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La microscopía de alto rendimiento en tiempo real, en combinación con un tinte de ADN impermeable, permite estudiar la cinética, las características y las vías subyacentes de NETosis y permite la evaluación de posibles inhibidores de la liberación de NET. Con este enfoque, los NET se definieron como estructuras positivas para el colorante de ADN con un área superficial significativamente mayor en comparación con el área superficial de los neutrófilos sanos (Figura 1A), lo que indica que la cromatina ha sido expulsada al ambiente extracelular18. El análisis basado en el área de superficie nos permitió distinguir entre NET y neutrófilos activados con integridad de la membrana plasmática comprometida, mostrando una tinción brillante de ADN intracelular (Figura 1A).
El ionóforo de calcio (A23187) y el PMA se utilizan habitualmente para inducir NETosis in vitro. A pesar de ser estímulos no fisiológicos, son valiosos porque activan distintas vías de NETosis y aseguran una inducción consistente de NETosis con baja variabilidad entre donantes. A23187 desencadena la entrada de calcio, lo que conduce a la activación de PAD4 y la liberación de NETs ricos en histonas citrulinadas, mientras que PMA activa el complejo NADPH oxidasa, lo que resulta en la producción de especies reactivas de oxígeno (ROS) y la posterior liberación de NETs con bajos niveles de histonas citrulinadas 5,16,21. La velocidad y la magnitud de la respuesta de NETosis dependen de la concentración de cada estímulo (Figura 1B,C), con A23187 induciendo NETosis más rápida y PMA dando como resultado una mayor proporción de neutrófilos liberando NET (Figura 1D-F). Los NET resultantes de la estimulación de A23187 (Figura 1D; flecha roja) se distinguieron de los NET inducidos por PMA (Figura 1D; flecha amarilla) por ser más difusos más allá de la membrana plasmática de los neutrófilos, mientras que los NET inducidos por PMA permanecieron más adyacentes a la membrana plasmática de los neutrófilos. Además, la estimulación de A23187 dio lugar a neutrófilos permeables y no reticulantes con colorante de ADN (Figura 1D; flecha azul), que no expulsaron su ADN al espacio extracelular. La detección de neutrófilos permeables no neting con colorante de ADN positivo dependió de la concentración de A23187 (Figura 1G) y estuvo casi ausente independientemente de la concentración de PMA utilizada para estimular la NETosis (Figura 1D, H). Además de utilizar los estímulos no fisiológicos de NETosis A23187 y PMA, este ensayo también es adecuado para estudiar los desencadenantes de NETosis relevantes para la enfermedad. Por ejemplo, los neutrófilos activados con inmunocomplejos solubles (sIC) o cristales presentes en la enfermedad por disposición de pirofosfato de calcio (CPPD) mostraron un aumento significativo de la liberación de NET en comparación con ningún estímulo. Se observó una tendencia hacia niveles elevados de NET cuando los neutrófilos se activaron con complejos inmunes recubiertos (cIC), fMLP y cristales de urato monosódico (MSU) (Figura 1I); Sin embargo, para estos estímulos, observamos una variación considerable de un donante a otro.
La inhibición farmacológica de la vía NETosis y de las enzimas asociadas a NETosis ha demostrado que las terapias dirigidas a NETosis podrían ser tratamientos eficaces para enfermedades en las que la acumulación de NET impulsa significativamente la patología 14,17,22,23,24. Este ensayo NET de microscopía en tiempo real es un enfoque fácil, fiable y reproducible para estudiar los antagonistas de NETosis de forma eficaz. Para ejemplificar esto, hemos utilizado un anticuerpo monoclonal humanizado de primera clase, CIT-013, que se dirige a las histonas citrulinadas H2A y H4 con alta afinidad15,16. A23187 activa la vía NETosis, lo que da lugar a NETs que contienen histonas citrulinadas que posteriormente son objetivo de CIT-013 para realizar su función inhibidora de NETosis16. De hecho, la liberación de NET en respuesta a A23187 fue completamente inhibida por CIT-013 (Figura 2A y Video Suplementario 1), con un IC50 de 4,6 nM (Figura 2B). La capacidad inhibidora de NETosis de CIT-013 es única, ya que otros anticuerpos comerciales dirigidos a diferentes histonas (no) citrulinadas no fueron capaces de inhibir la liberación de NET (Figura 2C).
Anteriormente, hemos demostrado que una molécula precursora muy similar de CIT-013 (que difiere dos aminoácidos pero se une a epítopos similares con igual afinidad) bloquea la NETosis en respuesta a estímulos fisiológicos como las plaquetas activadas, el líquido sinovial de la gota y el líquido sinovial de la AR17. Aquí, mostramos que la liberación de NET inducida por sIC puede ser inhibida por CIT-013 (Figura 2D). La relevancia terapéutica de la inhibición de la NETosis inducida por este estímulo es resaltada por el LES, la AR y otras enfermedades autoinmunes, donde los autoanticuerpos en el suero o en el líquido sinovial apoyan la formación de CI, que desencadena la NETosis25,26.
En conjunto, estos datos demuestran que este enfoque de microscopía de alto rendimiento en tiempo real es adecuado para estudiar la cinética y las características de la liberación de NET y permite el estudio de los inhibidores de NETosis. Aunque este método ha sido optimizado para el uso de neutrófilos humanos, con modificaciones también podría ser adecuado para estudiar neutrófilos de otras especies. Los datos generados con este ensayo son una piedra angular de la justificación de CIT-013 como una terapia potente y eficaz para las enfermedades impulsadas por NET.

Figura 1: Microscopía de alto rendimiento en tiempo real para el estudio de la liberación de NET. Los neutrófilos aislados de la sangre de voluntarios sanos se estimularon con A23187 o PMA para desencadenar la vía NETosis. La liberación de NET se visualizó con microscopía de alto rendimiento en tiempo real utilizando un colorante de ADN impermeable a la membrana plasmática y se cuantificó en función del área de superficie con el software del sistema de análisis de microscopía de células vivas. (A) Análisis de la superficie de neutrófilos sanos no estimulados (gris), NET extracelulares y neutrófilos permeables no rederos con tinción de ADN intracelular (verde). (B,C) Cuantificación de la liberación de NET a lo largo del tiempo de neutrófilos estimulados con las concentraciones indicadas de A23187 o PMA (n = 2). (D) Imágenes representativas de la liberación de NET en respuesta a A23187 (flechas rojas) y PMA (flechas amarillas) en diferentes puntos de tiempo. Los ejemplos de neutrófilos permeables que no forman redes se indican con flechas azules. (E) Cuantificación de la liberación neta a lo largo del tiempo presentada como un porcentaje de la confluencia neta (n = 5). Las estadísticas se realizaron en t = 240 min. (F) Cuantificación de la liberación neta a lo largo del tiempo presentada como un porcentaje de neutrófilos en red (n = 2). (G, H) Cuantificación de neutrófilos permeables no rederos a lo largo del tiempo a partir de neutrófilos que han sido estimulados con las concentraciones indicadas de A23187 o PMA (n = 2). (I) Cuantificación de la liberación neta a t = 240 min inducida por inmunocomplejos solubles (sIC), IC recubiertos (cIC), fMLP, cristales de urato monosódico (MSU) y cristales presentes en la enfermedad por disposición al pirofosfato de calcio (CPPD) (n = 8-28). Los resultados se presentan como media ± error estándar de la media. **P < 0.01 y ****P < 0.0001, ANOVA de un factor de medidas repetidas con la prueba de comparaciones múltiples de Dunn (B), prueba de Kruskal-Wallis con la prueba de comparaciones múltiples de Dunn (I). Los paneles A-F han sido modificados con permiso de van der Linden et al.16. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 2: CIT-013 inhibe la liberación de NET. (A) Cuantificación de la liberación NET inducida por A23187 a t = 240 min en ausencia (No Ab) o presencia de CIT-013 o anticuerpo de control de isotipo (cIgG). (B) Inhibición dependiente de la dosis de la liberación de NET inducida por A23187 con CIT-013 a t = 240 min (n = 3). Los datos se normalizaron a cIgG (establecido como 100% de liberación neta). (C) Cuantificación de la liberación neta inducida por A23187 a t = 240 min en presencia de concentraciones indicadas de CIT-013, anticuerpo antihistona H4, anticuerpo antihistona H3 anticitrulinado #1 o anticuerpo antihistona H3 citrulinado #2 (n = 6). (D) Cuantificación de la liberación neta a t = 240 min inducida por inmunocomplejos solubles (ICs) en presencia de CIT-013 o cIgG. Los resultados se presentan como media ± error estándar de la media. P < 0.0001, ANOVA de un factor de medidas repetidas con comparaciones múltiples de Tukey (A) o prueba de rango con signo de pares emparejados de Wilcoxon de dos colas (D). Los paneles A, B y D han sido modificados con permiso de van der Linden et al.16. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
| Placa de 96 pocillos #1 | Placa de 96 pocillos #2 |
| Volumen 0,001% de solución de poli-L-lisina por pocillo | 50 μL | 100 μL |
| Volumen de suspensión de neutrófilos por pocillo | 50 μL | 87,5 μL |
| Número de neutrófilos por pocillo | 2 x 104 celdas | 3.5 x 104 celdas |
| Volumen 4x concentrado (= 80 nM) de colorante de ADN en tampón de ensayo NET por pocillo | 50 μL | 87,5 μL |
| Volumen 4 veces concentrado de estímulos NETosis en tampón de ensayo NET por pocillo | 50 μL | 87,5 μL |
| Volumen 4 veces concentrado de antagonistas de NETosis en tampón de ensayo NET por pocillo | 50 μL | 87,5 μL |
Tabla 1: Volúmenes y números de celdas optimizados para diferentes placas de imágenes de 96 pocillos.
| Solución de trabajo de concentración (4x concentrado) | Concentración final |
| Ionóforo de calcio (A23187) | 50 μM | 12,5 μM |
| PMA | 16 nM | 4 nM |
| fMLP | 4 μM | 1 μM |
| Cristales de urato monosódico (MSU) | 400 μg/mL | 100 μg/mL |
| Cristales de enfermedad por disposición de pirofosfato de calcio (CPPD) | 400 μg/mL | 100 μg/mL |
| Complejos inmunes solubles (sIC) | 1. Añadir 5 μg/mL de albúmina sérica humana (HSA) en DPBS a 282,5 μg/mL de anticuerpo policlonal anti-HSA de conejo en DPBS. |
| 2. Incubar durante al menos 90 min a 37 °C. |
| 3. Homogeneizar por vórtice y agregar 50 μL de solución de sIC a los pozos correspondientes. |
| Complejos inmunitarios recubiertos (cIC) | 1. Agregue 10 μg/mL de HSA en DPBS en los pocillos correspondientes de la placa de 96 pocillos. |
| 2. Incubar durante la noche a 4 °C. |
| 3. Lave los pocillos 3 veces con 200 μL 0.05% Tween-20 en DPBS (denominado PBS/0.05%Tween en adelante). |
| 4. Bloquear los pocillos con 200 μL 1% (p/v) de albúmina sérica bovina en PBS/0,05% Tween (en adelante, tampón de bloqueo). |
| 5. Incubar durante 120 min a temperatura ambiente y agitar suavemente (400 rpm). |
| 6. Lavar los pocillos 3 veces con 200 μL PBS/0,05% Tween. |
| 7. Añadir 50 μL de anticuerpo policlonal anti-HSA de conejo en tampón de bloqueo a los pocillos correspondientes. |
| 8. Incubar durante 60 min a temperatura ambiente y agitación suave (400 rpm). |
| 9. Lave los pocillos 3 veces con 200 μL PBS/0.05% Tween. |
| 10. Finalmente, lave los pocillos 3 veces con 200 μL DPBS. Los pozos ya están listos para el paso 4.7 del protocolo. |
Tabla 2: Concentraciones recomendadas para los estímulos NETosis.
| Solución de trabajo de concentración (4x concentrado) | Concentración final |
| Anticuerpo lisozima de huevo de gallina (anticuerpo de control; cIgG) | 80 nM | 20 nM |
| CIT-013 | 80 nM | 20 nM |
Tabla 3: Concentraciones recomendadas para el antagonista de NETosis.
Video complementario 1. Los neutrófilos se estimularon con A23187 en presencia de cIgG (izquierda) o CIT-013 (derecha), y la liberación de NET se visualizó a lo largo del tiempo utilizando el colorante de ADN impermeable a la membrana plasmática. La liberación de NET se inhibe en presencia de CIT-013. La película es una superposición de tinte de ADN (verde) y contraste de fase. Este video fue obtenido con permiso de van der Linden et al.16. Haga clic aquí para descargar este video.