Pokazujemy krok po kroku protokół badania funkcji genów w makrofagach rezydujących w tkance otrzewnej in vivo, przy użyciu wektorów lentiwirusowych.
Artykuł metodologiczny
Pokazujemy krok po kroku protokół badania funkcji genów w makrofagach rezydujących w tkance otrzewnej in vivo, przy użyciu wektorów lentiwirusowych.
Makrofagi rezydujące w tkance otrzewnej pełnią szerokie funkcje w utrzymaniu homeostazy i biorą udział w patologiach w obrębie lokalnych i sąsiednich tkanek. Ich funkcje są podyktowane sygnałami mikrośrodowiskowymi; Dlatego konieczne jest zbadanie ich zachowania w niszy fizjologicznej in vivo. Obecnie specyficzne metodologie celowania w makrofagi otrzewnowej wykorzystują modele transgeniczne całych myszy. W tym miejscu opisano protokół skutecznej modulacji in vivo ekspresji mRNA i małych gatunków RNA (np. mikroRNA) w makrofagach otrzewnowych przy użyciu cząstek lentiwirusa. Preparaty lentiwirusowe wytwarzano w HEK293T komórkach i oczyszczano na pojedynczej warstwie sacharozy. Walidacja in vivo skuteczności lentiwirusa po wstrzyknięciu dootrzewnowym wykazała dominujące zakażenie makrofagów ograniczone do tkanki miejscowej. Celowanie w makrofagi otrzewnowe było skuteczne podczas homeostazy i zapalenia otrzewnej wywołanego tioglikolanem. Omówiono ograniczenia protokołu, w tym stan zapalny o niskim poziomie wywołany dootrzewnowym podawaniem lentiwirusa oraz ograniczenia czasowe dla potencjalnych eksperymentów. Ogólnie rzecz biorąc, badanie to przedstawia szybki i przystępny protokół szybkiej oceny funkcji genów w makrofagach otrzewnowych in vivo.
Makrofagi rezydujące w tkankach (Mφ) to niejednorodna populacja fagocytarnych komórek odpornościowych, które wyczuwają i reagują na atakujące patogeny1,2. Ponadto odgrywają istotną rolę w rozwoju, przebudowie i utrzymaniu homeostazy tkanek1,3. Wiele tkanek Mφ pochodzi od komórek progenitorowych woreczka żółtkowego podczas embriogenezy i utrzymuje się w tkance przez całe życie4,5. Fenotyp i funkcje tych komórek są podyktowane wspólnymi i hierarchicznymi interakcjami określonych czynników transkrypcyjnych oraz lokalnego mikrośrodowiska6,7,8,9. Coraz lepsze zrozumienie tej zależności zwiększa zapotrzebowanie na skuteczne metody manipulacji genami Mφ in vivo w ich fizjologicznie istotnej niszy.
wektory lentiwirusowe są często wykorzystywanym narzędziem do manipulowania kwasami nukleinowymi w określonych populacjach komórek in vivo10,11,12, szczególnie ze względu na ich zdolność do infekowania zarówno dzielących się, jak i niedzielących się komórek oraz do stabilnej integracji z genomem gospodarza13,14. W ciągu ostatnich dwóch dekad technologia dostarczania lentiwirusa została zoptymalizowana, a alternatywne koperty i syntetyczne promotory zostały zbadane w celu zwiększenia celowania specyficznego dla linii8,15. Ze względu na szeroki tropizm komórkowy, wirus pęcherzykowego zapalenia jamy ustnej otacza glikoproteinę (VSV-G)16,17 stał się "złotym standardem" otoczki stosowanej w technologii lentiwirusów.
W tym protokole18, pseudotypowane cząstki lentiwirusowe VSV-G są wykorzystywane do demonstracji ukierunkowanego i skutecznego dostarczania krótkiego RNA spinki do włosów (shRNA) i mikroRNA (miR) do mysiego Mφ (pMφ) in vivo, w stanie ustalonym19. Ekspresja transgenu była napędzana przez promotor wirusa tworzącego ognisko śledziony (SFFV). Produktywne zakażenie komórek zdefiniowano na podstawie ekspresji wzmocnionego białka zielonej fluorescencji (GFP) pochodzącego z lentiwirusa. Zastosowanie tego podejścia umożliwiło łatwy odczyt na potrzeby eksperymentów in vivo lentiwirusa w celu określenia optymalnej dawki i ram czasowych eksperymentu. Wreszcie, prowokacja lentiwirusowa in vivo myszy podczas zapalenia wywołanego tioglikolanem ujawniła naturalną skłonność do selektywnego zakażenia pMφ.
Wszystkie prace nad zwierzętami były prowadzone zgodnie z wytycznymi Instytucji i Ministerstwa Spraw Wewnętrznych Wielkiej Brytanii.
UWAGA: Wszystkie badania in vivo z lentiwirusem powinny być przeprowadzane zgodnie z lokalnymi i krajowymi wytycznymi dotyczącymi etycznego wykorzystywania zwierząt w badaniach, a także przestrzegać wszystkich przepisów związanych z używaniem materiałów zakaźnych kategorii II. Dobrostan zwierząt powinien być również monitorowany zgodnie z lokalnymi przepisami. Na tym etapie protokołu należy zachować szczególną ostrożność podczas pracy z cząstkami lentiwirusowymi i ostrymi narzędziami.
1. Przygotowanie komórek HEK293T do transfekcji
UWAGA: Wykonaj te kroki pod sterylnym kolektorem bezpieczeństwa biologicznego do hodowli tkankowej.
2. Transfekcja komórek HEK293T za pomocą odczynnika do transfekcji lipidów nieliposomalnych
3. Zbiór cząsteczek lentiwirusowych
4. Oczyszczanie lentiwirusa
5. Miareczkowanie produkcji lentiwirusa w limfocytach T Jurkata
6. Zakażenie in vivo lentiwirusem makrofagów otrzewnowych rezydujących w tkance
7. Pobieranie komórek otrzewnej od myszy zakażonej lentiwirusem
UWAGA: W przypadku pobierania w ciągu 72 godzin od wstrzyknięcia lentiwirusa, postępuj zgodnie z instytucjonalnymi zasadami bezpieczeństwa biologicznego kategorii II. Ściółka i klatka, w której trzymano zakażone zwierzęta w ciągu pierwszych 72 godzin po wstrzyknięciu lentiwirusa, muszą zostać odkażone zgodnie z instytucjonalnymi zasadami bezpieczeństwa biologicznego kategorii II.
8. Barwienie i analiza komórek otrzewnej
9. Pobieranie komórek z organów
Przy pełnym i prawidłowym zastosowaniu, protokół ten pozwala na uzyskanie łącznie 1,5 mL wysokiej jakości zapasu lentiwirusa z jednego przygotowania, co jest wystarczające do dwunastu wstrzyknięć in vivo w optymalnej objętości określonej w niniejszym badaniu18. Sukces transfekcji można ocenić na wczesnym etapie protokołu. Zdrowe i konfluentne komórki HEK293T powinny wykazywać, jeśli znajdują się w plazmidach, łatwo wykrywalny sygnał markera (np. GFP użytego w tym badaniu) po 48 h od transfekcji plazmidowej (Rysunek 1A). Niska intensywność sygnału, nadmierne odrywanie się komórek oraz niska konfluencja na wczesnych etapach protokołu mogą wskazywać na śmierć komórek i doprowadzą do niskiej wydajności preparatu lentiwirusowego. Pewne odrywanie się komórek przed opcjonalnym pobraniem II (krok 3.5.1.) jest widoczne i oczekiwane.
W niniejszym protokole do generowania cząsteczek lentiwirusa wykorzystuje się trzy plazmidy: plazmid pakujący pCMV-ΔR8.91 kodujący białko strukturalne HIV-1 (Gag), białka akcesoryjne Tat i Rev oraz polimerazę odwrotnej transkrypcji (Pol)22; pMD2.G kodujący otoczkę VSV-G pod promotorem CMV13; oraz plazmid pHR'SIN-cPPT-SEW (kodujący marker eGFP)19, odpowiednio zmodyfikowany w celu ekspresji shRNA lub mikroRNA.
Preparaty lentiwirusów są mianowane na linii komórkowej limfocytów T Jurkat ze względu na ich wysoką zakaźność23. Prawidłowo przygotowany lentiwirus pozwoli uzyskać wskaźnik zakażenia powyżej 95% przy dawce tak niskiej jak 5 µL (Rysunek 2A). Średnia intensywność fluorescencji zakażonych komórek nadal wzrasta przy wyższych dawkach (Rysunek 2B,C). W razie potrzeby miana wirusa można zmierzyć za pomocą PCR w czasie rzeczywistym dla zintegrowanych komponentów wirusowych, np. promotora SFFV, co korelowało liniowo z odsetkiem komórek wykazujących ekspresję GFP i logarytmicznie z MFI dla GFP (Rysunek 2D). W zależności od konstruktu, szczególnie w przypadku tych z dużym insertem24, niektóre preparaty lentiwirusów mogą wykazywać obniżoną zakaźność w komórkach T Jurkat, co zademonstrowano dla konstruktu Cre-GFP użytego w niniejszym badaniu (Rysunek 2E,F). W takim przypadku można połączyć kilka preparatów cząstek lentiwirusowych i resuspenderować je w 1 mL. Zalecamy walidację odpowiedzi immunologicznej na te preparaty in vivo przed rozpoczęciem eksperymentów. Naturalnie preparaty lentiwirusów z alternatywnymi receptorami wejścia niż zastosowany tutaj VSV-G mogą wykazywać inną wydajność zakażania w linii komórkowej T Jurkat, w zależności od ekspresji receptorów na komórkach. Linie komórkowe wykorzystywane do mianowania powinny być dobrane tak, aby wykazywały ekspresję receptora używanego przez cząstki lentiwirusów do wnikania do komórek i najlepiej nie posiadały lub miały bardzo niską ekspresję czynników restrykcyjnych25.
Pomyślną produkcję cząsteczek lentiwirusowych potwierdzono ponadto poprzez infekcję pMφ (zdefiniowanych jako populacja CD11b+ F4/80+ oraz Tim4+)18 (Rycina 3A). Ustalono, że wewnątrzbrzuszne wstrzyknięcie 100 µL preparatu lentiwirusowego (w całkowitej objętości 200 µL pożywki bezsurowiczej) zapewnia najwyższy odsetek i intensywność sygnału GFP w tych komórkach (Rycina 3B,C). Wstrzyknięcia wyższych dawek (150 µL i 200 µL preparatu lentiwirusowego) nie miały korzystnego wpływu na ekspresję GFP w pMφ. Eksperymenty w zależności od czasu w godzinie 4 h, oraz w 3, 7 i 14 dniu po wewnątrzbrzusznej (i.p) injekcji 100 µL lentiwirusa wykazały znaczący odsetek rezydujących pMφ wykazujących ekspresję GFP w 3. i 7. dniu, a następnie zanik zainfekowanej populacji w 14. dniu (Rycina 3D, E). Co ciekawe, pMφ wykazujące ekspresję GFP znikają głównie do 14. dnia po infekcji, częściowo ze względu na immunologiczne rozpoznanie markera GFP. Rzeczywiście, eksperymenty z lentiwirusem z markerem GFP u myszy selektywnych dla T-Reg, Foxp3-DTR-eGFP, zapobiegają odrzuceniu zainfekowanych rezydujących pMφ przynajmniej do 21. dnia (Rycina 3F). W przypadku preparatów lentiwirusowych o obniżonej skuteczności w komórkach Jurkat, do osiągnięcia oczekiwanego stopnia infekcji in vivo wymagana byłaby wyższa ilość. Jednakże, jak wykazano w przypadku preparatu lentiwirusowego Cre-GFP, zależnie od projektu konstruktu, nawet dawka 300 µL w 7. dniu po wstrzyknięciu i.p może przynieść słaby rezultat (Rycina 3G). Wcześniej wykazaliśmy pomyślne zastosowanie tego protokołu do nadekspresji i wyciszania genów in vivo w mysich pMφ, w tym lentiwirusowe wyciszanie genów Map3k8 i Gata6 za pomocą shRNA oraz nadekspresję Gata619. Tutaj pokazujemy, że protokół ten może być również skutecznie wykorzystany do nadekspresji mysiego mikroRNA 146b (mmu-miR-146b) oraz do wyciszania cząsteczki adhezyjnej międzykomórkowej 1 (ICAM1, CD54) przy użyciu pochodnego od lentiwirusa shRNA w rezydujących pMφ (Rycina 3H,I).
Zakażanie komórek pierwotnych, takich jak makrofagi, wymaga większej ilości lentiwirusów, co prawdopodobnie wynika z obecności czynników restrykcyjnych w tych komórkach. Czynniki restrykcyjne to naturalne mechanizmy ochronne komórek, które zakłócają etapy cyklu życiowego wirusów, takie jak odwrotna transkrypcja lub integracja, co prowadzi do zahamowania ekspresji genów z konstruktów.
Dalsza walidacja protokołu in vivo wykazała brak wpływu dostarczania lentiwirusa drogą i.p. na żywotność komórek odpornościowych otrzewnej (Rysunek 4A) i wskazała na odmienną zakaźność rezydentnych subpopulacji pMφ (zdefiniowanych przez ekspresję markerów CD73 i Tim4) (Rysunek 4B,C). Co istotne, produkcyjna infekcja lentiwirusem była ograniczona do rezydentnych Mφ w miejscu wstrzyknięcia, o czym świadczył brak znaczącej ekspresji GFP w Mφ węzłów chłonnych krezkowych (mLN), płuc, wątroby lub śledziony 7 dni po podaniu (Rysunek 4D). Biorąc pod uwagę, że w wielu przypadkach celowanie genetyczne w Mφ musi być przeprowadzone w warunkach zapalnych, zbadaliśmy skuteczność tego protokołu u myszy poddanych wyzwaniu poprzez dostrychnawcze wstrzyknięcie 0,1 mL 4% tioglikolanu. Wstrzyknięcie tioglikolanu wywołuje napływ zapalnych Mφ pochodzących z monocytów oraz komórek monocytowych, które można podzielić na 5 odrębnych populacji (Rysunek 4E). Analiza cytometrii przepływowej ujawniła fenotyp oporny na infekcję lentiwirusem w przypadku komórek podobnych do monocytów (populacje Ly6Chi 1 i 2), co jest zgodne z wcześniejszymi odkryciami w komórkach ludzkich26. W przeciwieństwie do nich, rezydentne Mφ i monocyty (grupy 3-5) pozostały najbardziej podatne na infekcję (Rysunek 4F).
Szczegółowa analiza cytometryczna wykazała ekspresję GFP głównie w rezydentnych makrofagach otrzewnej (Mφ) oraz rezydentnych pMφ z głównym kompleksem zgodności tkankowej (MHC) klasy II+ (MHCII+ F4/80+ Tim4+) (do 60 % w 3. dniu po wstrzyknięciu) (Rycina 5A). Słaby lub żaden sygnał GFP nie został wykryty w innych populacjach komórek otrzewnej, w tym w makrofagach/komórkach dendrytycznych otrzewnej pochodzących z szpiku kostnego (MHCII+, CD11b+, CD11c+), limfocytach B (CD19+), limfocytach T (CD3+), komórkach tucznych (CD11b-, FcεR1+), eozynofilach (Siglec-F+), komórkach NK (CD19-, NK1.1+) oraz neutrofilach (Ly6G+) (Rycina 5A,B). Trwałość ekspresji GFP (Rycina 5C) we wszystkich populacjach odpowiadała trwałości w rezydentnych makrofagach otrzewnej (Rycina 1D). Przejściowy wzrost częstości występowania neutrofili odnotowano po 4 h od wstrzyknięcia dootrzewnowego 100 µL (w całkowitej objętości 200 µL medium bez surowicy) lentiwirusa (Rycina 5D), co wskazuje na wczesny, łagodny stan zapalny u zwierząt poddanych działaniu preparatu. Ostatecznie w przypadku rezydentnych pMφ zaobserwowano znaczny spadek częstości występowania między 7. a 14. dniem po zakażeniu (Rycina 5E), co sugeruje, że optymalne okno eksperymentalne przypada między 3. a 7. dniem po wstrzyknięciu.

Rycina 1: Produkcja lentiwirusów w komórkach HEK293T. (A) Reprezentatywne zdjęcia immunofluorescencyjne komórek HEK293T 48h po udanej transfekcji (mikroskop fluorescencyjny [pik pobudzenia 488 nm, pik emisji 510 nm], powiększenie 20x, pasek skali = 400 µm). (B) Zdjęcie stożkowej probówki do ultrawirówki zawierającej warstwę 20% sacharozy (dół, przezroczysta) oraz warstwę medium pobranego z transfekowanych komórek HEK293T (góra, czerwona). (C) Zdjęcie prawidłowego umieszczenia stożkowej probówki do ultrawirówki w koszyczku, wraz z adapterem. (D) Zdjęcia przedstawiające prawidłowe i nieprawidłowe wyważenie rotora ultrawirówki. (E) Zdjęcie optymalnej konfiguracji komory Cat II i materiałów do iniekcji in vivo dla osoby praworęcznej. Rycina została zmodyfikowana za zgodą Ipseiz N et al.18. Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tej ryciny.

Rysunek 2: Miareczkowanie lentiwirusa w komórkach T Jurkat. (A) Reprezentatywna analiza cytometryczna komórek T Jurkat 72 h po infekcji rosnącymi dawkami lentiwirusa zawierającego plazmid GFP, przedstawiająca odsetek komórek GFP+ (GFP+), (B) średnia intensywność fluorescencji (MFI) komórek GFP+ oraz (C) reprezentatywny histogram ekspresji GFP. (D) Wykres rozrzutu przedstawiający MFI (lewa oś Y) i odsetek komórek zainfekowanych lentiwirusem wykazującym ekspresję GFP (prawa oś Y) w funkcji liczby kopii wirusa wykrytej na pg DNA (oś X). (E) Reprezentatywny histogram infekcji komórek T Jurkat suboptymalnym preparatem lentiwirusa Cre-GFP (Cre-GFP LV) oraz kontrolnym lentiwirusem GFP (GFP LV) oraz (F) dane zbiorcze przedstawiające odsetek komórek T Jurkat zainfekowanych lentiwirusem Cre-GFP (GFP+). Rysunek został zmodyfikowany za zgodą Ipseiz N et al.18. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

Rysunek 3: Efektywność zakażenia rezydentnych pMФ. (A) Strategia bramkowania rezydentnych pMφ (CD11b+, Tim4+, F4/80+) oraz komórek Tim4-, F4/80+. Bramkowanie komórek przeprowadzono najpierw na singletach, a następnie na CD11b+. (B) Reprezentatywne wykresy kropkowe oraz (C) podsumowanie częstotliwości zakażenia (% komórek GFP+) i intensywności (MFI) komórek GFP+ wyizolowanych 3 dni po zakażeniu in vivo różnymi ilościami preparatu lentiwirusa GFP. (D) Reprezentatywny wykres kropkowy oraz (E) podsumowanie częstotliwości zakażenia (% komórek GFP+) i intensywności (MFI) komórek GFP+ wyizolowanych w różnych punktach czasowych po zakażeniu in vivo 100 µL lentiwirusa w całkowitej objętości 200 µL pożywki bezsurowiczej. (F) Podsumowanie liczby komórek w dniach 7, 14 i 21 po dostarczeniu dootrzewnowym lentiwirusa wykazującego ekspresję GFP u myszy Foxp3-DTR-eGFP, przedstawiające liczbę pMφ wykazujących ekspresję GFP oraz makrofagów zapalnych i komórek dendrytycznych (InfMØs/DCs [F480low]). (n= 1-2 na grupę). (G) Reprezentatywny wykres kropkowy suboptymalnego zakażenia in vivo rezydentnych pMφ z linii Gata6-KOmye 19 300 µL lentiwirusa Cre-GFP 7 dni po wstrzyknięciu dootrzewnowym. (H) Ilościowe oznaczenie RT-qPCR ekspresji mmu-miR-146b-5p w rezydentnych makrofagach otrzewnowych poddanych działaniu in vivo 100 µL lentiwirusa kodującego mysie mikroRNA-146b (miR-146b) lub kontroli (C). Rezydentne pMφ (białe kółka) i komórki Tim4-, F4/80+ (szare kółka). (I) Reprezentatywny wykres kropkowy pomyślnej downregulacji ICAM1 na pMφ u samic myszy 129S6, 7 dni po wstrzyknięciu dootrzewnowym lentiwirusa zawierającego celowane shRNA. Przedstawiono kontrolne shRNA. Nałożona warstwa przedstawia kontrolę izotypową. Dane przedstawiono jako średnia ± SEM, n≥2 myszy. Rysunek został zmodyfikowany za zgodą Ipseiz N et al.18. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

Rycina 4: Efektywność infekcji subpopulacji rezydujących pMφ. (A) Procent całkowitej liczby pojedynczych komórek oraz żywotnych rezydujących Mφ 7 dni po wstrzyknięciu dootrzewnowym 100 µL pożywki bezsurowiczej (-) lub lentiwirusa GFP (+). (B) Strategia bramkowania pokazująca cztery główne populacje pMφ znalezione in vivo: CD73+Tim4+, CD73-Tim4-, CD73+Tim4-, CD73-Tim4+, oraz (C) odpowiadająca im częstość infekcji (% komórek GFP+) i intensywność (MFI komórek GFP+) tych populacji. (D) Procent komórek GFP+ w wielu organach 7 dni po wstrzyknięciu dootrzewnowym 100 µL lentiwirusa. Skróty: mLN, węzeł chłonny krezkowy. (E) Myszy otrzymały wstrzyknięcia dootrzewnowe 0,1 mL 4% tioglikolanu przez 5 dni, a następnie wstrzyknięcie dootrzewnowe lentiwirusa. Strategia bramkowania pMφ i monocytów 3 dni po wstrzyknięciu dootrzewnowym lentiwirusa. (F) Analiza częstości infekcji, MFI i liczby komórek GFP+ monocytów (Ly6C+) i Mφ (Ly6C-). Dane przedstawione jako średnia ± SEM, n≥3 myszy. Rycina została zmodyfikowana za zgodą Ipseiz N et al.18. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Rycina 5: Wpływ wstrzyknięcia lentiwirusa na zapalenie otrzewnej. Myszy otrzymały wstrzyknięcia in vivo i.p. lentiwirusa ekspresyjnego GFP. (A) Częstość zakażenia populacji komórek w jamie otrzewnej po wstrzyknięciu różnych ilości lentiwirusa (50 µL, 100 µL, 150 µL lub 200 µL). (B) Intensywność ekspresji GFP w produktywnie zakażonych populacjach komórek 7 dni po wstrzyknięciu i.p. (C) Częstość zakażenia populacji komórek w jamie otrzewnej w różnych punktach czasowych po wstrzyknięciu i.p. (D) i (E) Procent komórek w różnych punktach czasowych po wstrzyknięciu i.p. Wszystkie wstrzyknięcia lentiwirusa przeprowadzono z taką samą całkowitą objętością 200 µL, uzupełnioną medium bezsurowiczym. O ile nie określono inaczej, zastosowano dawkę 100 µL lentiwirusa. Myszy kontrolne („C”) otrzymały 200 µL czystego medium bezsurowiczego. Dane przedstawiono jako średnia ± SEM, n≥3 myszy. Rycina została zmodyfikowana za zgodą Ipseiz N et al.18. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.
| Cel przeciwciała | Fluorofor | Klon | Zastosowane rozcieńczenie | stężenie końcowe [μg/mL] |
| Antygen rdzenia HIV-1 | RD1 | FH190-1-1 | 1/100 | 1 |
| I-A/I-E | PerCpCy5.5 | M5/114.15.2 | 1/400 | 0.5 |
| Ly6G | PerCpCy5.5 | 1A8 | 1/400 | 0.5 |
| CD3e | PerCpCy5.5 | 17A2 | 1/200 | 1 |
| CD3e | PE/Cy7 | 500A2 | 1/400 | 0.5 |
| CD11c | PE/Cy7 | N418 | 1/800 | 0.25 |
| CD11c | BV605 | N418 | 1/400 | 0.5 |
| CD226 | AF647 | 10 E 5 | 1/400 | 1.25 |
| Tim4 | AF647 | RTM4-54 | 1/600 | 0.83 |
| CD4 | APC | GK1.5 | 1/400 | 0.5 |
| CD11b | AF700 | M1/70 | 1/700 | 0.71 |
| CD11b | PerCpCy5.5 | M1/70 | 1/400 | 0.5 |
| F4/80 | Pacific Blue | BM8 | 1/700 | 0.71 |
| F4/80 | BV605 | BM8 | 1/400 | 0.25 |
| F4/80 | BV711 | BM8 | 1/400 | 0.5 |
| CD73 | eFluor450 | TY/11.8 | 1/400 | 2.5 |
| CD19 | V450 | 1D3 | 1/400 | 0.5 |
| CD19 | APC | 1D3 | 1/400 | 0.5 |
| CD8a | eFluor450 | 53-6.7 | 1/400 | 0.5 |
| SiglecF | BV421 | E50-2440 | 1/400 | 0.5 |
| NK1.1 | APC/Cy7 | PK136 | 1/400 | 0.5 |
| FceR1 | eFluor450 | MAR-1 | 1/400 | 0.5 |
| ICAM1 | PE | 1A29 | 1/100 | 2 |
| Kontrola izotypowa szczurza IgG1, κ | PE | 1/100 | 2 |
Tabela 1: Lista przeciwciał
Makrofagi rezydujące w tkankach pełnią szereg funkcji homeostatycznych i zapalnych specyficznych dla tkanek 1,2 podyktowanych ich środowiskiem fizjologicznym 6,7,8,9. W protokole tym wprowadzono skuteczną metodę18 manipulacji makrofagami rezydującymi w otrzewnej in vivo przy użyciu cząstek lentiwirusa w celu zbadania funkcji makrofagów w ich biologicznym mikrośrodowisku.
Dla powodzenia protokołu niezbędne jest wykorzystanie zdrowych komórek HEK293T. Najlepszą praktyką jest rozmrażanie komórek co najmniej tydzień przed rozpoczęciem tego protokołu, aby zapewnić regenerację komórek i dobrą liczbę. Komórki powinny być wysiane w odpowiedniej objętości pożywki na jeden dzień przed planowaną transfekcją i powinny osiągnąć około 80% zbiegu w dniu transfekcji. Niedostatecznie lub nadmiernie zlewające się preparaty komórkowe spowodują zmniejszenie wydajności lentiwirusa. W celu uzyskania najlepszych rezultatów zalecamy transfekcję HEK293T komórek odczynnikiem do transfekcji zgodnie z instrukcjami producenta. Podstawowe etapy transfekcji obejmują odpowiednie wymieszanie plazmidów i odczynników oraz kroplowe dodawanie mieszaniny bezpośrednio do monowarstwy komórek HEK293T. W tym protokole można zastosować transfekcję fosforanu wapnia komórek HEK293T27,28. Użytkownik powinien jednak mieć świadomość, że skuteczność tej metody może się różnić i może skutkować zmniejszoną wydajnością transfekcji.
Środki ostrożności powinny być uwzględnione w protokole od dnia transfekcji komórek HEK293T. Obejmują one pracę w komorze bezpieczeństwa kategorii II, noszenie podwójnych rękawic podczas pracy z zanieczyszczonym materiałem oraz odpowiednie wybielanie skażonego materiału (roztworem odkażającym, na przykład roztworem wybielającym o stężeniu 2 000 ppm) przez co najmniej 4 godziny. Użytkownicy powinni zapoznać się ze swoimi regulacjami instytucjonalnymi dotyczącymi pracy z patogenami i odpadami kategorii II.
W tym protokole preparat lentiwirusa jest najpierw oczyszczany za pomocą filtra 0,45 μm w celu usunięcia HEK293T resztek komórek. Należy unikać stosowania mniejszych filtrów (0,22 μm) i membran z estrów celulozy, ponieważ spowoduje to utratę cząsteczek lentiwirusa. Zaleca się stosowanie filtrów polieterosulfonowych lub fluorku winylidenu o niskiej zdolności wiązania białek29. Drugi etap oczyszczania przeprowadza się na pojedynczej 20% warstwie sacharozy w ultrawirówce w celu usunięcia pozostałych zanieczyszczeń, co jest szczególnie ważne dla późniejszego podawania in vivo preparatu lentiwirusa. W instytucjach, w których ultrawirówka nie jest dostępna, inne30 opisało oczyszczanie lentiwirusa na bazie sacharozy przy użyciu standardowej wirówki laboratoryjnej. Można to zaimplementować w tym protokole jako alternatywę. Preparat lentiwirusa jest miareczkowany w limfocytach T Jurkat na podstawie ekspresji sygnału markerowego (np. GFP stosowanego w tym protokole). W przypadku konstruktów bez markerów, fizyczne cząstki lentiwirusa można ocenić poprzez kwantyfikację białka p24gag HIV-1 za pomocą zestawu ELISA31, analizę cytometrii przepływowej antygenu rdzeniowegoHIV-1 18 lub pomiar zmian w docelowym genie (preferencyjnie przy użyciu metod umożliwiających pomiar zmian w poszczególnych komórkach, np. cytometrii przepływowej lub mikroskopii). Jeżeli miareczkowanie kontroli i lentiwirusa różni się znacznie w limfocytach T Jurkat, objętości wykorzystane w badaniach in vivo można dostosować tak, aby osiągnąć najbardziej porównywalne zakażenie między preparatami lentiwirusa.
Głównym ograniczeniem protokołu jest obserwowany zanik Mφ otrzewnej rezydenta GFP+ w ciągu 14 dni od wstrzyknięcia lentiwirusa ip. W przypadku badań długoterminowych należy wziąć pod uwagę linie myszy ze stabilnymi zmianami genetycznymi w określonym typie komórek lub tkanek32. Na przykład, ponieważ makrofagi otrzewnowe nie wyrażają Foxp3 (białka T-Reg), wykorzystaliśmy myszy Foxp3-DTR-eGFP33 i potwierdziliśmy, że ekspresja GFP utrzymuje się w otrzewnowym Mφ po 21 dniach od infekcji (Figura 3F). Należy jednak zauważyć, że lentiwirusy zawierają inne obce składniki, a to wydłużenie trwałości zakażonych komórek u myszy Foxp3-DTR-GFP może nie być trwałe. Dodatkowym słabym punktem tej metody jest niski poziom stanu zapalnego, który można zaobserwować w jamie otrzewnej po wstrzyknięciu lentiwirusa, czego dowodem jest napływ neutrofili po 4 godzinach od wstrzyknięcia (ryc. 5D), co może oznaczać, że powtarzające się infekcje przyspieszyłyby związaną ze stanem zapalnym utratę Mφ rezydenta otrzewnej wyrażającego GFP. Chociaż nie wykryliśmy interferonów typu I (IFN) w jamie otrzewnej, wcześniej wykazano, że cząstki lentiwirusa pseudotypowane VSV-G indukują niektóre geny stymulowane przez IFN w ludzkim Mφ przy braku wykrywalnych IFN34. Należy to wziąć pod uwagę przy stosowaniu tego protokołu do eksperymentów badających przeciwwirusowe odpowiedzi immunologiczne. Wystąpienie ostrego i utrzymującego się stanu zapalnego po wstrzyknięciu doiniegdzie preparatu lentiwirusa może wskazywać na zanieczyszczenie preparatu.
Obszary rozwiązywania problemów obejmują: 1) w przypadku niskiego miana lentiwirusa należy zapewnić zdrowie komórek HEK293T i skuteczną transfekcję (np. ekspresję markera, jeśli jest obecny, w komórkach HEK293T). Jeśli wskaźnik infekcji pozostaje niski, należy wziąć pod uwagę rozmiar konstrukcji. Konstrukty z większymi wstawkami lub bardziej złożonymi strukturami drugorzędowymi mogą wpływać na końcowe miano lentiwirusa i zakaźność24. Dlatego każdy konstrukt powinien być testowany niezależnie i równolegle do odpowiedniego wektora kontrolnego; 2) Jeśli wymagana jest duża ilość lentiwirusa, zaleca się przygotowanie wielu kolb T175 z komórkami HEK293T i odpowiednie zwiększenie produkcji. Aby uniknąć różnic w preparatach lentiwirusa, najlepszą praktyką jest łączenie końcowych kolekcji przed porcjowaniem i przechowywaniem. W przypadku tak dużej produkcji mieszanina plazmidów (sekcja 2) powinna być przygotowana w probówkach o pojemności 50 ml, aby zapewnić skuteczne wymieszanie składników.
Pomimo szerokiego tropizmu, pseudotypowane cząstki lentiwirusa VSV-G głównie celują w makrofagi tkankowe, jak wykazano wcześniej dla pęcherzyków płucnych35, a tutaj18 dla pMФ, gdy są podawane odpowiednimi drogami. Zmiany w otoczce na cząstkach lentiwirusa mogą w niektórych przypadkach powodować zmniejszoną transdukcję makrofagów in vivo36 i nie są konieczne dla tego protokołu. W porównaniu z innymi podejściami wirusowymi do manipulacji genami in vivo w makrofagach (omówionymi w37), zastosowanie wektorów lentiwirusowych zapewnia stabilną integrację transgenu w makrofagach tkankowych35, wydajną ekspresję transgenu i największy limit wielkości wektora (około 8 Kb).
Mφ otrzewnej odgrywają ważną rolę w zapobieganiu, powstawaniu, progresji i ustępowaniu różnych chorób, w tym raka jamy brzusznej, zapalenia trzustki i zapalenia otrzewnej38. Protokół ten opisuje skuteczne narzędzie do modyfikacji genów u myszy pMφ, umożliwiając badanie procesów biologicznych stojących za tymi patologiami w fizjologicznie istotnym mikrośrodowisku. Podczas gdy wektory lentiwirusowe same w sobie stają się narzędziem zainteresowania w interwencjach klinicznych39, ze względu na pochodzenie od wirusa niedoboru odporności i stabilną integrację genomu, obawy dotyczące bezpieczeństwa utrudniają ich terapeutyczne wdrażanie. Pogłębienie wiedzy na temat odpowiedzi makrofagów na modulację genów lentiwirusa może przyczynić się do rozwoju tego wysoce skutecznego narzędzia w warunkach klinicznych.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
To badanie zostało sfinansowane, w całości lub w części, przez Wellcome Trust Investigator Award [107964/Z/15/Z]. PRT jest również wspierany przez brytyjski Instytut Badań nad Demencją. Magister nauk biologicznych jest wspierany przez Radę ds. Badań Biotechnologii i Nauk Biologicznych Discovery Fellowship (BB/T009543/1). Dla celów otwartego dostępu autor zastosował publiczną licencję praw autorskich CC BY do każdej wersji manuskryptu zaakceptowanej przez autora powstałej w wyniku tego zgłoszenia. L.C.D jest wykładowcą na Uniwersytecie w Swansea i honorowym pracownikiem naukowym Uniwersytetu w Cardiff. Praca ta jest wspierana przez prace przeprowadzone przez Ipseiz et al. 202018.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| 0,05% Trypsyna-EDTA (1x) (Trypsyna 500 mg/L lub 0,02 mM) | Thermo Fisher Scientific | 25300054 | |
| 0,22 μ m sterylny filtr millex GP | Merck | SLGS033SS | |
| 0,45 μ m sterylny filtr millex GP | Merck | SLHP033RS | |
| 0,5 ml strzykawka insulinowa U-100 z igłą, 0,33 mm x 12,7 mm (29 G) | BD | 324892 | |
| 1 litrowy pojemnik na ostre | Nie | ||
| Przeciwciało 2,4G2 (TruStain FcX anti-mouse CD16/32) | Biolegend | 101320 | |
| 40 μ m sitko | Thermo Fisher Scientific | 22363547 | |
| AimV medium (klasa badawcza), AlbuMax Suplement | Thermo Fisher Scientific | 31035025 | |
| Bufor blokujący | przygotowany we własnym zakresie | ||
| Pożywka z tioglikolanu browarniczego | Sigma-Aldrich | B2551 | 4% roztwór podstawowy przygotowany w wodzie, autoklawowany i przechowywany w stanie zamrożonym. |
| CD11b | Biolegend | 101222 | Patrz Tabela 1 dla rozcieńczenia i stężenia |
| CD11b | BD | 550993 | Patrz Tabela 1 dla rozcieńczenia i stężenia |
| CD11c | Biolegend | 117317 | Patrz Tabela 1 dla rozcieńczenia i stężenia |
| CD11c | Biolegend | 117333 | Patrz Tabela 1 dla rozcieńczenia i stężenia |
| CD19 | BD | 560375 | Patrz tabela 1 w celu uzyskania informacji na temat rozcieńczenia i stężenia |
| CD19 | Biolegend | 152410 | tabela 1 w celu sprawdzenia rozcieńczenia i stężenia |
| CD226 | Biolegend | 128808 | rozcieńczeniem i stężeniem |
| CD3e | BD | 560527 | Patrz tabela 1 w celu zapoznania się z rozcieńczeniem i stężeniem |
| CD3e | Biolegend | 152313 | Patrz Tabela 1 dla rozcieńczenia i stężenia |
| CD4 | Biolegend | 100412 | Patrz Tabela 1 dla rozcieńczenia i stężenia |
| CD73 | eBioscience | 16-0731-82 | Patrz Tabela 1 dla rozcieńczenia i stężenia |
| CD8a | eBioscience | 48-0081-82 | Patrz Tabela 1 dla rozcieńczenia i stężenia |
| Kolba do hodowli komórkowych (T175 fask 175, 175 cm2, 550 mL) | Greiner Bio One | 658175 | |
| Probówki wirówkowe, stożkowe probówki denne 25 mm x 89 mm | Wirówki do redlic Beckman Coulter | 358126 | |
| Beckman Coulter | i wirówka TC | ||
| Kolagenaza typ IV | Sigma-Aldrich | C5138 | |
| Stożkowe probówki wirówkowe (15 ml i 50 ml) | Greiner Bio One | 11512303 & 11849650 | |
| Cryotubes | Greiner Bio One | 123277 | lub cryotubes |
| DMEM medium (1x) + 4,5g/L D-glukozy, 400 &mikro; M L-glutamina | Thermo Fisher Scientific | 41965-062 | |
| Dnaza I | Sigma-Aldrich | 11284932001 | |
| Odczynnik do transfekcji Effectene | Qiagen | 301425 | |
| F4/80 | Biolegend | 123123 | Patrz Tabela 1 dla rozcieńczenia i stężenia |
| F4/80 | Biolegend | 123133 | Patrz Tabela 1 dla rozcieńczenia i stężenia |
| F4/80 | Biolegend | 123147 | Patrz Tabela 1 w celu uzyskania informacji na temat rozcieńczenia i stężenia |
| FceR1 | eBioscience | 48-5898-80 | Patrz Tabela 1 w celu rozcieńczenia i stężenia |
| Surowicy cielęcej płodu (FCS) | Thermo Fisher Scientific | 10270-106 | inaktywowany termicznie przez 30 min w temperaturze 56 stopni; C i sterylne przefiltrowane przez 0,22 μ m filtr |
| Cytometr przepływowy | Thermo Fisher Scientific | ||
| przygotowany we własnym zakresie | |||
| Fluorescencyjny mikroskop do hodowli tkanek | Thermo Fisher Scientific | EVOS FL | |
| Kleszcze | N/A | N/A | Preferencje użytkownika |
| Zrównoważony roztwór soli Hanka (HBSS) | Gibco, Life Technologies | 14175-053 | |
| HEK293T linia | komórkowa | uprawiane przez co najmniej tydzień przed transfekcją. Wolny od mykoplazmy | |
| HIV-1 Antygen rdzeniowy | Beckman Coulter | 6604667 | |
| Hialuronidaza | Sigma-Aldrich | H3506 | |
| Peeling chirurgiczny Hydrex, glukonian chlorheksydu 4% w/v środek do mycia skóry | Ecolab | 3037170 | |
| I-A/I-E | Biolegend | 107625 | Patrz tabela 1, aby zapoznać się z rozcieńczeniem i stężeniem |
| ICAM1 | Becton Dickinson | 554970 | Patrz Tabela 1 w celu zapoznania się z rozcieńczeniem i stężeniem |
| linii | Jurkat hodowanej przez co najmniej tydzień przed użyciem. Wolny od mykoplazmy | ||
| ŻYWY/MARTWY zestaw do barwienia martwych komórek w bliskiej podczerwieni | Thermo Fisher Scientific | L34975 | |
| Ly6G | Biolegend | 127615 | Patrz Tabela 1, aby zapoznać się z rozcieńczeniem i stężeniem |
| Myszy | używały tutaj samic C57BL/6 w wieku 8-12 tygodni (Charles Rivers), chyba że określono inaczej | ||
| Pipety mikrokapilarne (zakres objętości 0,5-1,000 μ L) | Fisher Scientific & Starlab | 11963466 & 11943466 & 11973466 & S1111-3700 | |
| NK1.1 | Biolegend | 108724 | Patrz Tabela 1 w celu zapoznania się z rozcieńczeniem i stężeniem |
| Paraformaldehydu | Sigma-Aldrich | P6148-500G | przygotowanego do 2% w/v w PBS |
| pCMV-Δ Plazmid pakujący R8.91 | Zuffrey, R., et al. 1997 | Oporność na ampicilinę. | |
| Penicylina / Streptomycyna (100x, 10 000 U / ml) | Thermo Fisher Scientific | 15140122 | |
| szalka Petriego | Greiner Bio One | 664160 | |
| plazmid pHR'SIN-cPPT-SEW | Rosas, M. i in. 2014 | Koduje marker EGFP za promotorem SFFV i przed wzmacniaczem wirusa hepatitiv Woodchuck. Oporność na ampicilinę. | |
| pMD2.G | Naldini, L. i wsp. 1996 | koduje otoczkę g-glikoproteiny wirusa pęcherzykowego zapalenia jamy ustnej (VSV-G). Oporność na ampicilinę. | |
| Kontrola izotypu IgG1 szczura | Becton Dickinson | 550617 | Patrz Tabela 1 dla rozcieńczenia i stężenia |
| Surowica szczura | Sigma-Aldrich | R9759-10ML | |
| Bufor do lizy ACK z krwią czerwoną | przygotowany w domu | ||
| RPMI 1640 pożywka (1x) + 400 uM L-glutamina | Thermo Fisher Scientific | 21875-091 | |
| Saponin | Sigma-Aldrich | S4521 | |
| SiglecF | BD | 562681 | Patrz Tabela 1 w celu zapoznania się z rozcieńczeniem i stężeniem |
| Podchloryn sodu Tabletki (wybielacz, 2,000 ppm) | Guest Medical | H8818 | |
| Sterylna 24-dołkowa płytka do hodowli komórkowej | Greiner Bio One | 662160 | |
| Sterylny PBS (DPBS) firmy Dulbecco (1x) Mg++ i Ca2+ - bezpłatnie | Thermo Fisher Scientific | 14190144 | |
| Sterylne EDTA | Thermo Fisher Scientific | 15575020 | |
| Sterylne jednorazowe pipety transferowe VWR (23,0 ml, 30 cm) | VWR | 612-4515 | |
| Sacharoza | Thermo Fisher Scientific | ||
| N/A | /A | Preferencje użytkownika | |
| Strzykawki (50 ml i 1 0 mL) | Fisher Scientific | 10084450 & 768160 | |
| Tim4 | Biolegend | 130007 | Patrz Tabela 1, aby zapoznać się z rozcieńczeniem i zatężeniem |
| 96-dołkowej płytki do hodowli komórkowej z dnem U | Greiner Bio One | 650180 |