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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Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology.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
Qui descriviamo un metodo per la sovraespressione retrovirale e il trasferimento adottivo di cellule murine B-1a per esaminare la migrazione e la localizzazione delle cellule B-1a in vivo. Questo protocollo può essere esteso per diversi saggi funzionali a valle, tra cui la quantificazione della localizzazione cellulare B-1a del donatore o l'analisi dei fattori seminati derivati dalla cellula donatrice durante il trasferimento post-adozione.
Poiché la funzione cellulare è influenzata da fattori specifici della nicchia nel microambiente cellulare, i metodi per sezionare la localizzazione e la migrazione delle cellule possono fornire ulteriori informazioni sulla funzione cellulare. Le cellule B-1a sono un sottoinsieme di cellule B univoco nei topi che producono anticorpi IgM naturali protettivi contro gli epitopi specifici dell'ossidazione che sorgono durante la salute e la malattia. La produzione di IgM a cellule B-1a varia a seconda della posizione delle cellule B-1a, e quindi diventa utile da un punto di vista terapeutico indirizzare la localizzazione B-1a a nicchie a sostegno della produzione di anticorpi ad alta. Qui descriviamo un metodo per indirizzare la migrazione delle cellule B-1a al midollo osseo per sovraespressione retrovirale del recettore chemiochina C-X-C 4 (CXCR4). L'induzione genica nelle cellule murine B primarie può essere difficile e in genere produce basse efficienze di trasfezione del 10-20% a seconda della tecnica. Qui dimostriamo che la trasduzione retrovirale delle cellule murine B-1a primarie si traduce in un'efficienza di trasduzione del 30-40%. Questo metodo utilizza il trasferimento di cellule adottive di cellule B-1a trasdotte in topi destinatari carenti di cellule B in modo che sia possibile visualizzare la migrazione e la localizzazione delle cellule B-1a del donatore B-1a. Questo protocollo può essere modificato per altri costrutti retrovirali e può essere utilizzato in diversi saggi funzionali di trasferimento post-adozione, compresa l'analisi della cellula donor o della funzione della cellula ospite, o l'analisi di fattori solubili secreti dopo il trasferimento di cellule B-1a. L'uso di distinti topi donatori e riceventi differenziati da allotipi CD45.1 e CD45.2 e la presenza di un reporter GFP all'interno del plasmide retrovirale potrebbero anche consentire il rilevamento di cellule donatrici in altri modelli murini immunosufficienti contenenti popolazioni di cellule B endogene.
Recenti studi hanno dimostrato una notevole cellula immunitaria, e in particolare cellule B, fenotipica e eterogeneità funzionale a seconda della localizzazione cellulare1,2,3,4,5. Le cellule B-1a sono una di queste popolazioni con capacità eterogenea di produrre anticorpi IgM protettivi; Le cellule del midollo osseo B-1a secernono IgM in modo costitutivo e contribuiscono in modo significativo al plasma IgM titers6, mentre le cellule peritoneali B-1a hanno una secrezione IgM di basso livello all'omeostasi e possono invece essere attivate attraverso il recettore innato del toll-like (TLR) o la segnalazione di citokine mediata a proliferare rapidamente, migrare, e secernere IgM7,8,9,10. Gli anticorpi IgM delle cellule B-1a riconoscono gli epitopi specifici dell'ossidazione (OSE) presenti su patogeni, cellule apoptotiche e LDL ossidati, e il legame IgM all'OSE possono prevenire la segnalazione a valle in malattie come l'aterosclerosi infiammatoria11. Pertanto, le strategie per aumentare la produzione di IgM attraverso l'aumento della migrazione cellulare B-1a peritoneale a siti come il midollo osseo possono essere terapeuticamente utili. Tuttavia, è importante che tali strategie siano mirate e specifiche del tipo di cellula, poiché gli effetti off-target possono avere un impatto negativo sulla funzione o sulla salute del sistema immunitario.
Qui descriviamo un metodo per la sovraespressione mirata e a lungo termine di CXCR4 nelle cellule primarie murine B-1a e il successivo trasferimento adottivo per visualizzare la migrazione delle cellule e la produzione funzionale di anticorpi IgM (Figura 1). La manipolazione genetica delle cellule B primarie è limitata da basse efficienze di trasfezione rispetto alla trasfezione di linee cellulari trasformate. Tuttavia, poiché le linee cellulari trasformate possono deviare significativamente dalle cellule primarie12,13, è probabile che l'uso di cellule primarie fornisca risultati più strettamente allineati alla fisiologia normale. Sono state descritte diverse tecniche per il trasferimento genico nelle cellule primarie del murino B, tra cui trasduzione retrovirale, trasduzione adenovirale, lipofezione o trasfezione basata sull'elettroporazione, che hanno diversi livelli di efficienza, transitorietà e impatto sulla salute cellulare13,14,15. Il seguente metodo ha utilizzato la trasduzione retrovirale in quanto ha prodotto un'adeguata efficienza di trasferimento genico di >30%, con un impatto minimo sulla vitalità cellulare. Il retrovirus espresso CXCR4 è stato generato utilizzando il costrutto retrovirale descritto in precedenza per il virus della cellula staminale murine, l'ingresso interno del sito-proteina fluorescente verde (MSCV-IRES-GFP; MigR1)16, in cui il gene CXCR4 del topo era sub-clonato4. Le particelle retrovirali MigR1 (control(Ctl)-GFP) e CXCR4-GFP sono state generate utilizzando la trasfezione di fosfato di calcio, come descritto nei protocolli pubblicati in precedenza4,14.
Le cellule B-1a trasdotte con successo sono state poi trasferite per via endovenosa nei topi Rag1-/-mitragliati carenti di linfocite. Sia i topi donatori che quelli riceventi contenevano inoltre l'eliminazione del gene dell'apolipoproteina E (ApoE), che si traduce in un aumento dell'accumulo di OSE e dell'aterosclerosi, fornendo così un modello per l'attivazione cellulare B-1 in vivo e la produzione di IgM. Inoltre, i topi donatori e ricittori differivano nell'allotipo CD45; Le cellule del donatore B-1 provenivano datopi CD45.1 e sono stati trasferiti neidestinatari Rag1-/- CD45.2. Ciò ha permesso la differenziazione del donatore CD45.1 dalle cellule CD45.2 B del ricevente dopo il trasferimento senza la necessità di macchiare ulteriormente i marcatori di cellule B durante l'analisi della citometria di flusso. I risultati forniti qui dimostrano che la sovraespressione mirata di CXCR4 sulle cellule B-1a si associa alla maggiore capacità delle cellule B-1a di migrare verso il midollo osseo, che associa a un aumento del plasma anti-OSE IgM. Forniamo inoltre un metodo per l'arricchimento delle cellule B-1 peritoneali attraverso la selezione negativa e dimostriamo il requisito dell'attivazione delle cellule B-1 per una trasduzione efficiente. Questo metodo può essere adattato per altri costrutti retrovirali per studiare l'effetto della sovraespressione proteica sulla migrazione, sul fenotipo o sulla funzione delle cellule B-1a. Inoltre, l'uso della distinzione di allotipo CD45.1 rispetto a CD45.2 potrebbe teoricamente consentire il trasferimento in altri modelli murini immunosufficienti contenenti cellule B endogene.
Tutti i protocolli animali sono stati approvati dall'Animal Care and Use Committee dell'Università della Virginia.
1. Separazione magnetica e arricchimento delle cellule B-1 peritoneali
2. Stimolazione cellulare B-1 peritoneale
3. Trasduzione retrovirale delle cellule B peritoneali
4. Smistamento cellulare di cellule B-1a trasdotte
5. Trasferimento adottivo
6. Quantificazione delle cellule donatrici e del plasma IgM
Una panoramica del protocollo è data figura 1. La figura 2 mostra l'arricchimento delle cellule B-1a peritoneali dopo l'esaurimento magnetico di altri tipi di cellule peritoneali. Le cellule singlet vive nella frazione post-deplezione hanno una percentuale maggiore di cellule B CD19 e B rispetto a F4/80- macrofagi, mancano di cellule CD5hi CD19- T e contengono una frequenza maggiore di cellule Cd19 - CD5medie B-1a rispetto alla frazione di pre-esaurimento.+ Nella figura 3 viene illustrato il requisito dell'attivazione delle cellule B per una corretta trasduzione retrovirale delle cellule B e un aumento dipendente dalla dose della frequenza dei sottoinsiemi di cellule GFP B trasdotte con successo con l'aumento del virus MOI mediante retrovirus Ctl-GFP. La Tabella 2 mostra una maggiore efficienza di trasduzione utilizzando 96 piastre ben rotonde rispetto a piastre da 24 o 6 pozze. La figura 4 mostra la sovraespressione CXCR4 riuscita (>40%) sulle cellule B-1 e ha aumentato la migrazione delle cellule B-1 verso CXCL12 in vitro dopo la trasduzione con il retrovirus CXCR4-GFP, senza un impatto significativo sulla vitalità delle cellule B. Nella figura 5 viene visualizzata la strategia di gating per l'ordinamento delle celle live, singlet, CD19 CD23- IgM CD5 B-1a da una condizione non trasdotta (GFP-) o le due condizioni trasdotte (GFP). Si noti che le cellule B-2 CD23 non sono presenti in questi campioni a causa di un precedente esaurimento magnetico. Le cellule live, singlet, CD23- IgM CD5- B-1b trasdotte possono anche essere ordinate utilizzando questa strategia di gating. La figura 6 mostra le cellule donatrici CD45.1 e la sovraespressione CXCR4 sostenuta sulle cellule donatrici recuperate dal midollo osseo e dalla milza di topi ricasilo CD45.2 17 settimane di trasferimento post-cellula. La tabella 3 mostra un'associazione positiva tra l'espressione CXCR4 e la localizzazione delle cellule donatorie al midollo osseo, ma non la milza. La tabella 4 mostra un'associazione positiva tra il numero di cellule del donatore nel midollo osseo e la quantità plasmatica di anti-MDA-LDL IgM.

Figura 1: Schema della progettazione sperimentale per la trasduzione retrovirale e il trasferimento adottivo. Le cellule peritoneali isolate dai topi allotipi CD45.1 sono arricchite per le cellule B-1 attraverso l'esaurimento magnetico utilizzando anticorpi biotinylati e microsfere antibiotiche. Le cellule B-1 peritoneali arricchite vengono attivate per stimolare la proliferazione cellulare con l'agonista TLR9 Cpoligodeoxynucleotide. Le cellule attivate vengono traduci con particelle retrovirali Ctl-GFP o CXCR4-GFP. Le cellule B-1a trasdotte con successo vengono ordinate utilizzando FACS e trasferite adottivamente nei topi ospiti allotipi CD45.2. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 2: Arricchimento per le cellule B-1 peritoneali. Grafici di citometria di flusso rappresentativi di cellule peritoneali pre-arricchimento magnetico (in alto) e arricchimento post-magnetico (in basso) per le cellule CD19 e B. Le cellule CD19 E F4/80 sono cellule B, le cellule CD19- F4/80 sono macrofagi, le cellulemedie CD5 CD5 sono cellule B-1a e le cellulehi CD19- CD5 sono cellule T. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 3: La trasduzione retrovirale richiede l'attivazione delle cellule B. Le cellule Peritoneal B sono state trasdotte con il retrovirus Ctl-GFP a 5:1, 10:1 o 25:1 MOI o sinistra non trasdotta in presenza o assenza di CpG ODN1668, agonista del TLR9. La frequenza delle cellule GFP B2, B1, B-1a o B-1b è stata quantificata dalla citometria di flusso 18 h dopo la trasduzione. Le barre di errore rappresentano la media - SEM. Si prega di fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 4: Conferma della sovraespressione CXCR4 e aumento della migrazione B-1a in vitro. Le cellule B peritoneali provenienti da topi ApoE-/- con carenza di cellule B specifiche di CXCR4 sono state isolate e tradusse con retrovirus Ctl-GFP o CXCR4-GFP, o coltivate senza trasduzione. (a) Grafici di flusso rappresentativi dell'espressione CXCR4 e GFP su cellule B-1 da condizioni non trasdotte (in alto a sinistra), Ctl-GFP trasdotte (in basso a sinistra) o transdotte CXCR4-GFP (in basso a destra). FMO-CXCR4 (in alto a destra) utilizzato per impostare il cancello positivo CXCR4. (b) Quantificazione delle IFM di CXCR4 su cellule B-1 di GFP a partire da condizioni non trasdotte (n - 1), Ctl-GFP trasdotte (n ) o Transdotted CXCR4-GFP (n - 2). (c) Frequenza delle cellule B-1 non trasdotte (n - 1), Ctl-GFP trasdotte (n - 2) o CXCR4-GFP trasdotte (n - 2) che migravano verso CXCL12 come percentuale del numero totale di cellule B-1 caricate nel transwell. (d) Strategia rappresentativa per la quantificazione delle cellule vitali all'interno della popolazione di cellule B trasdotta con successo (CD19-GFP). (e) Frequenza delle cellule B vive dopo la trasduzione con Ctl-GFP (n ) o retrovirus CXCR4-GFP (n ) . Le barre di errore rappresentano la media : SEM. Questa cifra è stata modificata dalla nostra precedente pubblicazione4. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 5: Strategia di Gating per l'ordinamento di cellule B-1a transdotte. Grafici di citometria di flusso rappresentativi per l'ordinamento delle celle GFP o GFP-B-1a da un campione non trasposto (in alto), un campione transdotto Ctl-GFP (al centro) e un campione transdotta CXCR4-GFP (in basso). Cellule B-1a definite come cellule live, singlet, CD23- CD23 - IgM CD5. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 6: Quantificazione delle cellule del donatore trasferite. Grafici di citometria a flusso rappresentativi che visualizzano le celle donatrici CD45.1 e CD45.2- da un controllo PBS (superiore), un recipiente di celle Ctl-GFP B-1a (al centro) e un destinatario di celle CXCR4-GFP B-1a (in basso) e l'analisi successiva dell'espressione CXCR4 sulle cellule del donatore nel midollo osseo(un)o come una milza (b). Quantificazione dell'espressione CXCR4 (intensità media a fluorescenza, MFI) sulle cellule donatrici dal midollo osseo (c) o dalla milza (d). Quantificazione del numero di cellule donatrici recuperate nel midollo osseo (e) o nella milzadeidestinatari. P < 0,05 o P < 0,01 dal test Mann-Whitney. Le barre di errore rappresentano la media : SEM. Questa cifra è stata modificata dalla nostra precedente pubblicazione4. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
| Passaggio del protocollo | Anticorpo | Concentrazione finale |
| Passaggio 1.8 | Ter119 biotina | 1 llà per 100 l volume finale |
| Biotina CD3e | 1 llà per 100 l volume finale | |
| Biotina Gr-1 | 1 llà per 100 l volume finale | |
| Biotina CD23 | 1 llà per 100 l volume finale | |
| Biotina NK1.1 | 1 llà per 100 l volume finale | |
| Biotina F4/80 | 2,5 l per 100: volume finale | |
| Anticorpo | Concentrazione finale | |
| Fase 4.5 | CD5 PE | 1 llà per 100 l volume finale |
| IgM PECF594 | 1 llà per 100 l volume finale | |
| CD23 PECy7 | 1 llà per 100 l volume finale | |
| B220 APC | 1 llà per 100 l volume finale | |
| CD19 APCef780 | 1 llà per 100 l volume finale | |
| Anticorpo | Concentrazione finale | |
| Passo 6.1 | CD45.1 Cicosa PerCP5.5 | 1 llà per 100 l volume finale |
| CD45.2 BV421 | 1 llà per 100 l volume finale | |
| CXCR4 APC | 2,5 l per 100: volume finale |
Tabella 1: Anticorpi e le loro concentrazioni finali utilizzate nel protocollo.
| Condizione | %GFP di popolazione totale | %GFP di celle CD19 e B |
| Piastra rotonda-fondo 96 pozzetto | 30.9% | 52.7% |
| Piastra 24-well | 8.4% | 21.2% |
| Piastra a 6 benessere | 16.2% | 27.3% |
Tabella 2: Ottimizzazione della piastra. La frequenza delle cellule totali di GFP o delle cellule GFP CD19 B dopo la trasduzione di 6 x 106 cellule B-1 arricchite in una piastra a fondo rotondo di 96 pozzetti (40 pozzi a 150,00 0 cellule per pozzo), una piastra di 24 pozzetti (6 pozzi a 1 x 106 cellule per pozzo), o una piastra 6-po (3 pozzi a 2 x 106 cellule per pozzo) a un MOI 20:1 con retrovirus Ctl-GFP.
| Variabile | MFI di CXCR4 su cellule B-1a del donatore | |
| R-valore | valore p | |
| N. di cellule del donatore B-1a nel midollo osseo | 0.71 | *0.014 |
| N. di cellule B-1a del donatore nella milza | 0.43 | 0.18 |
Tabella 3: Associazione tra espressione CXCR4 sulle cellule donatrici e localizzazione delle cellule donatrici. L'intensità media di fluorescenza (MFI) di CXCR4 sulle cellule del donatore B-1a è correlata al numero di cellule B-1a del donatore nel midollo osseo o nella milza di Rag1-/- ApoE-/- i topi riceventi 17 settimane dopo il trasferimento post-adozione. Dati presentati come coefficiente di correlazione (r) e significatività statistica (p). Questa tabella è stata modificata dalla nostra precedente pubblicazione4.
| Variabile | N. di cellule donatrici nel midollo osseo | |
| R-valore | valore p | |
| Plasma anti-MDA-LDL IgM | 0.67 | *0.028 |
| Plasma E06/T15 IgM | 0.56 | 0.076 |
| IgM al plasma 1,3 dextran | 0.29 | 0.39 |
Tabella 4: Associazione tra localizzazione delle cellule donatorie e quantità di plasma IgM. Il numero di cellule del donatore B-1a nel midollo osseo di Rag1-/- ApoE-/- topi riceventi 17 settimane di trasferimento post-adozione correlato con la quantità circolante di anti-MDA-LDL IgM, E06/T15 IgM, o anti-1,3-dextran IgM. Dati presentati come coefficiente di correlazione (r) e significatività statistica (p). Questa tabella è stata modificata dalla nostra precedente pubblicazione4.
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Qui descriviamo un metodo per la sovraespressione retrovirale e il trasferimento adottivo di cellule murine B-1a per esaminare la migrazione e la localizzazione delle cellule B-1a in vivo. Questo protocollo può essere esteso per diversi saggi funzionali a valle, tra cui la quantificazione della localizzazione cellulare B-1a del donatore o l'analisi dei fattori seminati derivati dalla cellula donatrice durante il trasferimento post-adozione.
Questo lavoro è stato supportato da 1R01 HL107490, 1R01 HL136098, Project 3 di P01 HL055798, P01 HL136275-01 (C.A. McNamara) e R01GM100776 (T.P. Bender). A. Upadhye è stato supportato dalla borsa di studio pre-dottorato dell'American Heart Association 16PRE30300002 e 5T32AI007496-20. Ringraziamo Joanne Lannigan, Mike Solga e Claude Chew dell'University of Virginia Flow Cytometry Core per la loro eccellente assistenza tecnica.
| Tappi filtro da 70 micron | Microsfere anti-biotina Falcon | 352235 | |
| Miltenyi Biotec | 130-090-485 | ||
| anti-CD16/CD32, o blocco Fc | Life Technologies | MFCR00 | |
| B220 APC | eBioscience | 17-0452-83 | Clone: RA3-6B2 |
| Beta-mercaptoetanolo | Gibco | 21985-023 | |
| CD19 APCef780 | eBioscience | 47-0193-82 | Clone: eBio1D3 |
| CD23 biotina | eBioscience | 13-0232-81 | Clone: B3B4 |
| CD23 PECy7 | eBioscience | 25-0232-82 | Clone: B3B4 |
| CD3e biotina | eBioscience | 13-0033-85 | Clone: eBio500A2 |
| CD45.1 ApoE-/- topi | N/A | N/A | Allevati in casa |
| CD45.1 PerCP-Cy5.5 | BD Biosciences | 560580 | Clone: A20 |
| CD45.2 BV421 | BD Biosciences | 562895 | Clone: 104 |
| CD45.2 Rag1-/- ApoE-/- topi | N/A | N/A | Allevati in casa |
| CD5 PE | eBioscience | 12-0051-83 | Clone: 53-7.3 |
| Ctl-GFP retrovirus | N/A | N/A | Generato in casa utilizzando il plasmide retrovirale MigR1 che esprime GFP fornito dal Dr. T.P. Bender |
| CXCR4 APC | eBioscience | 17-9991-82 | Clone: 2B11 |
| CXCR4-GFP retrovirus | N/A | N/A | Generato internamente clonando il topo CXCR4 in MigR1 plasmide retrovirale |
| F4/80 biotina | Life Technologies | MF48015 | Clone: BM8 |
| Flowjo Software v. 9.9.6 | Treestar Inc. | Licenza richiesta | |
| Gentamicina | Gibco | 15710-064 | |
| Biotina Gr-1 | eBioscience | 13-5931-82 | Clone: RB6-8C5 |
| siero bovino fetale inattivato termicamente | Gibco | 16000-044 | |
| HEPES | Gibco | 15630-080 | |
| IgM PECF594 | BD Biosciences | 562565 | Clone: R6-60.2 |
| Siringhe da insulina | BD Biosciences | 329461 | |
| Isoflurano | Henry Schein Salute degli animali | 029405 | |
| Vivo/Morto Giallo Life | Technologies | L34968 | |
| Colonne LS | Miltenyi Biotec | 130-042-401 | |
| NK1.1 biotina | BD Biosciences | 553163 | Clone: PK136 |
| Aminoacidi non essenziali | Gibco | 11140-050 | |
| ODN 1668 | InvivoGen | tlrl-1668 | |
| PBS | Gibco | 14190-144 | |
| RPMI-1640 | Gibco | 11875-093 | |
| Piruvato di sodio | Gibco | 11360-070 | |
| Ter119 biotina | eBioscience | 13-5921-82 | Clone: Ter119 |