Ten protokół szczegółowo opisuje przygotowanie CLON-G do przedłużenia żywotności neutrofili do ponad 5 dni i zapewnia wiarygodną procedurę oceny śmierci neutrofili za pomocą cytometrii przepływowej i konfokalnej mikroskopii fluorescencyjnej.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
* These authors contributed equally
Ten protokół szczegółowo opisuje przygotowanie CLON-G do przedłużenia żywotności neutrofili do ponad 5 dni i zapewnia wiarygodną procedurę oceny śmierci neutrofili za pomocą cytometrii przepływowej i konfokalnej mikroskopii fluorescencyjnej.
Średnia długość życia neutrofili jest krótsza niż 24 godziny, co ogranicza podstawowe badania nad neutrofilami i zastosowanie badań nad neutrofilami. Nasze wcześniejsze badania wykazały, że wiele szlaków może pośredniczyć w spontanicznej śmierci neutrofili. Opracowano koktajl poprzez jednoczesne ukierunkowanie na te szlaki, kaspazy-lizosomalne hamowanie przenikania błony-utleniacza-nekroptozy oraz czynnik stymulujący tworzenie kolonii granulocytów (CLON-G), który wydłużył żywotność neutrofili do ponad 5 dni bez znaczącego pogorszenia funkcji neutrofili. Równolegle opracowano również wiarygodny i stabilny protokół oceny i oceny śmierci neutrofili. W tej pracy wykazaliśmy, że CLON-G może przedłużyć żywotność neutrofili in vitro do ponad 5 dni, a także wykazujemy wydłużenie życia neutrofili za pomocą FACS i konfokalnej mikroskopii fluorescencyjnej. W niniejszym raporcie przedstawiono procedury przygotowania CLON-G i przedstawiono test spontanicznego zgonu neutrofili in vitro, który może być wykorzystany do badania neutrofili, a następnie do badania śmierci neutrofili, zapewniając w ten sposób wiarygodne źródło informacji dla społeczności neutrofili.
Neutrofile są znane z tego, że zawierają arsenał obfitych granulek cytoplazmatycznych, oksydazy fosforanu dinukleotydu nikotynamidoadeninowego (NADPH), enzymów przeciwdrobnoustrojowych i różnych organelli, które bronią przed inwazją mikrobów; dodatkowo, są bardzo ruchliwe i są pierwszymi komórkami rekrutowanymi do miejsca zapalenia, co oznacza, że neutrofile są pierwszą linią obrony wrodzonego układu odpornościowego1, 2. Terapia transfuzją granulocytów stała się zatem obiecującą metodą leczenia klinicznego zakażeń związanych z neutropenią w celu przejściowego zwiększenia odporności na neutrofile3,4,5. Ostatnie odkrycia wyraźnie pokazały, że neutrofile funkcjonują również jako wielopłaszczyznowe efektory w wielu scenariuszach fizjopatologicznych6. Średnia długość życia neutrofili wynosi mniej niż 24 godziny, a zatem podstawowe badania neutrofili i zastosowanie badań neutrofili są niezwykle trudne ze względu na ograniczenia związane ze stabilnymi manipulacjami genetycznymi i długoterminowym przechowywaniem7,8,9,10,11. Istnieją pewne linie komórkowe, które mogą częściowo wykazywać niektóre funkcje neutrofili, takie jak HL-60, PLB-985, NB4, Kasumi-1 i indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste12. Te linie komórkowe mogą osiągnąć skuteczną edycję genów i krioprezerwację; Jednak nadal różnią się one znacznie od pierwotnych neutrofili i dlatego nie mogą wiernie podsumować funkcji neutrofili13. Tak więc większość badań w tej dziedzinie nadal opiera się na świeżo wyizolowanych pierwotnych neutrofilach. Dziedzina ta nadal opiera się na generowaniu kosztownych i czasochłonnych myszy z warunkowym nokautem w celu zbadania określonych funkcji genów w neutrofilach, ale obecnie nie istnieją żadne modele ludzkie.
Po włożeniu wysiłku w zbadanie heterogenicznych procesów związanych ze śmiercią neutrofili i wielu szlaków, które regulują te procesy14,15, niedawno zgłoszono nową terapię o nazwie CLON-G (kaspazy-lizosomalne przenikanie błony-utleniacz-necroptoza hamowanie plus czynnik stymulujący tworzenie kolonii granulocytów)16. CLON-G składa się z Q-VD-oph (chinolilo-valyl-O-methyllaspartyl-[-2,6-difluorofenoksy]-ketonu metylowego), Hsp70 (białko szoku cieplnego 70), DFO (deferoksamina), NAC (N-acetylocysteina), Nec-1s (nekrostyna-1) i G-CSF (czynnik stymulujący tworzenie kolonii granulocytów). Spontaniczna śmierć neutrofili odbywa się za pośrednictwem wielu szlaków, w tym apoptozy, nekroptozy i piroptozy. Q-VD-oph hamuje apoptozę neutrofili jako inhibitor pan-kaspazy poprzez celowanie w kaspazę 1, kaspazę 3, kaspazę 8 i kaspazę 917. Nekroptoza neutrofili jest zależna od szlaku sygnałowego obejmującego kinazę białkową-1 oddziałującą z receptorem (RIPK1) i białko podobne do domeny kinazy o mieszanej linii (MLKL)18. Jako inhibitor RIPK1, Nec-1 hamują nekroptozę neutrofili. Hsp70 i DFO mogą hamować przepuszczalność błony lizosomalnej (LMP), co może indukować apoptozę neutrofili19 i pyroptozę20. Reaktywne formy tlenu (ROS) odgrywają istotną rolę w śmierci neutrofili, pośrednicząc w LMP19 i apoptozie21 oraz hamując sygnały przeżycia22. Jako przeciwutleniacz, który może zmniejszać akumulację ROS, NAC opóźnia śmierć neutrofili. Jako czynnik wzrostu, G-CSF aktywuje sygnały przeżycia neutrofili i hamuje apoptozę wywołaną kalpainą23,24. Dzięki jednoczesnemu celowaniu w wiele szlaków spontanicznej śmierci neutrofili, długość życia neutrofili może zostać skutecznie wydłużona do ponad 5 dni bez uszczerbku dla ich funkcji. Leczenie CLON-G rozszerza możliwości zachowania, transportu i manipulacji genami neutrofili, co może przyspieszyć badania w społeczności neutrofili. Tymczasem, w oparciu o wiedzę na temat śmierci neutrofili, obecnie zatwierdzone protokoły oznaczania śmierci komórek mogą powodować nieoczekiwane uszkodzenia neutrofili14, więc protokoły te zostały dopracowane, aby były bardziej odpowiednie do badań neutrofili. Niniejszy raport zawiera szczegółowe protokoły hodowli neutrofili za pomocą CLON-G oraz test śmierci komórkowej in vitro neutrofili myszy przy użyciu cytometrii przepływowej i obrazowania fluorescencyjnego. CLON-G jest skuteczny zarówno w przypadku neutrofili myszy, jak i ludzi; Jednak próbki myszy są tutaj pokazane, aby uprościć ten protokół. Stężenie NAC wynosi 1 mM dla neutrofili myszy i 10 μM dla neutrofili ludzkich. Hsp70 jest specyficzny dla gatunku i dlatego powinien być stosowany w zależności od źródła neutrofili. W przypadku tego protokołu nie ma znaczenia, czy neutrofile są izolowane z krwi obwodowej lub szpiku kostnego i w jaki sposób są izolowane.
Na potrzeby obecnego badania, neutrofile zostały wyizolowane ze szpiku kostnego myszy, aby uzyskać wystarczającą ilość neutrofili do eksperymentów, ponieważ około 1 x 10 7-1,5 x 107 neutrofili można uzyskać ze szpiku kostnego, podczas gdy tylko 1 x 106 neutrofili można wyizolować z krwi obwodowej pojedynczej 8-12 tygodniowej myszy C57BL/6 (dowolnej płci). Wirowanie gradientowe przeprowadzono w celu uniknięcia możliwych uszkodzeń i aktywacji w wyniku mechanicznej stymulacji sortowania FACS lub sortowania MACS.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Komitet ds. Opieki nad Zwierzętami w Szpitalu Dziecięcym w Bostonie oraz Państwowym Kluczowym Laboratorium Hematologii Eksperymentalnej (SKLEH) zatwierdziły i monitorowały wszystkie procedury. Rysunek 1 przedstawia schemat hodowli neutrofili za pomocą CLON-G i testu zgonu in vitro.
1. Wydłużenie żywotności neutrofili za pomocą CLON-G
UWAGA: Wszystkie wymienione operacje i materiały muszą być sterylne. Upewnij się, że wszystkie roztwory są dobrze wymieszane i równomiernie rozprowadzone.
2. Test in vitro spontanicznej śmierci neutrofili
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Morfologia po barwieniu metodą Wrighta-Giemsy (Rycina 2A-D) oraz fenotypy FACS (Rycina 2E-J) neutrofili traktowanych CLON-G nie uległy zmianie. Żywotność neutrofili traktowanych CLON-G po 24 h wynosiła około 90%+ na podstawie analizy cytometrii przepływowej (Rycina 3) i testów obrazowania fluorescencyjnego (Rycina 4). Niższa żywotność m...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Neutrofile odgrywają istotną rolę w odporności wrodzonej i nabytej, a ich homeostaza jest ściśle regulowana. Neutrofile są najliczniejszymi leukocytami w ludzkiej krwi obwodowej i mają solidny i szybki obrót. Zdrowa osoba dorosła może uwalniać 1 x 109 neutrofili/kg dziennie ze szpiku kostnego28. Śmierć neutrofili stała się więc jedną z zagadkowych zagadek w tej dziedzinie i wiele wysiłku włożono w ich lepsze zrozumienie. Udowodniono, że kaspaza 29,30,31,32, LMP 3...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy deklarują, że badania zostały przeprowadzone przy braku konfliktu interesów.
Ten projekt był wspierany przez Haihe Laboratory of Cell Ecosystem Innovation Fund (22HHXBSS00036, 22HHXBSS00019), Fundusz Innowacji Chińskiej Akademii Nauk Medycznych (CAMS) dla Nauk Medycznych (2021-I2M-1-040,2022-I2M-JB-015), Specjalny Fundusz Badawczy dla Uniwersytetów Centralnych, Peking Union Medical College (3332022062) oraz Program Wsparcia Nauki i Technologii Prowincji Syczuan (NO. 2021YJ0480).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| 0,2 &mikro; m filtr strzykawkowy | Pall Corporation | 4612 | Filtrat przygotowany Składniki CLON-G. |
| Mikroprobówka wirówkowa 1,5 ml | LABSELECT | MCT-001-150 | Laboratoryjny materiał eksploatacyjny. |
| Probówki wirówkowe 15 ml | LABSELECT | CT-002-15 | Materiał eksploatacyjny laboratoryjny. |
| 24-dołkowa płytka do hodowli komórkowej | Falcon | 351147 | Płytka do hodowli neutrofili. |
| Probówki wirówkowe 50 ml | LABSELECT | CT-002-50 | Materiał eksploatacyjny laboratoryjny. |
| BD LSRII | BD | Przyrząd do analizy śmierci neutrofili za pomocą cytometrii przepływowej. | |
| Chlorek wapnia (CaCl2) | Sigma Aldrich | C4901 | Pomocnik wiązania Aneksyny-V z fosfatydyloseryną. |
| Mikroskop konfokalny | Perkinelmer | UltraVIEW VOX | Instrument do fluorescencyjnej analizy śmierci neutrofili. |
| Płytka konfokalna | NEST | 801001-20mm | Laboratoryjny materiał eksploatacyjny do badania obrazu fluorescencyjnego. |
| Liczenie kulek | Thermo Fisher | C36950 | Kwantyfikacja w analizie cytometrii przepływowej śmierci neutrofili. |
| DFO | Sigma Aldrich | D9533 | Element CLON-G. Inhibitor LMP. |
| Dimetylosulfotlenek (DMSO) | Sigma Aldrich | D2650 | Rozpuszczalnik do Q-VD-oph i Nec-1s. |
| Surowica bydlęca płodu | Gibco | 10099141C | Składnik pożywki podstawowej do hodowli neutrofili. Zaopatrzenie w składniki odżywcze. |
| FITC-Annexin-V | BD | 51-65874X | Annexin-V może wiązać się z fosfatydyloseryną starzejących się komórek. To jest na kanale FITC. |
| HSP70 | Abcam | ab113187 | Składnik CLON-G. Inhibitor LMP. |
| NAC | Sigma Aldrich | A9165 | Komponent CLON-G. Antyoksydant. |
| Nec-1s | EMD Millipore | 852391-15-2 | Składnik CLON-G. Inhibitor nekroptozy. |
| Roztwór penicyliny-streptomycyny (PS) | Gibco | 15070063 | Składnik pożywki podstawowej do hodowli neutrofili. Antybiotyki chroniące komórki przed komutacją bakterii. |
| Jodek propidyny (PI) | BioLegend | 421301 | Do oznaczania śmierci neutrofili. Mała cząsteczka fluorescencyjna, która wiąże się z DNA ale nie może biernie przenikać do komórek, które mają nienaruszoną błonę plazmatyczną. |
| Q-VD-oph | Selleck chem | S7311 | Składnik CLON-G. Inhibitor pan-kaspazy. |
| Rekombinowany ludzki czynnik stymulujący tworzenie kolonii granulocytów do wstrzykiwań (komórka CHO)(G-CSF) | Chugai Pharma China | GRANOCYTE | Składnik CLON-G. Promuj przeżycie neutrofili poprzez szlak Akt. |
| Rurki z polistyrenu okrągłodennego | Falcon | 100-0102 | Laboratoryjny materiał eksploatacyjny do analizy cytometrii przepływowej. |
| RPMI1640 | Gibco | C11875500BT | Składnik podstawowej pożywki do hodowli neutrofili. |
| Sól fizjologiczna | LEAGENE | R00641 | Roztwór do analizy śmierci neutrofili za pomocą cytometrii przepływowej. |
| Wodorotlenek sodu (NaOH) | FENG CHUAN | 13-011-00029 | Regulacja pH dla NAC. |
| Roztwór barwienia Wright-Giemsa | Solarbio | G1020 | Barwienie cytospinowe neutrofili |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.