W niniejszym opracowaniu opisujemy protokoły izolacji makrofagów pęcherzykowych myszy, które są rezydującymi w płucach komórkami odporności wrodzonej, oraz badania ich aktywacji w odpowiedzi na kokulturę z nanocząsteczkami polianhydrydowymi.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
W niniejszym opracowaniu opisujemy protokoły izolacji makrofagów pęcherzykowych myszy, które są rezydującymi w płucach komórkami odporności wrodzonej, oraz badania ich aktywacji w odpowiedzi na kokulturę z nanocząsteczkami polianhydrydowymi.
Biodegradowalne nanocząsteczki stały się wszechstronną platformą do projektowania i wdrażania nowych szczepionek donosowych przeciwko zakaźnym chorobom dróg oddechowych. W szczególności nanocząsteczki polianhydrydowe składające się z alifatycznego kwasu sebacynowego (SA), aromatycznego 1,6-bis(p-karboksyfenoksy)heksanu (CPH) lub amfifilowego 1,8-bis(p-karboksyfenoksy)-3,6-dioksaoctanu (CPTEG) wykazują unikalną kinetykę erozji objętościowej i powierzchniowej1,2 i mogą być wykorzystane do powolnego uwalniania funkcjonalnych biomolekuł (np. antygenów białkowych, immunoglobulin itp.) in vivo3,4,5. Nanocząsteczki te posiadają również wrodzoną aktywność adiuwantową, co czyni je doskonałym wyborem jako platforma do dostarczania szczepionek6,7,8.
W celu wyjaśnienia mechanizmów rządzących aktywacją odporności wrodzonej po donosowej szczepionce śluzówkowej, należy ocenić odpowiedzi molekularne i komórkowe komórek prezentujących antygen (APCs) odpowiedzialnych za inicjację odpowiedzi immunologicznej. Komórki dendrytyczne są głównymi APCs występującymi w drogach oddechowych, podczas gdy w miąższu płuc przeważają makrofagi pęcherzykowe (AMɸ)9,10,11. AMɸ są wysoce efektywne w oczyszczaniu płuc z patogenów drobnoustrojowych i szczątków komórkowych12,13. Dodatkowo typ komórki ten odgrywa istotną rolę w transporcie antygenów drobnoustrojowych do drenujących węzłów chłonnych, co stanowi ważny pierwszy krok w inicjacji adaptacyjnej odpowiedzi immunologicznej9. AMɸ wykazują również podwyższony poziom wrodzonych receptorów rozpoznawania wzorców oraz receptorów scavengerowych, wydzielają mediatory prozapalne i aktywują naiwne limfocyty T12,14. Stosunkowo czystą populację AMɸ (np. powyżej 80%) można łatwo uzyskać poprzez płukanie płuc w celu przeprowadzenia badań laboratoryjnych. Rezydentne AMɸ pobrane od zwierząt immunokompetentnych zapewniają reprezentatywny fenotyp makrofagów, które zetkną się z szczepionką opartą na cząsteczkach in vivo. W niniejszym opracowaniu opisujemy protokoły stosowane do izolacji i hodowli AMɸ z myszy oraz analizy fenotypu aktywacji makrofagów po traktowaniu nanocząsteczkami polianhydrydowymi in vitro.
1. Pobieranie makrofagów pęcherzykowych (AMɸ) z myszy za pomocą płukania płuc
2. Przetwarzanie zebranego materiału z płukania opłucnego w celu uzyskania makrofagów pęcherzykowych (AMɸ)
3. Dodanie nanocząstek polianhydrydu i traktowanie kontrolne
4. Ocena aktywacji makrofagów pęcherzykowych (AMɸ) z wykorzystaniem cytometrii przepływowej
5. Reprezentatywne dane
Nanocząstki otrzymane w kroku 3.1 miały średnicę 163 ± 24 nm oraz morfologię zgodną z wynikami uzyskanymi w poprzednich badaniach5,16. Nanocząstki w roztworze przed i po sonikacji przedstawiono na Rysunku 1, aby wykazać konieczność zastosowania sonikacji w celu zapewnienia odpowiedniej dyspersji cząstek. Analiza cytometryczna makrofagów pęcherzykowych (AMɸs) uzyskanych poprzez lavage płuc przedstawiona jest na Rysunku 2. Oznakowanie komórek kombinacją przeciwciał anty-mysich CD11b i anty-mysich F4/80, a także odpowiednimi kontrolami FMO, pozwala na ustalenie poziomu tła, identyfikację AMɸs oraz wyznaczenie bramkowania do dalszej analizy. Traktowanie makrofagów pęcherzykowych nanocząstkami polianhydrydowymi zwiększa ich aktywację, co objawia się wzrostem średniej intensywności fluorescencji dla MHC II, CD40, CD86 oraz CIRE (Rysunek 3).

Rycina 1. Nanocząsteczki CPTEG:CPH w stosunku 50:50 przed (A) i po (B) 30 s sonikacji.

Rycina 2. Analiza cytometryczna zebranych makrofagów pęcherzykowych znakowanych za pomocą (A) Alexa Fluor 700 anty-CD11b i kontroli FMO PE-Cy7, (B) kontroli FMO Alexa Fluor 700 i PE-Cy7 anty-F4/80 oraz (C) Alexa Fluor 700 anty-CD11b i PE-Cy7 anty-F4/80. Liczba w prawym górnym rogu przedstawia procent komórek podwójnie dodatnich.

Rycina 3. Histogramy wykazujące wzrost intensywności fluorescencji dla ekspresji powierzchniowej MHC II (A), CD40 (B), CD86 (C) i CIRE (D) po 48-godzinnej kokulturze makrofagów pęcherzykowych z nanocząsteczkami polianhydrydowymi CPTEG:CPH w stosunku 50:50. Histogramy przedstawiają wyniki dla makrofagów pęcherzykowych (AMɸ) oznaczonych jako kontrole FMO (
), nieleczonych AMɸ oznaczonych przeciwciałami przeciwko wszystkim markerom powierzchniowym komórek (
) oraz AMɸ hodowanych z nanocząsteczkami i oznaczonych przeciwciałami przeciwko wszystkim markerom powierzchniowym komórek (
).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Platformy szczepionkowe oparte na nanocząsteczkach polianhydrydów wykazały skuteczność po podaniu donosowym w pojedynczych dawkach5. Pomiar aktywacji populacji komórek fagocytujących obecnych w płucach, wywołanej przez tę platformę dostarczania szczepionki, pozwala na ocenę jej potencjalnej zdolności do ostatecznego stymulowania adaptacyjnych odpowiedzi immunologicznych.
W szczególności pozyskiwanie makrofagów pęcherzykowych z płynu z przemywania płuc i poddawanie ich działaniu róż...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Brak zadeklarowanych konfliktów interesów.
Autorzy pragną podziękować Dowództwu Badań Medycznych i Materiałowych Armii USA (numery grantów W81XWH-09-1-0386 i W81XWH-10-1-0806) za wsparcie finansowe oraz dr. Shawna Rigby'ego z Flow Cytometry Facility na Iowa State University za ekspercką pomoc techniczną.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| pożywka cAM | |||
| DMEM | Cellgro | 15-013-CV | |
| 50 mM 2-merkapt–etanol | Sigma-Aldrich | M3148-25ML | |
| Penicylina/streptomycyna 10 000 μg/ml roztworu | Cellgro | 30-002-CI | |
| Płodowa surowica bydlęca | Atlanta Biologicals | S11150 | |
| Bufor FACS | |||
| Chlorek sodu | Fisher Scientific | S671-500 | |
| Fosforan sodu | Fisher Scientific | MK7868500 | |
| Chlorek potasu | Fisher Scientific | P217500 | |
| Fosforan potasu | Fisher Scientific | P288-200 | |
| BSA (albuminy surowicy bydlęcej) | Sigma-Aldrich | A7888 | |
| Azydek sodu | Sigma-Aldrich | S2002 | |
| Przeciwciała | |||
| IgG szczura | Sigma-Aldrich | I4341 | |
| anty-Ms CD16/32 | eBioscience | 16-0161 | |
| Przeciwciało przeciwko MHC II mysiem haplotypom I-A/I-E, klon M5/114.15.2, sprzężone z izotiocyjanianem fluoresceiny (FITC) | eBioscience | 11-5321 | |
| Przeciwciało anty-mysie CD86, klon GL-1, koniugowane z allofikocyjaniną (APC)-Cy7 | Biolegend | 105030 | |
| Przeciwciało anty-mysie CD40, klon 1C10, koniugowane z APC | eBioscience | 17-0401 | |
| Przeciwciało anty-mysie CD209, klon 5H10, koniugowane z biotyną | eBioscience | 13-2091 | |
| Przeciwciało anty-mysie CD11b, klon M1/70, koniugowane z Alexa Fluor 700 | eBioscience | 56-0112 | |
| przeciwciało przeciw mysiej białku F4/80, klon BM8, koniugowane z phycoerytryną–rythrin (PE)-Cy7 | eBioscience | 25-4801 | |
| streptawidyna sprzężona z PE-Texas red | BD Biosciences | 551487 | |
| Pozostałe materiały i odczynniki | |||
| Etanol | Fisher Scientific | A405-20 | Stosowany w stężeniu 70% (v/v) |
| Sprężony CO2 | Linweld | 16000060 | |
| Strzykawka 1 ml | BD Biosciences | 309659 | |
| Sovereign 3 ½" Cewnik typu Tom Cat | Kendall | 703021 | |
| Komora z laminarnym przepływem powietrza z systemem bezpieczeństwa biologicznego | NUAIRE | Seria 22 | |
| Nożyczki sekcyjne | Fisher Scientific | 138082 | |
| Pinceta | Roboz Surgical Instruments Co. | RS-8254 | |
| PBS, 1X bez wapnia i magnezu | Cellgro | 21-040-CM | |
| probówki wirówkowe 15 ml z nakrętką | VWR international | 21008-216 | |
| Płytki sześciodołkowe do hodowli tkankowej | Costar | 3516 | |
| Statywy na probówki z tworzywa sztucznego | Nalge Nunc international | 5970 | |
| Skrobacz do komórek 24 cm | Techno Plastic Products | 99002 | |
| probówka polistyrenowa z okrągłym dnem o pojemności 5 ml | Falcon BD | 352008 | |
| Pipet-aid XL | Drummond Scientific | 4-000-105 | |
| Pipety o pojemności 10, 5 i 2 ml | Fisher Scientific | 13-675 | |
| 200 i 10 μmikropipety L | Gilson Pipetman | F123601 | |
| 200 i 10 μkońcówki do pipet L | Fisher Scientific | 02-707 | |
| Stabilizator utrwalający BD | BD Biosciences | 338036 | |
| Rozcieńczalnik Isoton II | Beckman Coulter Inc. | 8546719 | |
| Odczynnik lityczny Zap-oglobin II | Beckman Coulter Inc. | 7546138 | |
| Probówki polistyrenowe do licznika Coulter'a | Beckman Coulter Inc. | 14310-684 | |
| Probówki | BD Biosciences | 352008 | |
| Sprzęt | |||
| Wirówka chłodząca | Labnet International | 50075040 | |
| Inkubator z nawilżaniem CO22 | Nuaire | Model Autoflow 8500 | |
| Cytometr przepływowy FACSCanto | BD Biosciences | 338960 | |
| Licznik cząstek Coulter Z1 | Beckman Coulter Inc. | WS-Z1DUALPC | |
| Urządzenie do sonikacji cieczy z mikrokońcówką | Misonix | Model nr S-4000 |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.