Tutaj prezentujemy protokół do generowania zewnątrzkomórkowych pułapek neutrofili (NET) i obsługi NETQUANT, w pełni automatycznej opcji oprogramowania do ilościowego oznaczania NET w obrazach immunofluorescencyjnych.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Tutaj prezentujemy protokół do generowania zewnątrzkomórkowych pułapek neutrofili (NET) i obsługi NETQUANT, w pełni automatycznej opcji oprogramowania do ilościowego oznaczania NET w obrazach immunofluorescencyjnych.
Pułapki zewnątrzkomórkowe (NET) to podobne do sieci struktury przeciwdrobnoustrojowe składające się z DNA i białek przeciwdrobnoustrojowych pochodzących z granulek. Mikroskopia immunofluorescencyjna i metody kwantyfikacji oparte na obrazie pozostają ważnymi narzędziami do ilościowego określania tworzenia pułapek zewnątrzkomórkowych neutrofili. Istnieją jednak kluczowe ograniczenia dotyczące metod opartych na immunofluorescencji, które są obecnie dostępne do ilościowego oznaczania NET. Ręczne metody kwantyfikacji NET na podstawie obrazów są często subiektywne, podatne na błędy i żmudne dla użytkowników, zwłaszcza niedoświadczonych. Ponadto obecnie dostępne opcje oprogramowania do oznaczania ilościowego są albo półautomatyczne, albo wymagają szkolenia przed obsługą. W tym miejscu demonstrujemy implementację zautomatyzowanej metody kwantyfikacji obrazu opartej na immunofluorescencji do oceny powstawania NET o nazwie NETQUANT. Oprogramowanie jest łatwe w użyciu i posiada przyjazny dla użytkownika graficzny interfejs użytkownika (GUI). Uwzględnia ona parametry biologicznie istotne, takie jak wzrost powierzchni i stosunek białek markerowych DNA:NET oraz deformacja jądrowa w celu zdefiniowania powstawania NET. Co więcej, narzędzie to jest zbudowane jako bezpłatna aplikacja i pozwala na kwantyfikację i analizę rozdzielczości pojedynczej komórki.
Neutrofile są kluczowymi mediatorami wrodzonych reakcji obronnych gospodarza przeciwko szerokiej gamie patogenów mikrobiologicznych1. Wykonują swoje funkcje przeciwdrobnoustrojowe, uwalniając granulki zawierające szeroki wachlarz białek przeciwdrobnoustrojowych2, wytwarzając reaktywne formy tlenu (ROS) i podchloryt1, oraz poprzez fagocytozę3. Ponadto Brinkmann i wsp.4 opisał zewnątrzkomórkowe pułapki neutrofili (NET) jako nowy mechanizm, dzięki któremu neutrofile wyłapują i eliminują inwazyjne patogeny. Od czasu ich odkrycia nieco ponad dekadę temu4, NET są zamieszane w wiele różnych chorób zakaźnych5,6 i non-infectious7 chorób. Tworzenie NET jest procesem aktywnym i powoduje ekstruzję DNA chromatyny pokrytego granulowanymi białkami przeciwdrobnoustrojowymi pochodzącymi z granulek8. Niektóre z kluczowych zmian w morfologii komórkowej i jądrowej związanych z powstawaniem NET obejmują utratę morfologii jądrowej, dekondensację chromatyny, mobilizację białek ziarnistych z cytoplazmy do jądra oraz wzrost średnicy jądra i komórki8,9.
Sieci podobne do sieci, które mogą wyglądać jak rozproszone struktury nieco większe niż komórka lub jako struktury kilkakrotnie większe niż pojedynczy neutrofil, są uważane za wskaźniki NETosis5,10. Za pomocą mikroskopii fluorescencyjnej NET można wykryć poprzez sondowanie DNA za pomocą sondy fluorescencyjnej, takiej jak 4',6-diamidino-2-fenyloindol (DAPI) oraz przez barwienie immunofluorescencyjne białek związanych z NET, takich jak elastaza neutrofilowa. Kwantyfikacja nakładających się obszarów barwienia dla DNA i białek związanych z NET określa całkowity obszar pod NET w image11.
Dostępnych jest wiele opcji analizy obrazu, które umożliwiają ilościowe określanie NETs na podstawie obrazów fluorescencyjnych11,12. Jednak te opcje oprogramowania mają ograniczenia, ponieważ nie są przyjazne dla użytkownika i/lub w pełni zautomatyzowane. W tym artykule demonstrujemy działanie NETQUANT13, bezpłatnej aplikacji, która może wykonywać bezstronną, w pełni zautomatyzowaną kwantyfikację NET opartą na obrazie mikroskopii immunofluorescencyjnej. Aplikacja posiada przyjazny dla użytkownika interfejs graficzny (GUI) i może wykonywać analizę pojedynczych komórek. Oprogramowanie określa ilościowo NETozę na obrazie, wykrywając zmiany morfologiczne w obszarze markera związanego z DNA-NET, deformację jądra związaną z dekondensacją chromatyny i wzrost stosunku białek związanych DNA:NET. Podsumowując, wiele kryteriów definicji NET pozwala na rygorystyczną kwantyfikację NET w kilku zestawach danych w bezstronny sposób.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Komisja etyczna Uniwersytetu w Lund zatwierdziła pobieranie krwi żylnej od zdrowych ochotników zgodnie z Deklaracją Helsińską (2013/728). Wszyscy ochotnicy wyrazili pisemną zgodę na udział w badaniu.
1. Izolacja neutrofili z krwi obwodowej za pomocą wirowania w gradiencie gęstości

2. Przygotowanie szkiełek podstawowych i stymulacja neutrofili
3. Wizualizacja NETów
4. Analiza i kwantyfikacja NETów przy użyciu NETQUANT
Uwaga: NETQUANT można pobrać, klikając plik instalacyjny znajdujący się w archiwum Zenodo Github lub na stronie internetowej Nordenfelt Lab (https://nordlab.med.lu.se/?page_id=34).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Neutrofile w stężeniu 5 x 105 neutrophils/mL wysiano na szkiełka podstawowe umieszczone w płytce 12-dołkowej, a następnie stymulowano za pomocą 20 nM PMA lub pozostawiono bez stymulacji przez 150 min. Próbki barwiono przy użyciu pierwszorzędowych króliczych przeciwciał anty-ludzka elastaza neutrofilowa, drugorzędowych kozich przeciwciał anty-króliczych sprzężonych z fluorophorem oraz DAPI – barwnikiem fluorescencyjnym wiążącym DNA (szczegóły znajdują się w Tabeli materi...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Formacja NET jest stosunkowo nowym dodatkiem do zróżnicowanego arsenału neutrofili4 i zauważalny jest wzrost zainteresowania badaniem implikacji NET w szerokim zakresie obszarów badawczych 5,7,14,15. Akwizycja obrazów za pomocą mikroskopii immunofluorescencyjnej, a następnie kwantyfikacja oparta na obrazie jest szeroko stosowaną metodą ilościowego oznaczania NET. Takie p...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
TM i PN mają zgłoszony patent związany z algorytmami stosowanymi w NETQUANT.
Praca została sfinansowana przez Fundację Crafoord (TM i PN), grant badawczy rządu szwedzkiego (PN, TM), Szwedzką Radę ds. Badań (PN) i Fundację Groschinsky'ego (TM, PN).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| BD Vacutainer Heparynizowane probówki z tworzywa sztucznego | BD Biosciences | 367885 | |
| Lymphoprep | Axis-Shield | 114547 | |
| RPMI-1640 z L-glutaminą | Gibco | 11835-030 | |
| Kolby stożkowe 50 ml | Sarstedt | 62.547.004 | |
| Kolby stożkowe 15 ml | Sarstedt | 62.554.002 | |
| Tkanka 12-dołkowa Płytki hodowlane | Falcon | 10626491 | |
| #1 Szkiełka nakrywkowe 10mm | Menzel Glaser | CS10100 | |
| Szkiełka podstawowe | Menzel Glaser | 631-0098 | |
| Pierwotna elastaza antyludzka | DAKO DAKO | królik 1373, immunizacja kontraktowa | |
| Wtórny fluorofor sprzężony koza anty-królik | Technologie życia | A-11072, A-11070 | |
| Odczynnik PROLONG-Gold Antifade z technologiami DAPI | Life | P36930 | Podłoże montażowe |
| Kozia surowica | Sigma-Aldrich | G9023 | |
| 12-mirystynian 13-octanu Phorbol (PMA) | Sigma-Aldrich | 79346 | |
| Paraformaldehyd | Sigma-Aldrich | 158127 | |
| Triton X-100 | Sigma-Aldrich | T8787 | |
| Nikon Ti-E Mikroskop epifluorescencyjny | Nikon | ||
| Andor Zyla | |||
| Plan Apochromat Obiektywy 20x, 40x | Nikon | ||
| Windows 10 | Microsoft | System operacyjny | |
| macOS Sierra 10.12 | Apple | System operacyjny | |
| MATLAB | Mathworks |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.