$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
La microscopia ad alto rendimento in tempo reale, in combinazione con un colorante di DNA impermeabile, consente di studiare la cinetica, le caratteristiche e le vie sottostanti della NETosi e consente la valutazione di potenziali inibitori del rilascio di NET. Con questo approccio, i NET sono stati definiti come strutture positive per il colorante di DNA con una superficie significativamente più ampia rispetto alla superficie dei neutrofili sani (Figura 1A), indicando che la cromatina è stata espulsa nell'ambiente extracellulare18. L'analisi basata sull'area superficiale ci ha permesso di distinguere tra NET e neutrofili attivati con integrità della membrana plasmatica compromessa, mostrando una brillante colorazione del DNA intracellulare (Figura 1A).
Lo ionoforo di calcio (A23187) e la PMA sono comunemente usati per indurre la NETosi in vitro. Nonostante siano stimoli non fisiologici, sono preziosi perché attivano percorsi distinti di NETosi e garantiscono un'induzione coerente di NETosi con bassa variabilità tra i donatori. A23187 innesca l'afflusso di calcio, portando all'attivazione di PAD4 e al rilascio di NET ricchi di istoni citrullinati, mentre il PMA attiva il complesso NADPH ossidasi, con conseguente produzione di specie reattive dell'ossigeno (ROS) e il successivo rilascio di NET con bassi livelli di istoni citrullinati 5,16,21. La velocità e l'entità della risposta alla NETosi dipendono dalla concentrazione di ciascuno stimolo (Figura 1B, C), con A23187 che induce NETosi più rapida e PMA che determina una percentuale più elevata di neutrofili che rilasciano NET (Figura 1D-F). I NET risultanti dalla stimolazione con A23187 (Figura 1D; freccia rossa) erano distinti dai NET indotti da PMA (Figura 1D; freccia gialla) per essere più diffusi oltre la membrana plasmatica dei neutrofili, mentre i NET indotti da PMA rimanevano più adiacenti alla membrana plasmatica dei neutrofili. Inoltre, la stimolazione di A23187 ha portato a neutrofili DNA positivi al colorante permeabile non-netting (Figura 1D; freccia blu), che non hanno espulso il loro DNA nello spazio extracellulare. La rilevazione di neutrofili permeabili non netting DNA dye-positive dipendeva dalla concentrazione di A23187 (Figura 1G) e quasi assente indipendentemente dalla concentrazione di PMA utilizzata per stimolare la NETosi (Figura 1D, H). Oltre a utilizzare gli stimoli non fisiologici della NETosi A23187 e PMA, questo test è adatto anche per studiare i fattori scatenanti della NETosi rilevanti per la malattia. Ad esempio, i neutrofili attivati con gli immunocomplessi solubili (sIC) o i cristalli presenti nella malattia da disposizione del pirofosfato di calcio (CPPD) hanno mostrato un rilascio di NET significativamente aumentato rispetto all'assenza di stimolo. Una tendenza verso livelli elevati di NET è stata osservata quando i neutrofili sono stati attivati con complessi immunitari rivestiti (cIC), fMLP e cristalli di urato monosodico (MSU) (Figura 1I); Tuttavia, per questi stimoli, abbiamo osservato una notevole variazione da donatore a donatore.
L'inibizione farmacologica della via della NETosis e degli enzimi associati alla NETosi ha dimostrato che le terapie mirate alla NETosi potrebbero essere trattamenti efficaci per le malattie in cui l'accumulo di NET guida significativamente la patologia 14,17,22,23,24. Questo test NET per microscopia in tempo reale è un approccio semplice, affidabile e riproducibile per studiare gli antagonisti della NETosi in modo ad alto rendimento. Per esemplificare ciò, abbiamo utilizzato un anticorpo monoclonale umanizzato di prima classe, CIT-013, che ha come bersaglio gli istoni citrullinati H2A e H4 con elevata affinità15,16. A23187 attiva la via NETosi, dando luogo a NET contenenti istoni citrullinati che vengono successivamente presi di mira da CIT-013 per svolgere la sua funzione inibitoria NETosis16. Infatti, il rilascio NET in risposta ad A23187 è stato completamente inibito da CIT-013 (Figura 2A e Video supplementare 1), con un IC50 di 4,6 nM (Figura 2B). La capacità inibitoria della NETosi di CIT-013 è unica poiché altri anticorpi commerciali che hanno come bersaglio diversi (non) istone citrullinati non sono stati in grado di inibire il rilascio di NET (Figura 2C).
In precedenza, abbiamo dimostrato che una molecola precursore altamente simile di CIT-013 (che differisce da due amminoacidi ma lega epitopi simili con uguale affinità) blocca la NETosi in risposta a stimoli fisiologici come le piastrine attivate, il liquido sinoviale della gotta e il liquido sinoviale dell'artrite reumatoide17. Qui, mostriamo che il rilascio di NET indotto da sIC può essere inibito da CIT-013 (Figura 2D). La rilevanza terapeutica dell'inibizione della NETosi indotta da questo stimolo è evidenziata dal LES, dall'artrite reumatoide e da altre malattie autoimmuni, in cui gli autoanticorpi nel siero o nel liquido sinoviale supportano la formazione di IC, che innesca la NETosi25,26.
Insieme, questi dati dimostrano che questo approccio di microscopia ad alto rendimento in tempo reale è adatto per studiare la cinetica e le caratteristiche del rilascio di NET e consente lo studio degli inibitori di NETosi. Sebbene questo metodo sia stato ottimizzato per l'uso di neutrofili umani, con le modifiche potrebbe essere adatto anche per studiare neutrofili di altre specie. I dati generati con questo test sono una pietra miliare del razionale di CIT-013 come terapia potente ed efficace per le malattie guidate da NET.

Figura 1: Microscopia ad alto rendimento in tempo reale per lo studio del rilascio di NET. I neutrofili isolati dal sangue di volontari sani sono stati stimolati con A23187 o PMA per innescare la via della NETosi. NET è stato visualizzato con la microscopia ad alto rendimento in tempo reale utilizzando un colorante di DNA impermeabile alla membrana plasmatica e quantificato in base all'area superficiale con il software del sistema di analisi al microscopio su cellule vive. (A) Analisi dell'area superficiale di neutrofili sani non stimolati (grigio), NET extracellulari e neutrofili permeabili non netting con colorazione intracellulare del DNA (verde). (B,C) Quantificazione del rilascio di NET nel tempo da neutrofili stimolati con le concentrazioni indicate di A23187 o PMA (n = 2). (D) Immagini rappresentative del rilascio di NET in risposta ad A23187 (frecce rosse) e PMA (frecce gialle) in diversi punti temporali. Esempi di neutrofili permeabili non netting sono indicati con frecce blu. (E) Quantificazione del rilascio di NET nel tempo presentata come percentuale della confluenza NET (n = 5). Le statistiche sono state eseguite su t = 240 min. (F) Quantificazione del rilascio di NET nel tempo presentata come percentuale di neutrofili di compensazione (n = 2). (G, H) Quantificazione dei neutrofili permeabili non netting nel tempo da neutrofili che sono stati stimolati con le concentrazioni indicate di A23187 o PMA (n = 2). (I) Quantificazione del rilascio di NET a t = 240 min indotto da immunocomplessi solubili (sIC), IC rivestiti (cIC), fMLP, cristalli di urato monosodico (MSU) e cristalli presenti nella malattia da disposizione del pirofosfato di calcio (CPPD) (n = 8-28). I risultati sono riportati come media ± errore standard della media. **P < 0,01 e ****P < 0,0001, ANOVA unidirezionale a misure ripetute con il test di confronto multiplo di Dunnett (B), test di Kruskal-Wallis con il test di confronto multiplo di Dunn (I). I pannelli A-F sono stati modificati con il permesso di van der Linden et al.16. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 2: CIT-013 inibisce il rilascio di NET. (A) Quantificazione del rilascio di NET indotto da A23187 a t = 240 min in assenza (No Ab) o presenza di CIT-013 o di anticorpi di controllo isotipo (cIgG). (B) Inibizione dose-dipendente del rilascio di NET indotto da A23187 con CIT-013 a t = 240 min (n = 3). I dati sono stati normalizzati a cIgG (impostato come versione NET al 100%). (C) Quantificazione del rilascio di NET indotto da A23187 a t = 240 min in presenza di concentrazioni indicate di CIT-013, anticorpo anti-istone H4, anticorpo anti-istone H3 #1 o anticorpo H3 anti-istone citrullinato #2 (n = 6). (D) Quantificazione del rilascio di NET a t = 240 min indotto da immunocomplessi solubili (IC) in presenza di CIT-013 o cIgG. I risultati sono riportati come media ± errore standard della media. P < 0,0001, ANOVA unidirezionale a misure ripetute con confronti multipli di Tukey (A) o test di rango con segni a coppie abbinate di Wilcoxon a due code (D). I pannelli A, B e D sono stati modificati con il permesso di van der Linden et al.16. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
| piastra a 96 pozzetti #1 | piastra a 96 pozzetti #2 |
| Volume 0,001% di soluzione di poli-L-lisina per pozzetto | 50 μl | 100 μl |
| Volume di sospensione di neutrofili per pozzetto | 50 μl | 87,5 μl |
| Numero di neutrofili per pozzetto | 2 x 104 celle | 3,5 x 104 celle |
| Volume 4x colorante di DNA concentrato (= 80 nM) nel tampone di saggio NET per pozzetto | 50 μl | 87,5 μl |
| Volume 4 volte gli stimoli NETosis concentrati nel tampone del saggio NET per pozzetto | 50 μl | 87,5 μl |
| Volume 4x antagonisti NETosis concentrati in tampone di saggio NET per pozzetto | 50 μl | 87,5 μl |
Tabella 1: Volumi e numeri di cellule ottimizzati per diverse piastre di imaging a 96 pozzetti.
| Soluzione di lavoro di concentrazione (4x concentrato) | Concentrazione finale |
| Ionoforo di calcio (A23187) | 50 μM | 12,5 μM |
| PMA | 16 nM | 4 nM |
| fMLP | 4 μM | 1 μM |
| Cristalli di urato monosodico (MSU) | 400 μg/mL | 100 μg/mL |
| Cristalli della malattia da disposizione del pirofosfato di calcio (CPPD) | 400 μg/mL | 100 μg/mL |
| Immunocomplessi solubili (sIC) | 1. Aggiungere 5 μg/mL di albumina sierica umana (HSA) in DPBS a 282,5 μg/mL di anticorpo policlonale di coniglio anti-HSA in DPBS. |
| 2. Incubare per almeno 90 minuti a 37 °C. |
| 3. Omogeneizzare mediante vortice e aggiungere 50 μl di soluzione sIC ai pozzetti corrispondenti. |
| Immunocomplessi rivestiti (cIC) | 1. Aggiungere 10 μg/mL di HSA in DPBS nei pozzetti corrispondenti della piastra a 96 pozzetti. |
| 2. Incubare per una notte a 4 °C. |
| 3. Lavare i pozzetti 3 volte con 200 μl di Tween-20 allo 0,05% in DPBS (di seguito PBS/0,05% Tween). |
| 4. Ostruire i pozzetti con 200 μL di albumina sierica bovina all'1% (p/v) in PBS/0,05% Tween (di seguito denominato tampone bloccante). |
| 5. Incubare per 120 minuti a temperatura ambiente e agitazione delicata (400 giri/min). |
| 6. Lavare i pozzetti 3 volte con 200 μL di PBS/0,05% Tween. |
| 7. Aggiungere 50 μL di anticorpo policlonale anti-HSA di coniglio nel tampone bloccante ai pozzetti corrispondenti. |
| 8. Incubare per 60 minuti a temperatura ambiente e agitazione delicata (400 giri/min). |
| 9. Lavare i pozzetti 3 volte con 200 μL di PBS/0,05% Tween. |
| 10. Infine, lavare i pozzetti 3 volte con 200 μl di DPBS. I pozzetti sono ora pronti per la fase 4.7 del protocollo. |
Tabella 2: Concentrazioni raccomandate per gli stimoli NETosis.
| Soluzione di lavoro di concentrazione (4x concentrato) | Concentrazione finale |
| Anticorpo lisozima dell'uovo di gallina (anticorpo di controllo; cIgG) | 80 nM | 20 nM |
| CIT-013 | 80 nM | 20 nM |
Tabella 3: Concentrazioni raccomandate per l'antagonista della NETosis.
Video supplementare 1. I neutrofili sono stati stimolati con A23187 in presenza di cIgG (a sinistra) o CIT-013 (a destra) e il rilascio di NET è stato visualizzato nel tempo utilizzando il colorante di DNA impermeabile alla membrana plasmatica. NET è inibito in presenza di CIT-013. Il film è una sovrapposizione di colorante DNA (verde) e contrasto di fase. Questo video è stato ottenuto con il permesso di van der Linden et al.16. Clicca qui per scaricare questo video.