In deze studie presenteren we remmers-en siRNA-gebaseerde strategieën om te interfereren met autophagische flux in herpes simplexvirus type-1 (HSV-1)-geïnfecteerde monocyte-afgeleide dendritische cellen.
Methodenartikel
In deze studie presenteren we remmers-en siRNA-gebaseerde strategieën om te interfereren met autophagische flux in herpes simplexvirus type-1 (HSV-1)-geïnfecteerde monocyte-afgeleide dendritische cellen.
Herpes simplexvirus type-1 (HSV-1) induceert autophagie in beide, onvolgroeide dendritische cellen (Idc's) en volwassen dendritische cellen (Mdc's), terwijl autophagische flux alleen in Idc's wordt waargenomen. Om mechanistische inzichten te verwerven, ontwikkelden we efficiënte strategieën om de HSV-1-geïnduceerde autophagische omzet te verstoren. Een op remmers gebaseerde strategie, om HSV-1-geïnduceerde autophagie te moduleren, vormt de eerste keuze, omdat het een eenvoudige en snelle methode is. Om mogelijke onspecifieke off-target effecten van dergelijke verbindingen te omzeilen, ontwikkelden we een alternatieve siRNA-gebaseerde strategie, om autophagische omzet in Idc's te moduleren op HSV-1-infectie. Inderdaad, elektroporation van Idc's met FIP200-specifieke siRNA voorafgaand aan HSV-1-infectie is een zeer specifieke en succesvolle methode om FIP200 eiwit expressie te ablaat en daardoor de autophagische flux te remmen. Beide gepresenteerde methoden resulteren in een efficiënte remming van HSV-1-geïnduceerde autophagische omzet in Idc's, waarbij de siRNA-gebaseerde techniek meer doelgericht is. Een aanvullende siRNA-gebaseerde aanpak werd ontwikkeld om selectief de eiwit expressie van KIF1B en KIF2A te dempen, waardoor autophagische omzet op HSV-1-infectie in Mdc's werd vergemakkelijkt. Concluderend, de techniek van siRNA electroporatie vertegenwoordigt een veelbelovende strategie, om selectief de uitdrukking van verschillende eiwitten te ablaten en om hun invloed op een HSV-1-infectie te analyseren.
De generatie van humane monocyte-afgeleide dendritische cellen (DCs) vormt een geschikt in vitro model om de functies en biologie van dit belangrijke immuunceltype te bestuderen. Isolatie en differentiatie van monocyten in dc's is in de afgelopen jaren1,2. De infectie van DCS met het α-herpesvirus herpes simplexvirus type-1 (HSV-1) dient als een modelsysteem om HSV-1-gemedieerde modulaties van DC-biologie te bestuderen2,3,4,5,6 . Dit is vooral belangrijk om te verhelderden hoe herpesvirussen dempen of remmen van krachtige antivirale immuunresponsen, latentie in immuun-bevoorrechte niches in de gastheer7,8vast te stellen. In dit verband zijn herpesvirussen zeer succesvolle pathogenen die breed verspreid zijn over de hele bevolking en een seroprevalentie bereiken van maximaal 90% volgens de geografische regio9. Om dit te begrijpen en eventueel te voorkomen, zijn meer inzichten in de HSV-1-gemedieerde modulaties van het immuunsysteem van de gastheer, en in het bijzonder van immuuncellen zoals DCs, vereist.
Een volledig nieuwe waarneming met betrekking tot het samenspel van DCs met HSV-1 werd onlangs gepubliceerd door Turan et al.10. De auteurs hebben aangetoond dat de voltooiing van de HSV-1-replicatie strikt afhankelijk is van de rijpings status van DCs. In Idc's wordt volledige replicatie van HSV-1 vergemakkelijkt door autophagy-afhankelijke mechanismen. Terwijl HSV1 autophagy induceert in zowel iDCs als Mdc's, wordt autophagic flux alleen in Idc's waargenomen. Dit vergemakkelijkt op zijn beurt de nucleaire uitgaande van virale capsid's via autophagische afbraak van nucleaire laminen in idc's. Om mechanistische inzichten te verwerven in deze HSV-1-geïnduceerde afbraak route in Idc's versus Mdc's, zijn nieuwe en efficiënte strategieën van cruciaal belang om autophagische flux te onderzoeken.
Macroautophagy (autophagy) is een goed gecondengeerde meerstaps proces gericht op intracellulaire eiwitten of hele organellen voor lysosomale spijsvertering11. Simplistisch kan autophagie worden onderverdeeld in de (i) initiatie, (II) membraan nucleatie, (III) blaasje expansie, en (IV) autophagosome-lysosome fusie fase12. Tijdens de initiatie (i) zijn componenten zoals het geactiveerde ULK1/2 kinase complex, dat de focale adhesie kinase familie in interactie heeft met eiwitten van 200 kD (FIP200), van cruciaal belang om het beclin-1-Vps34-AMBRA1 complex te activeren. Vervolgens, membraan nucleatie (II) initieert phagophore formatie13, die overspoelt cytoplasmatische ladingen die worden gekenmerkt door moleculen zoals P6214. Tijdens de blaasje expansie en autophagofoerts rijping (III) microtubulus-geassocieerde eiwit lichtketting 3 (LC3)-I wordt omgezet in de lipide vorm LC3-II die in het autophagosomale membraan wordt ingebracht. Dus, LC3-I naar-II conversiepercentages zijn een indicator voor autophagy inductie door het spiegelen van de vorming van volwassen autophagosomes15,16. Bij autophagosome-lysosome Fusion (IV) ondergaan niet alleen de autophagische lading, maar ook geassocieerde P62 en LC3-II eiwitten afbraak (bijv. door hydrolyse). Dus, verlies van P62 en LC3-II dienen als markers voor autophagic flux17. De fusie van autophagosomes met lysosomes, en dus na de autophagische omzet, is sterk afhankelijk van de intracellulaire lysosomale lokalisatie. Dit is onder andere gereguleerd door de kinesin familieleden KIF1B en KIF2A, die werden aangetoond dat het negatief beïnvloeden autophagosome-lysosome Fusion18. Interessant is dat eiwit expressie van KIF1B en KIF2A wordt geïnduceerd op gelijkstroom rijping en is daardoor verantwoordelijk voor de inefficiënte autophagic flux in HSV-1-geïnfecteerde Mdc's, wat de complete HSV-1 Replication10belemmert.
Experimentele pogingen om autophagy moduleren omvatten het gebruik van stoffen bekend voor het opwekken of remmen van deze specifieke route19,20,21. In deze studie beschrijven we twee op remmers gebaseerde strategieën om autophagische omzet in HSV-1-geïnfecteerde Idc's te blokkeren. De eerste compound gebruikt in onze experimenten is specifieke en potente autophagy inhibitor-1 (spautin-1), die werd beschreven ter bevordering van beclin-1-Vps34-AMBRA1 complexe afbraak tijdens de initiatie fase van autophagy22. De tweede verbinding die in de huidige studie wordtgebruikt, is bafilomycine-a1 (BA1), een V-ATPase-remmer die de late autophagische gebeurtenissen blokkeert (d.w.z. autophagosome-lysosome Fusion en autolysosome verzuring)23,24. Het gebruik van een van deze twee remmers voorafgaand aan iDC-infectie met HSV-1 remt de autophagie krachtig, maar verstoort de efficiënte virale genexpressie niet. Zo biedt deze op remmers gebaseerde strategie voorafgaand aan de HSV-1-infectie een krachtig hulpmiddel om HSV-1-geïnduceerde autophagische flux te remmen die gemakkelijk kan worden uitgebreid voor een overvloed aan verschillende celtypen en virussen, die ook autophagie mogelijk induceren.
Om een belangrijk nadeel van een op remmers gebaseerde aanpak te overwinnen(d.w.z. niet-specifieke off-target effecten), ontwikkelden we een op siRNA gebaseerde methode om autophagische flux in (HSV-1-geïnfecteerde) idc's te blokkeren. De techniek van siRNA electroporatie is een krachtige alternatieve strategie, via selectieve ablatie van de expressie van verschillende eiwitten (d.w.z. autophagische componenten). In onze experimenten werden Idc's elektroporated met FIP200-specifieke siRNA met behulp van het elektroporation apparaat I (Zie tabel van de materialen) en een gewijzigd protocol beschreven door Gerer et al. (2017) en Prechtel et al. (2007), voor de remming van autophagy tijdens de initiatie fase25,26. Deze techniek stelde ons in de mogelijkheid om specifiek FIP200 expressie in Idc's op te nemen, zonder de levensvatbaarheid van de cellen en hun onvolgroeide fenotype twee dagen na elektroporation te verstoren. Opmerkelijk, HSV-1 infectie werd vastgesteld in deze elektroporated Idc's gespiegeld door efficiënte virale eiwit expressie. Deze op siRNA gebaseerde techniek biedt een uniek voordeel (d.w.z. dat een verscheidenheid aan autophagische componenten, zelfs in combinatie), specifiek gericht kan zijn op de ablatie van hun expressie.
In deze studie beschrijven we verder een siRNA-gebaseerde methode om autophagische flux te induceren, ook in HSV-1-geïnfecteerde Mdc's. In dit geval werden Idc's elektroporated met siRNA gericht tegen KIF1B en KIF2A voorafgaand aan de rijping van de gelijkstroom met behulp van het elektroporation-apparaat II (Zie tabel met materialen). Aangezien beide eiwitten upregulated zijn tijdens de rijping van de gelijkstroom en bekend is dat de fusie van autophagosomes met lysosomen10,18negatief wordt gereguleerd, hebben hun knockdown de autophagische flux in mdc's sterk geïnduceerd op HSV-1-infectie. Zo stelde de op siRNA gebaseerde techniek ons in staat om specifiek autophagische omzet te induceren via inmenging in de KIF-eiwit expressie in Mdc's, en daardoor hun uitdrukkings niveaus in Idc's te imiteren.
Samengevat, presenteren we twee verschillende methoden voor de remming van autophagic flux in HSV-1-geïnfecteerde Idc's. Hoewel de eerste op remmers gebaseerde aanpak een gemakkelijke, goedkope en snelle manier vormt om de auto-degradatie te verstoren, is de tweede op siRNA gebaseerde techniek specifieker en een zeer geschikte methode om de resultaten van op remmers gebaseerde Experimenten. Daarnaast beschrijven we een methode voor het opwekken van autopragische flux ook in HSV-1-geïnfecteerde Mdc's, via de siRNA-gemedieerde knockdown van twee KIF-eiwitten.
Op monocyte afgeleide Dc's werden opgewekt uit leukaferese producten van gezonde donoren. Hiervoor is een positieve stem van de lokale ethische commissie verkregen (referentienummer 4556). De experimenten van de huidige studie werden uitgevoerd in overeenstemming met de aanbevelingen van de ethische commissie van de "Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg" (referentienummer 4556). Alle donoren hebben een schriftelijke geïnformeerde toestemming goedgekeurd, inclusief de verklaring van Helsinki.
1. opwekking en behandeling van onrijpe dendritische cellen (Idc's) en volwassen dendritische cellen (Mdc's)
2. Flow cytometrische analyses om de fenotypische rijpings status te bewaken
3. infectie procedure van DCs met herpes simplexvirus type-1 (HSV-1) en interferentie van HSV-1-geïnduceerde autophagic flux via spautin-1 of bafilomycine-a1
Opmerking: de stam HSV-1/17 +/CMV-EGFP/UL43 (HSV-1 EGFP) gebruikt in deze studie werd verkregen uit de laboratorium stam HSV-1 stam 17 +. De HSV-1 EGFP-stam drukt het verbeterde groene fluorescerende eiwit (EGFP) uit dat is ingebracht in de UL43 Gene Locus onder controle van de promotor CMV. EGFP dient als marker voor HSV-1-infectie. Bovendien werd de stam HSV1-RFPVP26 gebruikt voor DC-infectie studies (eerder beschreven in Turan et al., 2019). Dit virus drukt de capside oppervlak eiwit VP26 gesmolten tot monomeer rood fluorescerende eiwit (mRFP).
4. interferentie van de HSV-1-geïnduceerde autophagic flux via elektroporation van Idc's met behulp van FIP200-siRNA
Opmerking: het huidige protocol voor siRNA electroporatie is gewijzigd van prechtel et al. (2007) en Gerer et al. (2017).
5. modulatie van de autophagosome-lysosomale route in HSV-1-geïnfecteerde mdc's met behulp van KIF1B/2a-siRNA electroporatie
In dit manuscript beschrijven we methoden om te interfereren met HSV-1-geïnduceerde autophagy in dendritische cellen. Dit omvat de opwekking van humane monoyte-afgeleide Idc's en Mdc's, die fenotypisch werden geanalyseerd door Flowcytometrie (Figuur 1). Op dag 4 na de hechting vertonen DCs een onvolwassen fenotype dat wordt gekenmerkt door een zwakke expressie van CD80, CCR7 en CD83, evenals een hoge CD11c-en intermediaire MHCII-expressie. Aangezien CD3-en CD14-signalen ontbreken, kunnen de contaminaties van T-cellen en monocyt worden uitgesloten. Op dag 6 na de hechting (d.w.z. dag 2 na inductie van rijping) vertonen DCs een volwassen fenotype dat wordt weerspiegeld door een significante toename van de oppervlakte expressie CD80, CCR7, CD83 en MHC-II. Infectie met een eGFP-expressie van HSV-1-stam (Figuur 2) resulteert in een bijna volledige infectie van idc's(figuur 2a bovenste paneel) of mdc's (Figuur 2a onderste paneel, Figuur 2B), gebaseerd op sterke GFP-signalen geanalyseerd door fluorescentiemicroscopie en Flowcytometrie.
Zoals blijkt uit ons recente rapport, induceert HSV-1 autophagy zowel in Idc's als in Mdc's, maar de omzet van autophagic vindt in Idc's slechts10plaats. In een eerste benadering behandelden we Idc's en Mdc's met spautin-1 (Figuur 3a)-om autophagie initiatie te blokkeren-of bafilomycine-a1 (BA1; Figuur 3B)-voor de remming van de laatste autophagosome-lysosome Fusion. Bij HSV-1-infectie van Idc's in afwezigheid van spautin-1 en BA1 wordt autophagic flux gespiegeld door respectievelijk de achteruitgang van de P62-en LC3B-expressie. HSV-1-infectie van Mdc's in de afwezigheid van spautin-1 heeft daarentegen geen invloed op P62 expressie, terwijl spautin-1 en BA1-behandeling een accumulatie van LC3B-II induceren. Dit weerspiegelt de inductie van autophagie, maar een mislukking van autophagische omzet in Mdc's. In Idc's herstelt spautin-1 voor behandeling de autophagische afbraak van P62 op de HSV-1-infectie sterk vanwege de remming van de autophagie tijdens de beginfase. Bij voor behandeling met BA1 vertonen mock-en HSV-1-geïnfecteerde Idc's een sterke accumulatie van LC3B-II eiwit niveaus, wat duidt op een geslaagde remming van de autophagische omzet via het blokkeren van late autophagosome-lysosome Fusion. In overeenstemming hiermee resulteert spautin-1 en BA1 voor behandeling van Mdc's ook in stabiele P62 en verhoogde LC3B-II eiwit niveaus, respectievelijk.
In een tweede methode om de autophagic flux te beschadigen, wordt siRNA electroporatie gericht op FIP200 onderzocht met betrekking tot de capaciteit om autophagische flux te blokkeren bij idc's die met HSV-1 zijn geïnfecteerd. Zoals getoond in Figuur 4A, werden sterk verlaagde FIP200 eiwit niveaus gedetecteerd in IDCS 48 h post elektroporation, vergeleken met Control siRNA. Op dit moment vertonen Idc's geen tekenen van celdood (Figuur 4B) en behouden ze hun onrijpe fenotype (Figuur 4C). Infectie van de FIP200-Idc's met HSV-1 onthult een sterke afname van de autophagische flux in vergelijking met de met hun controle siRNA behandelde tegenhangers (Figuur 4D). Dit gaat gepaard met verhoogde eiwit niveaus van LC3B en P62 wanneer FIP200 wordt onderdrukt in HSV-1-geïnfecteerde Idc's.
In een omgekeerde poging bestudeerden we of siRNA-gemedieerde ablatie van KIF1B en KIF2A eiwit expressie autophagosomale-lysosomale omzet ook in HSV-1-geïnfecteerde Mdc's mogelijk maakt. Zo werden Idc's elektroporated met behulp van specifieke Sirna's gericht op één of beide eiwitten, en werden de cellen vervolgens gerijpt (Figuur 5). 2 dagen na elektroporation vertonen Mdc's een sterke reductie van KIF1B en/of KIF2A eiwit expressie, wanneer specifieke Sirna's werden gebruikt (Figuur 5a). Deze methode leidde ook niet tot een prominente celdood (Figuur 5B), noch tot veranderingen in hun fenotypische Rijpings status (Figuur 5C). Ter ondersteuning van het belang van KIF1B en KIF2A tijdens autophagosomal-lysosomale afbraak, vergemakkelijkt hun depletie voorafgaand aan de HSV-1-infectie een verhoogde autophagische flux in Mdc's. Dit wordt weerspiegeld door een verlaagd residu P62 eiwitgehalte, in tegenstelling tot de respectieve controle voorwaarde (Figuur 5D).

Figuur 1: fenotypische karakterisering van door de mens monocyte afgeleide idc's en mdc's met behulp van Flowcytometrie. DCs werden gegenereerd en gekleurd met specifieke antilichamen om hun zuiverheid te controleren: (a) CD3 om T-celcontaminaties uit te sluiten, (B) CD14 om besmetting met monocyten uit te sluiten, en (C) CD11c als een marker voor DCS. Om hun fenotypische rijpings status te beoordelen, werden de volgende antilichamen gebruikt: (D) CD80, (E) CCR7, (F) CD83, en (G) mhcii. Deze moleculen worden sterk uitgedrukt op Mdc's en laten zo de discriminatie tussen het onvolgroeide en volwassen gelijkstroom fenotype toe. Gegevens werden geanalyseerd met behulp van FCS Express 5,0. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figuur 2: microscopische en flowcytometrische analyses van HSV-1-geïnfecteerde idc's en mdc's. Idc's en Mdc's waren geïnfecteerd met een HSV-1-stam die EGFP (HSV-1 EGFP) uitsprak, om het besmettings percentage op basis van het GFP-signaal te kwantificeren. A) microscopische analyses van GFP-positieve HSV-1-geïnfecteerde idc's en mdc's die zijn geïnfecteerd met een MOI van 2, vergeleken met hun niet-geïnfecteerde tegenhangers, bij 24 HPI. Om geïnfecteerde cellen te visualiseren, werd GFP fluorescentie gecontroleerd. Schaalbalk vertegenwoordigt 400 μm. (B) flowcytometrische meting van mock-of HSV-1-geïnfecteerde mdc's tijdens infectie kinetiek. Bovenste panelen (zwart bekleed histogrammen) Toon mock voorwaarde, onderste panelen (zwarte gevulde histogrammen) tonen HSV-1-geïnfecteerde cellen na de aangegeven tijdpunten post infectie. Gegevens werden geanalyseerd met behulp van FCS Express 5,0. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figuur 3: Spautin-1 en b afilomycine-a1 moduleren de autophagic flux in HSV-1-geïnfecteerde Idc's. Idc's en Mdc's werden behandeld met (A) spautin-1 of (B) Bafilomycine-a1 (BA1) voor 1 uur voorafgaand aan de infectie. Cellen werden vervolgens mock-of HSV-1-geïnfecteerde (HSV1-RFPVP26) met behulp van een MOI van 2. Na 16-18 h werden Dc's geoogst en werden eiwithoudende lysaten onderworpen aan westerse blotting om de expressie van P62 of LC3B-I/-II als autophagische markers te bepalen, ICP0 als infectiebeheersing en GAPDH als ladings controle. LC3B-I en LC3B-II eiwit niveaus werden gekwantificeerd en genormaliseerd naar de referentie proteïne GAPDH met behulp van Bio1D (optische dichtheid). De verhouding van genormaliseerde LC3B-II naar genormaliseerde LC3B-I-signalen wordt weergegeven. Dit cijfer is aangepast en aangepast van © 2019 Turan et al. oorspronkelijk gepubliceerd in JCB. https://doi.org/10.1083/jcb.20180115110. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figuur 4: analyse van autophagische flux in HSV-1-geïnfecteerde Idc's op FIP200-siRNA-elektroporation. Idc's werden met behulp van het elektroporation-apparaat met de controle siRNA of FIP200-specifieke siRNA geanalyseerd I.a) dc's werden onderzocht met betrekking tot de efficiëntie van FIP200 knockdown 48 h post-elektroporation, door Western Blot-analyses uit te voeren. B) de levensvatbaarheid van de cellen en de (C) rijpings status werden geanalyseerd voorafgaand aan elektro poration (licht blauwe histogrammen) en 48 h post (donker blauwe en grijze histogrammen) elektroporation door Flowcytometrie. Mediaanwaarden voor drie verschillende donoren worden weergegeven. Na het bevestigen van de efficiënte knockdown van FIP200 en de onrijpe fenotype, cellen waren HSV-1-geïnfecteerde (HSV-1 EGFP) met behulp van een MOI van 2. Gegevens werden geanalyseerd met behulp van FCS Express 5,0. D) na een infectie van 20 uur werden de cellen onderworpen aan westerse Blot-analyses om de uitdrukking van LC3B-I/-II en P62 als autophagische markers te bepalen. ICP5 werd gedetecteerd als infectie controle, en GAPDH als ladings controle. De panelen A en D zijn gewijzigd en aangepast van © 2019 Turan et al. oorspronkelijk gepubliceerd in JCB. https://doi.org/10.1083/jcb.20180115110. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figuur 5: siRNA-gemedieerde ablatie van KIF1B en/of KIF2A moduleert autophagische omzet in HSV-1-geïnfecteerde Mdc's. Idc's werden elektroporated met KIF1B-specifieke en/of KIF2A-specifieke siRNA, evenals Control siRNA, met behulp van het elektroporation-apparaat II. Bij 4 h post elektroporation, rijping werd geïnduceerd door toevoeging van een rijping cocktail. Bij 48 h post elektroporation werden DCs geanalyseerd met betrekking tot (a) de efficiëntie van Kif-knockdown via Western blotting, (B) de levensvatbaarheid van de cellen en hun (C) fenotypische rijpings status met behulp van flowcytometrische analyses (twee verschillende donoren worden getoond). "w/o EP" betekent zonder elektroporation, maar na inductie van rijping; "post Control EP" betekent post-elektroporation met behulp van Control siRNA; "post KIF1B, KIF2A, KIF1B/2A EP" betekent post-elektroporation met behulp van KIF1B-en/of KIF2A-specifieke siRNA. Na het bevestigen van de efficiënte knockdown van KIF1B en/of KIF2A en de volwassen fenotype, cellen waren HSV-1-geïnfecteerde (HSV-1 EGFP) met behulp van een MOI van 2. Gegevens werden geanalyseerd met behulp van FCS Express 5,0. D) de cellen werden onderworpen aan een analyse van 20 uur na de besmetting met Western Blot, teneinde de uitdrukking van P62 als autophagische marker te beoordelen. ICP5 werd gebruikt als een infectie controle, en GAPDH als laden controle. Figuren A en D zijn gewijzigd en aangepast van © 2019 Turan et al. oorspronkelijk gepubliceerd in JCB. https://doi.org/10.1083/jcb.20180115110. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.
Het toepassingsgebied van dit protocol omvat (i) de omgang met met humane monocyte afgeleide Idc's en Mdc's, (II) hun infectie met HSV-1, (III) hun behandeling met verbindingen waarvan bekend is dat ze autophagie remmen, en (IV) hun elektroporation met siRNA met twee verschillende technische opstellingen. Met behulp van het huidige protocol kan autophagic flux worden geblokkeerd in HSV-1-geïnfecteerde Idc's of worden geïnduceerd in HSV-1-geïnfecteerde Mdc's.
Aangezien Dc's, en vooral Idc's, zeer kwetsbare cellen zijn, is het werken met deze cellen nogal delicate stappen. Voor gelijkstroom generatie raden we aan om vers geïsoleerde PBMCs te gebruiken en om hun cryopreservering te vermijden, om hogere celopbrengsten te verkrijgen. Bovendien, bij het hanteren van Idc's tijdens experimenten, met inbegrip van de daaropvolgende teelt, voorkomen van harde of langdurige temperatuurveranderingen. Anders kunnen Idc's fenotypische veranderingen ondergaan en dus is het noodzakelijk om hun onvolgroeide fenotype te verifiëren door Flowcytometrie. Opmerking, in tegenstelling tot hun oudere tegenhangers, idc's ontbreken verschillende markeringen, zoals CD80, CD83, en CD8628,29. De infectie van idc's en mdc's met HSV-1 is een gevestigde methode2,3,4,5,6,10. Wij en anderen toonden aan dat DCs zeer gevoelig is voor HSV-1-infectie, wanneer een MOI van 1 of 2 is gebruikt (Figuur 2). In onze handen, het houden van het volume van de infectie medium op lage niveaus (1-3 x 106 cellen in 250-350 μL) zal leiden tot betere infectie efficiëntie.
Een klassieke aanpak om te interfereren met een gegeven afzonderlijke cellulaire Pathway is het gebruik van specifieke verbindingen. Een verscheidenheid van verschillende modulatoren van autophagy, d.w.z. activatoren en remmers, zijn momenteel beschikbaar30. Met betrekking tot HSV-1-geïnduceerde autophagy in DCs, Turan et al., (2019) toonde onlangs de remmende effecten van spautin-1 en bafilomycine-a1 (BA1) op autophagic omzet in iDCs10. Deze techniek voor autophagie remming is geschikt voor de combinatie met een daaropvolgende HSV-1-infectie, omdat noch de infectie snelheid noch de rijpings status van DCs (vooral Idc's) is aangetast. In toekomstige toepassingen, deze remmer gebaseerde aanpak kan ook worden toegepast in combinatie met andere infectieuze agentia, stress voorwaarden, zoals honger, evenals voor verschillende celtypen. Echter, bij het gebruik van Remmers, beperkingen ontstaan bij het bepalen van de geschikte concentratie voor efficiënte autophagy remming, zonder ernstige gevolgen voor de levensvatbaarheid van de cel. De belangrijkste beperking bij het gebruik van remmers is echter het vóórkomen van potentiële niet-doel of nadelige effecten, wat kan leiden tot misleidende resultaten31,32.
De tweede aanpak om de autophagie, die in dit protocol wordt behandeld, te verstoren, is de specifieke knockdown met siRNA33,34,35. Aan de ene kant gebruikten we het elektroporation-apparaat I om specifiek de uitdrukking van FIP200 af te breken, waardoor HSV-1-geïnduceerde autophagische omzet in Idc's werd geremd. Aan de andere kant hebben we twee verschillende Kif-eiwitten (d.w.z. KIF1B en KIF2A) met behulp van het electroporatie-apparaat II gesilenced om autophagische flux in HSV-1-geïnfecteerde mdc's te vergemakkelijken. Beide elektroporation protocollen resulteerden in een bijna volledige ablatie van FIP200 in Idc's en KIF1B/KIF2A in Mdc's, die werd geverifieerd via Western Blot-analyses (Figuur 4a, Figuur 5a). In tegenstelling tot het elektroporation-apparaat I, dat geen invloed heeft op de levensvatbaarheid van Dc's, leidt elektroporation van Mdc's met behulp van het elektroporation-apparaat II tot iets hogere percentages dode cellen (Figuur 4b, Figuur 5b ). Vandaar dat in toekomstige toepassingen, het elektroporation apparaat ik bij voorkeur gebruikt moet worden voor zowel iDCs als Mdc's. Opvallend is dat zowel siRNA-gebaseerde technieken om autophagische flux te moduleren, compatibel zijn met daaropvolgende HSV-1-infectie van Idc's of Mdc's. Bovendien wordt noch het onvolgroeide fenotype van Idc's, noch het volwassen fenotype van Mdc's na elektroporation gewijzigd.
Elektroporation van Idc's met behulp van FIP200-specifieke siRNA is een efficiënte en zeer specifieke methode voor gen-knockdown en remming van autophagische flux bij HSV-1-infectie. Naast de specifieke uitschakeling van FIP200, kan dit protocol worden aangepast om andere autophagische componenten stil te leggen, en deel te nemen aan verschillende stappen tijdens de autophagic Cascade. Het identificeren van het juiste streefdoel voor een efficiënte inhibitie van siRNA-gemedieerde van autophagy omvat echter verschillende aspecten van bezorgdheid. Ten eerste is de eliminatie-efficiëntie van autophagy-gerelateerde genen (ATG) niet noodzakelijkerwijs positief correleren met efficiënte remming van autophagie en is sterk afhankelijk van het specifieke ATG-eiwit dat36wordt gesilenced. Ten tweede zijn verschillende ATG-eiwitten bovendien betrokken bij trajecten die losstaan van autophagie, waardoor hun ablatie ook kan leiden tot nadelige neveneffecten37,38,39. Ten derde kunnen verschillende Atg's redundante functies hebben, waardoor de knockdown van één component mogelijk niet voldoende is om autophagie te remmen (bijv. beclin-1 en beclin-2)40.
Daarnaast is het electroporatie apparaat I-based electroporatie Protocol van DCS ook geschikt voor mrna's, en kan worden gebruikt voor een verscheidenheid aan extra primaire celtypen, zoals PBMCs25. Dit systeem biedt dus een algemene strategie om verschillende RNA-soorten in verschillende primaire celtypen te leveren. Tot slot presenteren we twee protocollen voor de remming van autophagische flux, door ofwel een remmer-of siRNA-gebaseerde benadering te gebruiken, gecombineerd met daaropvolgende HSV-1-infectie van Idc's. Verder beschrijven we een siRNA-elektroporation benadering om autophagische flux te induceren in Mdc's bij HSV-1-infectie.
De auteurs hebben niets te onthullen.
Dit werk werd gesteund door de Duitse Onderzoeksraad (DFG) via het project STE 432/11-1 uitgereikt aan AS en door het ELAN-programma van de Faculteit Geneeskunde (Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg) via het project 18-12-21-1, toegekend aan LG.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| 4D-Nucleofector Core Unit (electroporation apparatus II) | Lonza (Basel, Switzerland) | AAF-1002B | |
| AB-Serum | Sigma Aldrich Chemie GmbH (Steinheim, Germany) | H4522 | Dendritische celcultuur |
| ACD-A | Sigma-Aldrich Chemie GmbH (Steinheim, Germany) | 9007281 | |
| Amaxa P3 Primary Cell 4D-Nucleofector X Kit L (electroporation kit apparatus II) | Lonza (Basel, Switzerland) | V4XP-3024 | |
| Amersham ECL Prime Western Blotting Detection Reagent | GE Healthcare (Solingen, Germany) | RPN2232 | Western Blot detectie |
| Ammoniumpersulfaat (APS) | Sigma Aldrich Chemie GmbH (Steinheim, Germany) | A3678 | |
| anti-mouse-IgG (muis, polyklonaal, HRP) | Cell Signaling (Leiden, Netherlands) | 7076 | Western Blot detectie |
| anti-rabbit-IgG (geit, polyklonaal, HRP) | Cell Signaling (Leiden, Netherlands) | 7074 | Western Blot detectie |
| Bafilomycin A1 | Sigma-Aldrich Chemie GmbH (Steinheim, Germany) | tlrl-baf1 | Remming van autofagie en lysosomale degradatie |
| BD FACS Canto II Flow Cytometer | BD Biosciences (Heidelberg, Germany) | 338962 | |
| Benzonase | Sigma-Aldrich Chemie GmbH (Steinheim, Germany) | E1014 | |
| Blotting Chamber Fastblot B44 | Biometra (Göttingen, Germany) | 846-015-100 | |
| CCR7 (muis, Pe-Cy7) | BioLegend (Fell, Germany) | 557648 | Flow cytometrie Verdunning: 1:100 Klon: G043H7 |
| CD11c (muis, Pe-Cy5) | BD Biosciences (Heidelberg, Germany) | 561692 | Flow cytometrie Verdunning: 1:100 Klon: B-ly6 |
| CD14 (muis, PE) | BD Biosciences (Heidelberg, Germany) | 555398 | Flow cytometrie Verdunning: 1:100 Klon: M5E2 |
| CD3 (muis, FITC) | BD Biosciences (Heidelberg, Germany) | 555332 | Flow cytometrie Verdunning: 1:100 Klon: UCHT1 |
| CD80 (muis, V450) | BD Biosciences (Heidelberg, Germany) | 560442 | Flow cytometrie Verdunning: 1:100 Klon: L307.4 |
| CD83 (muis, APC) | eBioscience Thermo Fisher Scientific (Langenselbold, Germany) | 17-0839-41 | Flow cytometrie Verdunning: 1:200 Klon: HB15e |
| CD86 (muis, PE) | BD Biosciences (Heidelberg, Germany) | 553692 | Flow cytometrie Verdunning: 1:100 |
| EVOS FL Cell Imaging | System AMG/Life Technologies (Carlsbad, USA) | AMF4300 | |
| FIP200 (konijn) | Cell Signaling (Leiden, Netherlands) | 12436 | Western Blot detectie Verdunning: 1:1000 Klon: D10D11 |
| GAPDH (muis) | Merck Millipore (Massachusetts, USA) | AB2302 | Western Blot detectie Verdunning: 1:5000 Klon: MAB374 |
| Gene Pulser II apparaat (electroporatie apparaat I) | BioRad Laboratories GmbH (München, Germany) | 165-2112 | |
| GM-CSF (4x104 U/mL) | Miltenyi Biotec (Bergisch Gladbach, Germany) | 130-093-868 | |
| HLA-DR (muis, APC-Cy7) | BioLegend (Fell, Germany) | 307618 | Flow cytometrie Verdunning: 1:200 Klon: L243 |
| HSV-1/17+/CMV-EGFP/UL43 | BioVex | DC infectie | |
| ICP0 (muis) | Santa Cruz Biotechnology (St. Cruz; Dallas, Texas, USA) | sc-53070 | Western Blot detectie Verdunning: 1:1000 Klon: 11060 |
| ICP5 (muis) | Santa Cruz Biotechnology (St. Cruz; Dallas, Texas, USA) | sc-56989 | Western Blot detectie Verdunning: 1:1000 Klon: 3B6 |
| IL-1β (0,1x106 U/mL) | Cell Genix GmbH (Freiburg, Germany) | 1411-050 | |
| IL-4 (1x106 U/mL) | Miltenyi Biotec (Bergisch Gladbach, Germany) | 130-093-924 | |
| IL-6 (1x106 U/mL) | Cell Genix GmbH (Freiburg, Germany) | 1404-050 | |
| ImageQuant LAS 4000 | GE Healthcare (Solingen, Germany) | 28955810 | |
| KIF1B (muis) | Santa Cruz Biotechnology (St. Cruz; Dallas, Texas, USA) | sc-376246 | Western Blot detectie Verdunning: 1:1000 Klon: E-12 |
| KIF2A (muis) | Santa Cruz Biotechnology (St. Cruz; Dallas, Texas, USA) | sc-271471 | Western Blot detectie Verdunning: 1:1000 Klon: D-7 |
| LC3B (konijn) | Cell Signaling (Leiden, Netherlands) | 3868 | Western Blot detectie Verdunning: 1:1000 Klon: D11 |
| L-glutamine | Lonza (Basel, Switzerland) | 17-605E | |
| LIVE/DEAD Fixable Violet dead cell stain kit | Life Technologies (Carlsbad, CA, USA) | L34964 | L/D staining in flow cytometrie |
| Lymphoprep | Alere Technologies AS (Oslo, Norway) | 04-03-9391/01 | |
| Magnesiumchloride | Carl Roth GmbH (Karlsruhe, Germany) | A537.1 | |
| Megafuge 2.0 RS | Heraeus (Hanau, Germany) | 75015505 | |
| N, N, N', N |