A) médula ósea fue cosechada y cultivada en GM-CSF. Alícuotas de 1 x 107 células fueron cosechadas (B) (C) 5, 3, o (D) 7 días posteriores a la cosecha (PH). En los indicados días PH, Ly6C-CD115 + células fueron ordenadas de cultivo mixto (la especie) y analizadas inmediatamente después tipo (PS). Ordenada de las células fueron nuevamente cultivadas en GM-CSF, y cambios en la expresión Ly6C/CD115 se analizaron diariamente por citometría de flujo. Caja y flecha indican la puerta de clasificación. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 4: expresión de la maduración y del cytokine después del estímulo TLR. Las células se clasifican en 5 poblaciones el día 3 de cultivo de GM-CSF. Entonces fueron tratados con un cóctel de PAMPs (LPS, poli I: C y el ADN CpG) 24 h. supone la intensidad fluorescente (MFI) de clase II de MHC (A) y (B) CD86 fue analizada inmediatamente posterior tipo (PS) y 24 h con y sin pmap por citometría de flujo. Barras de error representan la desviación estándar de experimentos repetidos 3-5. (C) IL - 12 p 40/70 y (D) IL-6 en sobrenadantes de muestras agrupadas 3 fueron medidos por mancha blanca /negra del cytokine matriz dot ELISA después de 24 h con y sin pmap. RLU; Unidades relativas de luz; -/ + indica la presencia del marcador de superficie celular para la población señalada. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
| Día 3 | Día 5 | Día 7 | |||||
| Fenotipo | Tipo de la célula | Min | Max | Min | Max | Min | Max |
| Ly6C-CD115-CD11c - | CMP | 3 x 106 | 4 x 106 | 5 x 105 | 1 x 106 | N / a | N / a |
| Ly6C + CD115- | GMP | 2 x 106 | 3 x 106 | 2 x 106 | 3 x 106 | N / a | N / a |
| Ly6C + CD115 + | Mono | 2 x 106 | 3 x 106 | 2 x 106 | 3 x 106 | 5 x 105 | 1 x 106 |
| Ly6C-CD115 + | MoMac | 5 x 105 | 1 x 106 | 3 x 106 | 4 x 106 | 3 x 106 | 4 x 106 |
| Ly6C-CD115-CD11c + | MoDC | N / a | N / a | 5 x 105 | 1 x 106 | 3 x 106 | 4 x 106 |
Tabla 1: Espera número mínimo y máximo de las células recuperadas post tipo por 1 x 107 células. CMP (progenitor mieloide común); GMP (progenitor de colonias de granulocitos/macrófagos) Mono (monocitos); MoMac (macrófagos derivados de monocitos); MoDC (células dendríticas derivadas de monocitos); N/a (no disponible); Min (rendimiento de la célula mínima de 1 x 107 células); Máximo (rendimiento máximo de la célula de 1 x 107 células).
Los autores no tienen de revelar los conflictos.
Aquí proporcionamos un método para la identificación y aislamiento de grandes cantidades de GM-CSF por células mieloides con clasificación de celda de alta velocidad. Pueden identificarse cinco poblaciones distintas (progenitores mieloides comunes, progenitores de granulocitos/macrófagos, monocitos, macrófagos derivados de monocitos y DCs derivados de monocitos) basado en la expresión Ly6C y CD115.
Estamos muy agradecidos por la asistencia técnica de Alison iglesia Bird en el Auburn Universidad de medicina veterinaria de flujo citometría de planteles escolares, para la financiación de los NIH para EHS R15 R15 AI107773 y al programa de Biología Molecular en la Universidad de Auburn y celular para la financiación de investigación de verano para PBR.
| RPMI 1640 | Corning | 15-040-CV | |
| Suero fetal para terneros (FCS) | HyClone | SV30014.04 | para complementar el medio completo y FWB |
| GlutaMAX | Gibco | 35050 | para complementar el medio completo |
| 2-mercaptoetanol (2-ME) | MP Biomedical | 190242 | para complementar el medio completo |
| 75 mM Filtro de vacío Thermo | Scientific | 156-4045 | para esterilizar medios completos |
| Tampón de lisis ACK | Lonza | 10-548E | para lisar glóbulos rojos |
| Tampón HBSS | Corning | 21-020-CM | para rescatar leucocitos después de la lisis de glóbulos rojos |
| Solución salina tamponada con fosfato (PBS), | Lonza | 17-512F | de Dulbeccodebe estar libre de endotoxinas; enfriado a 4 & grados; C |
| 35 y micro; m Filtro de células | Falcon | 352235 | para separar los grumos antes de pasar por el citómetro. |
| GM-CSF | Biosource | PMC2011 | concentración utilizable de 10 ng/mL |
| Placa tratada con cultivo de tejidos | VWR | 10062-896 | para células de médula ósea después |
| Anti-Ly6C, clon HK1.4 | Biolegend | 128018 | |
| Anti-CD115, clon AFS98 | Tonbo Bioscience | 20-1152-U100 | |
| Anti-CD11c, clon HL3 | BD Biosciences | 557400 | para diferenciar CMP y MoDCs |
| Citómetro de flujo MoFlo XPD | Beckman Coulter | ML99030 | |
| BD Accuri C6 | BD Biosciences | 660517 | |
| 100% etanol | Pharmco-Aaper | 111000200CSPP | |
| Placa de Petri de 60 mm | Corning, Inc | 353002 | |
| 50 mL Tubo cónico | VWR | 21008-242 | |
| C57BL/6 Ratones | The Jackson Laboratory | 000664 Mujer; 10-20 semanas de edad | |
| Campana de bioseguridad | Thermo Scientific | 8354-30-0011 | |
| Jeringa de 10 mL | BD Biosciences | 301604 | |
| Aguja de 23 G | BD Biosciences | 305145 | |
| Centrífuga 5810 R | eppendorf | 22625501 | |
| FlowJo Software v10 | BD Biosciences | Versión 10 | flowjo.com |