La metodología describe la generación de células dendríticas derivadas de monocitos bovinos (MoDC) y su aplicación para la evaluación in vitro de candidatos antigénicos durante el desarrollo de posibles vacunas veterinarias en bovinos.
Artículo de método
La metodología describe la generación de células dendríticas derivadas de monocitos bovinos (MoDC) y su aplicación para la evaluación in vitro de candidatos antigénicos durante el desarrollo de posibles vacunas veterinarias en bovinos.
Las células dendríticas (DC) son las células presentadoras de antígeno (APC) más potentes dentro del sistema inmunitario. Patrullan el organismo en busca de patógenos y desempeñan un papel único dentro del sistema inmune al vincular las respuestas inmunes innatas y adaptativas. Estas células pueden fagocitar y luego presentar antígenos capturados a las células inmunes efectoras, desencadenando una amplia gama de respuestas inmunes. Este documento demuestra un método estandarizado para la generación in vitro de células dendríticas derivadas de monocitos bovinos (MoDC) aisladas de células mononucleares de sangre periférica (PBMC) de ganado y su aplicación en la evaluación de la inmunogenicidad de la vacuna.
Se utilizó la clasificación celular magnética para aislar monocitos CD14+ de PBMC, y se utilizó la suplementación de medio de cultivo completo con interleucina (IL)-4 y factor estimulante de colonias de granulocitos y macrófagos (GM-CSF) para inducir la diferenciación de monocitos CD14+ en MoDC naïve. La generación de MoDC inmaduros se confirmó mediante la detección de la expresión de marcadores de superficie celular del complejo mayor de histocompatibilidad II (MHC II), CD86 y CD40. Se utilizó una vacuna contra la rabia disponible comercialmente para pulsar los MoDC inmaduros, que posteriormente se cocultivaron con linfocitos naïve.
El análisis de citometría de flujo de las MoDC pulsadas por antígeno y el cocultivo de linfocitos reveló la estimulación de la proliferación de linfocitos T a través de la expresión de marcadores Ki-67, CD25, CD4 y CD8. El análisis de la expresión de ARNm de IFN-γ y Ki-67, utilizando PCR cuantitativa, mostró que los MoDCs podrían inducir el cebado específico de antígeno de linfocitos en este sistema de cocultivo in vitro . Además, la secreción de IFN-γ evaluada mediante ELISA mostró un título significativamente mayor (**p < 0,01) en el cocultivo de linfocitos MoDC pulsado por la vacuna antirrábica que en el cocultivo de linfocitos MoDC sin antígeno. Estos resultados muestran la validez de este ensayo in vitro MoDC para medir la inmunogenicidad de la vacuna, lo que significa que este ensayo se puede utilizar para identificar posibles candidatos a vacunas para el ganado antes de proceder con ensayos in vivo , así como en evaluaciones de inmunogenicidad de vacunas comerciales.
La vacunación veterinaria representa un aspecto crucial de la cría y la salud de los animales, ya que contribuye a mejorar la seguridad alimentaria y el bienestar animal al conferir protección contra las enfermedades que afectan al sector ganadero a nivel mundial1. Un método in vitro eficaz para evaluar la inmunogenicidad de posibles vacunas candidatas ayudaría a acelerar el proceso de desarrollo y producción de vacunas. Por lo tanto, es necesario ampliar el campo de los ensayos inmunes con metodologías innovadoras basadas en estudios in vitro , ya que esto ayudaría a revelar la complejidad de los procesos inmunes relacionados con la inmunización y la infección por patógenos. Actualmente, la inmunización animal in vivo y los estudios de provocación, que requieren muestreos periódicos (por ejemplo, sangre y bazo), se utilizan para medir la inmunogenicidad de las vacunas candidatas y los adyuvantes. Estos ensayos son costosos, requieren mucho tiempo y tienen implicaciones éticas, porque en la mayoría de los casos, la eutanasia animal se lleva a cabo al final de los ensayos.
Como alternativa a los ensayos in vivo, se han utilizado células mononucleares de sangre periférica (PBMC) para evaluar las respuestas inmunitarias inducidas por la vacuna in vitro2. Las PBMC son una población heterogénea de células compuestas por 70%-90% de linfocitos, 10%-20% de monocitos y un número limitado de células dendríticas (DC, 1%-2%)3. Las PBMC albergan células presentadoras de antígeno (APC) como células B, monocitos y DC, que patrullan constantemente el organismo en busca de signos de infección o daño tisular. Las quimiocinas secretadas localmente facilitan el reclutamiento y la activación de APC en estos sitios al unirse a los receptores de la superficie celular. En el caso de los monocitos, las quimiocinas dirigen su destino para diferenciarse en CD o macrófagos4. Tan pronto como las CD encuentran y capturan un patógeno, migran a órganos linfoides secundarios, donde pueden presentar los antígenos peptídicos patógenos procesados utilizando proteínas de superficie de clase I o clase II del complejo mayor de histocompatibilidad (MHC) a las células T CD8+ o a las células T CD4+, respectivamente, desencadenando así una respuesta inmune 5,6.
El papel clave desempeñado por las CD en la orquestación de una respuesta inmune protectora contra diversos patógenos las convierte en un objetivo de investigación interesante para comprender los mecanismos inmunes intracelulares, especialmente cuando se diseñan vacunas y adyuvantes contra agentes infecciosos7. Dado que la fracción de CD que se puede obtener de PBMC es bastante pequeña (1% -2%), los monocitos se han utilizado para generar DC in vitro8. Estas CD derivadas de monocitos (MoDC) se desarrollaron inicialmente como una posible estrategia de tratamiento en la inmunoterapia contra el cáncer9. Más recientemente, los MoDC se han utilizado para la investigación de vacunas 10,11,12, y los monocitos clásicos son el subtipo predominante (89%) para la producción de MoDC 13. La producción de MoDCs in vitro se ha logrado previamente mediante la adición de factor estimulante de colonias de granulocitos y macrófagos (GM-CSF) administrado en combinación con otras citocinas como la interleucina-4 (IL-4), el factor de necrosis tumoral α (TNF-α) o IL-1314,15,16.
El éxito de un ensayo in vitro de MoDC depende de la capacidad de los MoDC maduros estimulados por antígeno para modular el alcance y el tipo de respuesta inmune específica para el tipo de antígeno detectado17. El tipo de patógeno reconocido y presentado por los MoDC determina la diferenciación de las células CD4+ T auxiliares (Th) en células efectoras Th1, Th2 o Th17 y se caracteriza por un perfil de citoquinas secretoras específicas del patógeno. Se provoca una respuesta Th1 contra patógenos intracelulares y da como resultado la secreción de interferón-gamma (IFN-γ) y factor de necrosis tumoral beta (TNF-β), que modula la protección dependiente fagocítica. Una respuesta Th2 se desencadena contra organismos parásitos y se caracteriza por la secreción de IL-4, IL-5, IL-10 e IL-13, que inicia la protección humoral independiente fagocítica. Th17 ofrece protección dependiente de neutrófilos contra infecciones bacterianas y fúngicas extracelulares mediadas por la secreción de IL-17, IL-17F, IL-6, IL-22 y TNF-α 18,19,20,21. Sobre la base de estudios previos, se ha observado que no todos los patógenos caen dentro del perfil de citoquinas esperado. Por ejemplo, las MoDC dérmicas, en respuesta a la infección parasitaria por Leishmania, estimulan la secreción de IFN-γ de las células T CD4+ y las células T CD8+, induciendo así una respuesta Th1 proinflamatoriaprotectora 22.
También se ha demostrado que, en pollos MoDCs preparados con lipopolisacárido de Salmonella (LPS), pueden inducir una respuesta variable contra Salmonella typhimurium activando las respuestas Th1 y Th2, mientras que Salmonella gallinarum induce una respuesta Th2 sola, lo que podría explicar la mayor resistencia de este último hacia el aclaramiento de MoDC23. La activación de MoDCs contra Brucella canis (B. canis) también ha sido reportada tanto en MoDCs caninos como humanos, lo que significa que esto podría representar un mecanismo de infección zoonótica24. Las MoDC humanas preparadas con B. canis inducen una fuerte respuesta Th1 que confiere resistencia a la infección grave, mientras que las MoDC caninas inducen una respuesta Th17 dominante con una respuesta Th1 reducida, lo que posteriormente conduce al establecimiento de una infección crónica25. Los MoCD bovinos muestran una mayor afinidad por el virus de la fiebre aftosa (FMDV) conjugado con inmunoglobulina G (IgG) en comparación con el FMDV no conjugado solo, ya que los MoDC forman un complejo de anticuerpos virales en respuesta a los10 primeros. Tomados en conjunto, estos estudios muestran cómo se han utilizado los MoDC para analizar la complejidad de las respuestas inmunes durante la infección por patógenos. Las respuestas inmunes adaptativas pueden evaluarse mediante la cuantificación de marcadores específicos asociados con la proliferación de linfocitos. Ki-67, una proteína intracelular detectada sólo en células en división, es considerada como un marcador confiable para estudios de proliferación26, y de manera similar, CD25 expresado en la superficie de las células T durante la fase tardía de activación corresponde a la proliferación de linfocitos27,28.
Este estudio demuestra un método estandarizado para la generación in vitro de MoCD de ganado vacuno seguido de su aplicación en un ensayo inmune in vitro utilizado para probar la inmunogenicidad de las vacunas. Se utilizó una vacuna antirrábica (VD) disponible comercialmente para validar la eficacia de este ensayo. La activación y proliferación de linfocitos T se midió mediante citometría de flujo, reacción en cadena de la polimerasa cuantitativa en tiempo real (qPCR) y ensayo inmunoabsorbente ligado a enzimas (ELISA) mediante el análisis de marcadores de activación celular bien establecidos como Ki-67 y CD25 y la secreción de IFN-γ 28,29,30,31. No se realizan ensayos experimentales en animales o humanos durante el ensayo del MoDC.
Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.
La extracción de sangre es realizada por un servicio veterinario certificado de acuerdo con las directrices éticas de la Agencia Austriaca de Salud y Seguridad Alimentaria (AGES) y de conformidad con las normas aceptadas de bienestar animal32. El estudio recibió la aprobación ética del Ministerio de Agricultura de Austria. El diseño experimental para la generación de MoDCs y su posterior aplicación se ilustra en la Figura 1.
1. Producción de modCD ingenuos
NOTA: Se obtuvieron muestras de sangre entera de un solo ternero libre de patógenos mediante punción de vena yugular con vacutainers heparinizados (se utilizaron ocho tubos de sangre de 9 ml para este estudio). Transporta la sangre en una nevera. Almacenar las muestras a 2-4 °C para su uso posterior, o procesarlas inmediatamente. Mantenga la sangre girando para evitar la coagulación de la sangre. Esterilizar los vacutainers con etanol al 70%. Todos los siguientes experimentos se realizaron con una muestra biológica y seis réplicas técnicas.
2. Ensayo de actividad endocítica MoDC
NOTA: El ensayo de captación de antígenos o el ensayo de actividad endocítica mide la capacidad de los MoDC ingenuos para internalizar material extraño. Realizar el ensayo utilizando MoDCs naïve cultivadas con cóctel de citoquinas al 3% p/v y con 5 días de incubación, como se describió anteriormente34.
3. Generación de MoDCs pulsados por antígeno
NOTA: Una vacuna comercialmente disponible y clínicamente aprobada contra el virus de la rabia (VD) puede inducir la diferenciación de las MoDC naïve en MoDC portadoras de antígenos maduros. Use 0.1% (~ 1 μL) de una dosis única de vacunación contra el VD para generar MoDC pulsados por antígeno. Además, se prefiere producir MoDC pulsados por RV en la misma placa de cultivo utilizada (en el paso 1.3.8) para generar MoDC ingenuos porque la transferencia de los MoDC ingenuos a una nueva placa de 24 pocillos los afectará negativamente.
4. Cocultivo de linfocitos MoDC
NOTA: El sistema de cocultivo de linfocitos MoDC in vitro determina la capacidad de los MoDC para preparar linfocitos específicos de antígeno. Los diferentes grupos de tratamiento de células después de 16 días de cocultivo incluyen específicos, no específicos y control. El grupo específico se define como linfocitos cocultivados con MoDC pulsados por RV; el grupo no específico se define como linfocitos cocultivados con MoCD no pulsadas por antígeno; y el grupo control se define como linfocitos cultivados sin MoDC.
5. Análisis citométrico de flujo
NOTA: Tiñe las células con marcadores apropiados/mAb antes de ejecutar las muestras en un citómetro de flujo. Consulte la Tabla de materiales para obtener detalles sobre los reactivos (mAb de tinción y controles de isotipo), el kit, el instrumento y el software utilizados para el análisis de citometría de flujo.
6. Análisis de expresión de ARN mensajero (ARNm)
7. Ensayo inmunoabsorbente ligado a enzimas
8. Análisis estadístico
Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.
Esta metodología describe la generación in vitro de MoDCs de ganado para la evaluación de antígenos vacunales candidatos antes de realizar estudios in vivo. La Figura 1 ilustra el esquema experimental de generación de MoDC bovino y la aplicación de los MoDC para el ensayo in vitro. Utilizando la técnica de clasificación celular de base magnética, fue posible recolectar aproximadamente 26 millones de miocitos CD14 + de las PBMC recolectadas, que previamen...
Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.
Este estudio demuestra un método in vitro estandarizado para generar y fenotipificar MoCD bovinos y su posterior uso en la medición de la inmunogenicidad de la vacuna de una vacuna comercial (por ejemplo, RV). Los MoDC bovinos se pueden utilizar como una herramienta para detectar posibles antígenos de vacunas contra enfermedades del ganado y predecir su posible impacto clínico en función de las respuestas inmunes antes de proceder a ensayos in vivo en animales. Los MoDCs generados fueron identificados e...
Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.
Los autores no tienen conflictos de intereses que revelar.
Eveline Wodak y la Dra. Angelika Loistch (AGES) por su apoyo para determinar el estado de salud de los animales y por proporcionar BTV, al Dr. Bernhard Reinelt por proporcionar sangre bovina, y al Dr. Bharani Settypalli y al Dr. William Dundon del OIEA por su útil asesoramiento sobre los experimentos de PCR en tiempo real y la edición del idioma, respectivamente.
Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Tampón de lisado ACK | Gibco, Thermo Fisher | A1049201 | tampón de amonio-cloruro y potasio para la lisis de glóbulos rojos residuales en PBMC cosechados Fracción |
| BD Vacutainer Tubos de heparina | Becton, Dickinson (BD) and Company | 366480 | 10 mL, aditivo heparina sódica 158 unidades USP, tubo de vidrio, tamaño 16 x 100 mm |
| Kit de crecimiento de células dendríticas bovinas | Bio-Rad, Reino Unido | PBP015KZZ | Cóctel de citoquinas compuesto por IL-4 bovino recombinante y GM-CSF |
| IFN-&gamma bovino; Kit ELISA | Bio-Rad | MCA5638KZZ | Kit para medir la expresión de IFN-y gamma; en el sobrenadante de cultivo |
| Anticuerpo CD14 | Bio-Rad MCA2678F | Anticuerpo monoclonal antibovino CD14 de ratón, clon CC-G33, isotipo IgG1 | |
| Anticuerpo CD25 | Bio-Rad | MCA2430PE | Anticuerpo monoclonal CD25 antibovino de ratón, clon IL-A11, isotipo IgG1 |
| Anticuerpo CD4 | Bio-Rad | MCA1653A647 | Anticuerpo monoclonal CD4 antibovino de ratón, clon CC8, isotipo IgG2a |
| Anticuerpo CD40 | Bio-Rad | MCA2431F | Anticuerpo monoclonal CD40 antibovino de ratón, clon IL-A156, isotipo IgG1 |
| Anticuerpo CD8 | Bio-Rad MCA837F | Anticuerpo monoclonal CD8 antibovino de ratón, clon CC63, isotipo IgG2a | |
| Anticuerpo CD86 | Bio-Rad | MCA2437PE | Anticuerpo monoclonal CD86 antibovino de ratón, clon IL-A190, isotipo IgG1 |
| CFX96 Touch Sistema de detección de PCR en tiempo real | Bio-Rad-Termociclador Máquina de PCR | ||
| Tubo de centrífuga Corning | Falcon Corning | 352096 & 352070 | 15 mL y 50 mL, fondo cónico de poypropileno de alta claridad, graduado, estéril, tapón de rosca de sellado, tubo de halcón |
| Cytofix/Cytoperm Plus | BD Bio Sciences | 555028 Kit de fijación/permeabilización con BD golgiPlug, uso para la tinción de células con citómetro de flujo | |
| Etanol | Sigma Aldrich | 1009832500 | Absolute para análisis EMSURE ACS, ISO, Reag. Ph Eur |
| Suero fetal bovino (FBS) | Gibco, Thermo Fisher | 10500064 | calificada, inactivada por calor |
| PLUS | GE Health care Life Sciences, EE. UU. | 341691 | Medio de aislamiento de linfocitos |
| FlowClean Agente de limpieza | Beckman Coulter, Ciencias de la Vida | A64669 | 500 |
| mL FlowJo | FlowJo, Becton, Dickinson (BD) and Company, LLC, EE. UU | . | Citómetro de flujo Software de histograma |
| FlowTubes/ FACS (Clasificación de una sola célula activada por fluorescencia) Tubo | Falcon Corning | 352235 | 5 mL, estéril, tubo de ensayo de poliestireno de fondo redondo con tapón a presión de filtro de células, uso en análisis de citometría de flujo |
| Fluoresceinisotiocynat-Dextran | Sigma Aldrich, Alemania | 60842-46-8 | FITC-dextrano MW |
| Citómetro de flujo Gallios | Beckman Coulter-Máquina | citómetro de flujo | |
| Hard-Shell 96-Well Placas de PCR Bio-Rad | HSP9601 | 96 pocillos, de perfil bajo, de pared delgada, con faldón, blanco/transparente | |
| Microperlas humanas CD14 | Miltenyi Bioteck, Alemania | 130-050-201 | Microperlas de 2 mL conjugadas con el isotipo IgG2a del anticuerpo CD14 humano monoclonal, utilizado para la selección de monocitos bovinos de PBMC |
| Kaluza | Beckman Coulter, | Alemania-Citómetro | flujo software de análisis de datos multicolor |
| MACS Column | Miltenyi Bioteck, Alemania | 130-042-401 | Clasificación de células activadas magnéticamente o columna de separación de células magenticas inmunitarias para la separación de varias poblaciones de células CD14 basadas en antígenos de superficie celular |
| MHC Clase II DQ DR Anticuerpo polimórfico | Bio-Rad | MCA2228F | ratón anti-ovejas MHC Clase II DQ DR Polimórfico:FITC, clon 49.1, isotipo IgG2a, reactivo cruzado con bovino |
| Tubo de microcentrífuga | Sigma Aldrich | HS4325 | 1,5 mL, fondo cónico, graduado, tubo estéril |
| Microsoft Power Point | Microsoft-Las | ilustraciones gráficas del diseño experimental | |
| Ratón IgG1 Control negativo:FITC para CD14, CD40 Anticuerpo | Bio-Rad | MCA928F | Control de isotipo CD14 y CD40 anticuerpo monoclonal |
| Control negativo de IgG1 en ratón:PE para el anticuerpo CD86 | Bio-Rad | MCA928PE | control de isotipo anticuerpo monoclonal CD86 |
| Control negativo de IgG1 en ratón: RPE para el anticuerpo CD25 | Bio-Rad | MCA928PE | control de isotipo anticuerpo monoclonal CD25 |
| Control negativo de IgG2a en ratones:FITC para el anticuerpo MHC de clase II | Bio-Rad | MCA929F | control del isotipo para el anticuerpo monoclonal de clase II del MHC |
| Nobivac Rabia | MSD Salud Animal, UK-1 | y micro; L/mL de vacuna inactivada cultivada con células que contiene > cepa del virus de la rabia de 2 UI/ml | |
| Sellos ópticos | Bi0-Rad | TCS0803 | tubo plano de PCR de 0,2 mL Tiras de 8 tapones, óptico, ultratransparente, compatible con máquina de qPCR |
| Penicilina-estreptomicina | Gibco, Thermo Fisher | 15140122 | 100 mL |
| tampón de fosfato solución salina (PBS) | Gibco, Thermo Fisher | 10010023 | pH 7,4, concentración |
| 1xPrisma - Software GraphPad 5 | Dotmatics-Software | estadístico | |
| Anticuerpo antihumano Ki-67 purificado | Biolegend, EE. UU. | 350501 | Anticuerpo monoclonal, reactivo cruzado con vaca, clon Ki-67 |
| Ratón purificado IgG1 k Isotipo Ctrl Anticuerpo | Biolegend | 400101 | Control de isotipo para el anticuerpo monoclonal Ki-67 |
| READIDROP Yoduro de propidio | BD Bio Sciences | 1351101 | Marcador de células vivas/muertas utilizado para citometría de flujo, colorante reactivo a aminas |
| Proteína IL-2 humana recombinante | R& Sistema D, EE. UU. | 202-IL-010/CF | Interleucina-2, 20 ng/ml |
| RNeasy Mini Kit | Qiagen | 74106 | Kit uso para la extracción de ARN total; Tampón RLT = tampón de lisis; Tampón RW1 = tampón de lavado estricto que contiene guanidina; Tampón RDD = Tampón DNasa; Tampón RPE = tampón de lavado suave; RNaseOUT = Inhibidor de la RNasa. |
| RPMI 1640 Medium | Sigma Aldrich | R8758 | Medios de cultivo celular con L-glutamina y bicarbonato de sodio |
| SMART-servier medical art | Les Laboratories Servier-Licensed | under a creative commons attribution 3.0 unported license | |
| SsoAdvanced Universal SYBR Green Supermix | Bio-Rad | 172-5270 | 2x qPCR mix conatins dNTPs, Ss07d fusion polymeras, MgCl2, SYBR Green I supermix = supermix, colorantes de normalización ROX. |
| Sistema de síntesis de primera cadena SuperScript III | Invitrogen, Thermo | Fisher 18080051 Kit para síntesis de ADNc | |
| Placa de prueba de cultivo de tejidos 24 | TPP, Suiza | 92024 | Placa de 24 pocillos, esterilizada por radiación, crecimiento mejorado, tratado, volumen 3,18 mL |
| Solución de azul de tripano | Gibco, Thermo Fisher | 15250061 | 0,4%, 100 mL, colorante para evaluar la viabilidad celular |
| Invitrogen de agua destilada ultrapura sin DNasa/RNasa | , Thermo Fisher | 10977023 | 0.1 y micro; m agua destilada filtrada por membrana |
| VACUETTE Tubos de extracción de sangre con heparina Los tubos de extracción de sangre con heparina | Thermo Fisher Scientific | 15206067 | VACUETTE tienen una parte superior verde y contienen heparina de litio, sodio o amonio secada por pulverización en las paredes internas y se utilizan en química clínica, inmunología y serología. El anticoagulante heparina activa la antitrombina, que bloquea la cascada de coagulación y, por lo tanto, produce una muestra de sangre o plasma completo. |
| Water | Sigma Aldrich | W3500-1L | Filtrado estéril, bioreactivo apto para el cultivo celular |
Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.
Solicitar permiso para reutilizar el texto o las figuras de este artículo de JoVE
Solicitar permiso