1. Disekcja kości udowych i piszczelowych myszy oraz hodowla komórek szpiku kostnego
- Uśmierć 2 myszy poprzez uduszenie CO2 i ostrożnie wypreparuj piszczele oraz uda, nie przecinając końców kości.
- Oczyść kości ze wszystkich przylegających tkanek za pomocą ręcznika papierowego. Należy uważać, aby nie złamać kości.
- Zesterylizuj kości poprzez zanurzenie w 70% etanolu na 10 min w szalce Petriego o średnicy 35 mm. Od tego momentu pracę należy prowadzić w komorze z laminarnym przepływem powietrza, aby uniknąć kontaminacji kultur komórkowych.
- Wyjmij kości z etanolu i pozostaw do wyschnięcia przez 5 min w szalce Petriego wewnątrz komory z laminarnym przepływem powietrza.
- Przetnij kości udowe na pół, a piszczele w ich najcieńszym miejscu. Przepłucz wnętrze kości 1 ml pożywki RPMI (bez surowicy, ale z antybiotykami), używając sterylnej strzykawki w sterylnej szalce Petriego.
- Zawiesinę komórkową należy zebrać i przemyć 2X w pożywce RPMI poprzez wirowanie przez 10 min w probówce wirówkowej 15 ml przy 1,100 RPM w wirówce chłodzącej (4°C) z rotorem z koszyczkami odchylanymi.
- Po ostatnim przemyciu resuspenduj komórki w 2 ml buforu lizującego ACK i inkubuj przez 5 min w temperaturze pokojowej w celu eliminacji erytrocytów.
- Dodaj 13 ml pożywki RPMI z 10% FBS, resuspenduj i przemyj 2X w tej pożywce przy użyciu tych samych parametrów, które opisano w punkcie 1.6.
- Policz komórki, dostosuj stężenie do 2 x 105 cells/ml za pomocą RPMI 10% FBS i dodaj rm-GM-CSF (stężenie końcowe 20 ng/ml) 5.
- Przenieś 10 ml tej zawiesiny do sterylnej szalki Petriego o średnicy 10 cm jakości mikrobiologicznej i inkubuj w inkubatorze CO2 (37°C, 5% CO2).
- Po trzech dniach dodaj kolejne 10 ml pożywki RPMI 10% FBS z 20 ng/l rmGM-CSF do każdej z przygotowanych płytek.
- Po kolejnych trzech dniach pobierz 10 ml zawiesiny komórkowej z każdej szalki Petriego, odwiruj zgodnie z opisem w punkcie 1.6, resuspenduj w tej samej objętości RPMI 10% FBS z rmGM-CSF i przelej z powrotem do szalki Petriego. Komórki inkubuj przez kolejne 2 dni w inkubatorze CO2.
2. Izolacja i znakowanie komórek DC
- Po 8 dniach hodowli słabo przylegające komórki odzyskuje się poprzez przemycie szalek Petri świeżą pożywką. Protokół ten pozwala nam uzyskać około 2-4 x108 DC. Fenotyp DC można przeanalizować za pomocą cytometrii przepływowej.
- Zebrane komórki znakuje się następnie przy użyciu zestawu Qtracker 655 Cell Labeling Kit, ściśle według instrukcji producenta.
- Otrzymaliśmy doskonałe wyniki, znakując mysie DC pochodzące z szpiku kostnego kropkami kwantowymi Qdots w stężeniu 10 nM. Aby to osiągnąć, równe objętości komponentów A i B zestawu Qtracker Cell Labeling Kit miesza się, inkubuje przez 5 min w temperaturze pokojowej, a następnie natychmiast rozcieńcza 1/100 we świeżej pożywce, mieszając w wortexie przez 30 s.
- Aby zbarwić 5 x 106 DC, należy zmieszać w probówce typu Eppendorf po 5 μl każdego z komponentów zestawu A i B i inkubować przez 5 min w temperaturze pokojowej. Następnie dodaje się 1 ml RPMI z 10% FBS, inkubuje i miesza w wortexie przez 30 sekund.
- Dodaje się 0,5 ml zawiesiny komórkowej zawierającej 5 x106 DC i inkubuje w 37°C przez 60 min.
- Następnie komórki przemywa się 2 razy w RPMI z 10% FBS (1 100 RPM). Komórki można resuspenderować w RPMI do dalszej hodowli lub w PBS w celu wstrzyknięcia myszom doświadczalnym.
3. Ocena oznakowanych DC
- Znakowanie komórek można ocenić za pomocą mikroskopii fluorescencyjnej. W tym celu kroplę zawiesiny komórkowej nanosi się na szkiełko przedmiotowe, przykrywa szkiełkiem nakrywką i analizuje pod mikroskopem fluorescencyjnym, przyjmując, że kropki kwantowe (Qdots) te mają odpowiednio widma emisji 565nm oraz wzbudzenia 405–525nm (Rys. 3)
- Na tym etapie oznakowane komórki można wykorzystać do iniekcji u zwierząt lub można indukować ich dojrzewanie poprzez inkubację przez 48 h (37°C, 5 CO2) w obecności LPS (100 ng/ml) i TNF- (20 ng/ml). Znakowanie fluorescencyjne nie jest zaburzone przez dojrzewanie komórek dendrytycznych (DC) (Rys. 4).
4. Reprezentatywne wyniki:
W niniejszej pracy opisano sposób preparowania komórek dendrytycznych (DC) pochodzących z szpiku kostnego myszy oraz metodę ich znakowania fluorescencyjnymi kropkami kwantowymi (Qdots). Rys. 1 podsumowuje procedurę pozyskiwania komórek, natomiast Rys. 2 przedstawia procedurę ich znakowania kropkami Qdots. Jak pokazano na Rys. 3, niemal wszystkie komórki zostają znakowane tą metodą, co nie jest zaburzone przez dojrzewanie DC pod wpływem czynników zapalnych (Rys. 4). Rys. 5 wykazuje, że DC zabarwione kropkami Qdots (Rys. 5a) zachowują się podobnie do komórek niezabarwionych po podaniu koktajlu zapalnego. Obie preparacje komórkowe w podobny sposób zwiększają ekspresję cząsteczek kostymulujących (Rys. 5b) oraz produkują podobne ilości IL-6 (Rys. 5c) i tlenku azotu (Rys. 5d) po stymulacji dojrzewania. Jest to zgodne z wcześniej opublikowanymi danymi wskazującymi, że barwienie kropkami Qdots nie wpływa na zdolność DC do przekształcania się w dojrzałe komórki zdolne do wywoływania odpowiedzi immunologicznych [6]. Tak przygotowane komórki mogą być następnie wykorzystane do iniekcji u zwierząt doświadczalnych. Jak pokazano na Rys. 6, dwa dni po dożylnym wstrzyknięciu znakowanych DC myszom, udało się wykryć komórki zabarwione kropkami Qdots w śledzionie. Jest to również zgodne z wcześniej opublikowanymi danymi wykazującymi zastosowanie nanokryształów Qdots do oceny migracji DC in vivo [6] za pomocą nieinwazyjnego obrazowania i cytometrii przepływowej.

Rycina 1. Schemat blokowy generowania DC ze szpiku kostnego. Przedstawiono tutaj proces pozyskiwania DC pochodzących ze szpiku kostnego. Obie kości piszczelowe i udowe są preparowane i oczyszczane z otaczających tkanek. Końce kości pozostają nienaruszone, a wnętrza kości są płukane pożywką. Po usunięciu erytrocytów komórki szpiku kostnego są hodowane przez 8 dni w obecności GM-CSF w celu ich różnicowania w DC.

Rycina 2. Schemat procedury znakowania. Równe ilości komponentów A i B z zestawu Qtracker Cell Labeling Kit miesza się w probówce typu Eppendorf. Komórki dendrytyczne pobiera się z 8-dniowych hodowli szpiku kostnego z dodatkiem GM-CSF i miesza z barwnikiem znakującym przez 60 min w 37°C. Następnie komórki przemywa się w pożywce, aby usunąć nadmiar cząstek znakujących.

Rysunek 3. Mikrofotografia fluorescencyjna komórek DC bezpośrednio po znakowaniu. Kroplę znakowanych komórek nanieśli na szkiełko przedmiotowe i przykryli szkiełkiem nakrywkowym. Następnie próbki oceniono za pomocą mikroskopu fluorescencyjnego, a obrazy zarejestrowano przy użyciu cyfrowej kolorowej kamery CCD Micropublisher 5.0 (Qimaging, Surrey, BC Kanada).

Rycina 4. Mikrofotografia fluorescencyjna komórek DC po 48 h dojrzewania in vitro. Oznakowane komórki DC hodowano przez 48 h z LPS (100 ng/ml) i TNF-α (20 ng/ml) na szkiełkach przedmiotowych w inkubatorze CO2 (37°C, 5% CO2). Następnie próbki przemyto PBS (5 min, 2X), utrwalono acetonem (15 min, 4°C) i podbarwiono DAPI. Komórki oceniono pod mikroskopem fluorescencyjnym w sposób opisany powyżej.

Rycina 5. Aktywność biologiczna dojrzałych komórek DC znakowanych kropkami kwantowymi (Qdot). Oznakowane komórki DC dojrzewające in vitro zgodnie z powyższym protokołem analizowano za pomocą cytometrii przepływowej (A) oraz (B). (A) Komórki znakowane Qdot dają silny sygnał w kanale FL3 (PercP). Histogram zacieniowany: kontrola nieznakowana. (B) Komórki DC znakowane Qdot oraz nieznakowane barwiono dodatkowo swoistymi przeciwciałami przeciwko markerom dojrzewania CD86 i CD40, a także kontrolami izotypowymi. Następnie komórki analizowano w cytometrze przepływowym FACSort (Becton Dickinson, San Jose, CA). Dodatkowo oznaczono poziom IL-6 (C) oraz tlenku azotu (NO) w naddatkach dojrzałych komórek DC znakowanych Qdot i w kontrolach. Poziomy IL-6 i tlenku azotu określono za pomocą analizy ELISA i testu Griessa, zgodnie z naszymi wcześniejszymi opisami 7, 8. Wszystkie dane przedstawione na tej rycinie są reprezentatywne dla dwóch lub trzech niezależnych eksperymentów, które dały podobne wyniki. Dane analizowano metodą ANOVA przy użyciu oprogramowania GraphPad.
Rycina 6. Wykrywanie znakowanych komórek DC w wypreparowanych tkankach. Znakowane dojrzałe komórki DC (1x106 komórek) wstrzyknięto dożylnie myszom C57BL/6. (A) Po dwóch dniach myszy uśmiercono, a śledziony pobrano, zamrożono gwałtownie, zatopiono w OCT i przygotowano przekroje o grubości 8 μM przy użyciu kriotomu. Następnie próbki utrwalono acetonem (15 min, 4°C) i przeciwbarwiono DAPI. Komórki oceniano pod mikroskopem fluorescencyjnym w sposób opisany powyżej. Ryc. 6a: powiększenie 40X, Ryc. 6b: powiększenie 100X, Ryc. 6C: powiększenie 400X.