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Research Article
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Erratum Notice
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Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Aqui nós fornecemos um método para identificar e isolar um grande número de GM-CSF dirigido pilhas myeloid usando a classificação de células de alta velocidade. Cinco populações distintas (comuns progenitores mieloides progenitoras granulócitos/macrófagos, monócitos, macrófagos derivados de monócitos e DCs derivados de monócitos) podem ser identificadas com base na expressão Ly6C e CD115.
Culturas de derivados de monócitos células dendríticas (moDC) geradas a partir da medula óssea de rato usando colônia Granulócito-macrófago estimulando Factor (GM-CSF) têm sido reconhecidas recentemente para ser mais heterogêneo do que anteriormente apreciado. Essas culturas rotineiramente contêm moDC também derivados de monócitos macrófagos (moMac) e até mesmo alguns menos desenvolvidas células como monócitos. O objetivo do presente protocolo é fornecer um método consistente para identificação e separação dos diversos tipos de célula presentes nestas culturas como desenvolvem, para que suas funções específicas podem ser mais investigadas. A estratégia de classificação apresentada aqui separa células primeiro em quatro populações com base na expressão de Ly6C e CD115, ambos os quais são expressas transitoriamente pelas células desenvolvem-se na cultura de GM-CSF-driven. Essas quatro populações incluem comuns progenitores mieloides ou CMP (Ly6C, CD115), progenitores de granulócitos/macrófagos ou GMP (Ly6C +, CD115-), monócitos (Ly6C +, CD115 +) e macrófagos derivados de monócitos ou moMac (Ly6C-, CD115 +). CD11c também é adicionado para a estratégia de classificação para distinguir duas populações dentro da Ly6C-, CD115-população: CMP (CD11c-) e moDC (CD11c +). Finalmente, duas populações podem distinguir ainda mais dentro da Ly6C-, CD115 + população com base no nível de classe de MHC expressão II. MoMacs express níveis inferiores de MHC-classe II, enquanto um precursor de DC derivados de monócitos (moDP) expressa a maior classe de MHC II. Este método permite o isolamento confiável de várias populações distintas desenvolvente em números suficiente para uma variedade de análises funcionais e do desenvolvimento. Destaca-se uma tal leitura funcional, as diferenciais respostas estes tipos de células a estimulação com Pathogen-Associated padrões moleculares (PAMPs).
Cultivo de células de medula murino com a citocina fator de estimular colônia granulócitos-macrófagos (GM-CSF) é amplamente utilizado como um método para gerar células dendríticas derivadas de monócitos (moDC; também conhecido como DC inflamatória) em grande número 1, 2,3,4,5. Estas células têm sido extremamente útil em uma variedade de estudos de células dendríticas (DC) função 6,7,8. Normalmente, estas células de medula murino são cultivadas por 6-8 dias e são então utilizadas para o estudo de células dendríticas função 5. Essas culturas tinham sido consideradas principalmente homogêneas, constituído por uma maioria de moDC diferenciada. Mais recentemente, tornou-se claro que no final deste período de cultura dia 6 – 8, há certamente muitas moDC, bem como um grande subconjunto de macrófagos derivados de monócitos diferenciadas (moMacs) 9,10,11. Nossos próprios estudos estenderam ainda mais estes resultados demonstrando que outros subconjuntos de menos células desenvolvidas, tais como precursores moDC (moDP) e monócitos, permaneçam nas culturas com pouca frequência, mesmo depois de 7 dias 10. Assim, estudos da função de células dendríticas (DC) usando células geradas por este sistema podem refletir as respostas de uma coorte mais ampla de tipos de células que anteriormente apreciado.
Temos aprendido muito com o estudo de GM-CSF-gerado moDC relacionadas com a função destas células em fase final de diferenciação 12,13,14. No entanto, compreendemos significativamente menos sobre o caminho do desenvolvimento destas células, 2,15,16 e de como e quando eles apresentam específicas funções, tais como: capacidade de resposta ao patógeno associado Molecular Padrões (PAMPs), fagocitose, 13, de processamento e apresentação do antígeno e atividade anti-bacteriana. Um protocolo para a isolação de um grande número de progenitores de orientado a Flt3L DC convencionais e precursores tem sido relatado 17. Isolamento dessas populações distintas foi conseguido usando carboxyfluorescein succinimidil éster (CFSE)-manchado de células da medula óssea (para controlar a divisão de células) e cultura em Flt3L por 3 dias. As células foram então depleção de células positivas de linhagem e classificadas em progenitoras e precursor das populações com base na expressão de CD11c 17. Outra abordagem pelo grupo do Leenen para identificar primeiros progenitores de DC na cultura de GM-CSF-driven foi classificar as células com base em CD31 e Ly6C 18. O objetivo inicial era criar um método semelhante para a obtenção de progenitores e precursores de GM-CSF-driven moDC. Devido os tipos de célula específica gerados pelo GM-CSF, adaptamos a abordagem e triagem de estratégia baseada na expressão de moléculas que foram expressas em fases iniciais e posteriores do desenvolvimento. Em última análise, determinámos que Ly6C, CD115 (CSF-1 receptor), e CD11c foram os melhores marcadores para distinguir estas células tipos 10.
Aqui, apresentamos um método para isolamento de células em várias fases distintas de desenvolvimento ao longo da via de diferenciação impulsionada pela GM-CSF: monócito Progenitor mieloide comum (CMP), Granulócito-macrófago Progenitor (GMP), macrófagos derivados de monócitos (MoMac) e monócitos-derivado DC (MoDC). A população de moMac pode ser ainda mais segregada com base no nível de classe de MHC expressão II, revelando um precursor de moDC população (moDP) 10. Nós utilizamos uma célula de alta velocidade de fluorescência-ativado classificação estratégia (FACS) para isolar esses 5 populações com base na expressão de Ly6C, CD115 e CD11c. Em seguida demonstramos o exame dessas células em ensaios funcionais, revelando suas respostas à estimulação PAMP.
Todo o trabalho animal foi aprovado pelo Comitê de uso e Auburn University institucional Cuidado Animal em conformidade com as recomendações descritas no guia para o cuidado e o uso de animais de laboratório do institutos nacionais da saúde.
1. preparação para coleta de medula óssea
2. conjunto de células de medula murino
3. escolha o dia de sorte
4. estratégia de coloração
5. definir portas com base em amostras de controlo de
Nota: Para evitar o rompimento da pilha devido à pressão do fluxo de alta velocidade de fluxo, use um 100 – 130 µm bocal para classificação de célula.
6. coleção de populações isoladas
Em um esforço para manter tantos canais disponíveis para análise como células viáveis, possíveis rotineiramente foram selecionados com base na dispersão para a frente e lateral, excluindo eventos muito pequenos e muito granulares (um portão típico é aplicado a todos o ponto parcelas na figura 1A). Para determinar se esta estratégia associada confiantemente excluído as células mortas, nós manchada com o 7-Amino actinomicina D (7-AAD) (figura 1B). 7AAD manchas de ADN em células de mortos e moribundos devido à permeabilidade da membrana e é excluído por células viáveis. Viabilidade de GM-CSF células cultivadas da medula óssea foi analisado imediatamente após a colheita (PH) e célula de pH 1, 3 e 5 imediatamente analisaram PH tinha cerca de 10% de células positivas 7-AAD quando um portão típico do FSC/SSC foi aplicado a células recém isoladas do osso medula (Figura 1, após a colheita). Uma proporção similar de células mortas também esteve presente no dia 1 (~ 12%) e 3 (~ 11%) da cultura (Figura 1, PH de 1 dia e 3 dias de PH). No dia 5, o número de células mortas dentro do portão foi reduzido para ~ 5% (Figura 1, PH de 5 dias). Assim, usando tal um portão de viabilidade é geralmente apropriado para classificação no dia 5 e depois. Portanto, se os usuários são limitados em seus parâmetros disponíveis, FSC/SSC gating é geralmente apropriado. No entanto, para ensaios mais sensíveis (particularmente se eles contam com celulares precisos), incorporar uma mancha de viabilidade (sugestão).
Muitos protocolos de propagação de células dendríticas recomendam depleção de células positivas de linhagem, especialmente linfócitos, da medula óssea antes da cultura 11,17. Este procedimento é pensado para aumentar a pureza das células recuperados mediante diferenciação de GM-CSF-mediada. Normalmente, as células expressando marcadores de células T (CD3), B células (CD45R ou CD19) e células NK (NK1.1) podem ser empobrecidas pela selecção positiva usando esferas magnéticas ou célula classificação 11,17,18. No entanto, com base no sistema de cultivo, linfócitos foram raramente valorizados ou detectados nestes ensaios. Assim, procuramos avaliar a longevidade dos linfócitos mantido na Ly6C-CD115-população entre as células de GM-CSF-driven (Figura 2A). GM-CSF culta da medula óssea, células (que não tinham sido linhagem esgotada) foram coradas com anticorpos CD3, CD45R e NK1.1 (no mesmo fluoróforo) e medidos diariamente por citometria de fluxo (Figura 2B). Dentro da Ly6C-CD115-população, CD3/CD45R células positivas persistiram fortemente através de dias 0-3 (Figura 2B). No dia 4, permaneceram apenas alguns CD3/CD45R células positivas e por dia 5 e 6, não havia nenhum CD3/CD45R expressando células presentes. Assim, dentro de 4 dias de cultura em GM-CSF, células de linhagem positivas foram essencialmente ausentes e não foram detectadas em todos os dias 5 e 6 da cultura.
A composição da cultura de pilha de GM-CSF-driven muda diariamente neste sistema como as células se desenvolvem e diferenciam (tabela 1; A Figura 3). Primeiros pontos de tempo, as células mais abundantes são progenitores e precursores e no mais tarde vezes a maioria das células são diferenciadas mais 10. Para determinar como triagem em dias diferentes da cultura pode afetar o caminho do desenvolvimento subsequente ou cinética, os tipos foram realizados 3, 5 e 7 dias PH (Figura 3A). O desenvolvimento da população de MoMac (Ly6C-CD115 +) Então foi rastreado por 2 – 3 dias mais em cultura (Figura 3B-3D).
Quando classificado 3 dias PH, apenas 40% das Ly6C-CD115 + células tinham diminuído CD115 expressão dentro do post-tipo de 24h (PS) (Figura 3B). Por 48 h, PS, a fração que tinha para baixo-regulado CD115 foi de 66%, e por 72 h, 70% das células tinha este fenótipo. Esta composição fenotípica foi mantida (~ 70-72% Ly6C - CD115-) mesmo depois de mais dias de cultura (dados não mostrados). Quando classificado 5 dias PH, ~ 75% das células foram Ly6C - CD115-, tendo rapidamente para baixo-regulado CD115 dentro de 24 h PS e ~ 80% foram CD115 - depois de apenas 48 h. Essa distribuição foi mantida após 72 h (Figura 3). Finalmente, quando classificado o PH de 7 dias, para baixo-regulamento de CD115 também foi bastante rápida. Dentro de 24 h, PS, ~ 75% de células tinha para baixo-regulado CD115 expressão, e esta tendência foi mantida após 48 h (Figura 3D). Curiosamente, quando classificada no dia 7, o nível global de expressão CD115 foi menor nas células no seio da população CD115 +.
Assim, estes resultados indicam que a cinética de desenvolvimento são um pouco mais lento, ao classificar-se em um dia cedo, tais como dia 3 classificados em comparação com o desenvolvimento mais rápido de células e diferenciação observada após separação no dia 5 ou 7. Com base nestes resultados, um usuário buscando um número maior de moDC deve provavelmente tipo no dia 5 ou 7.
A resposta de maturação do DC é bem estabelecida 6,7,12,14. Quando tratados com uma variedade de padrões moleculares associados patógeno (PAMPs), DC imaturo acima-regulam a expressão de MHC moléculas de co-estimulação e citocinas pró-inflamatórias, aumentando sua capacidade de ativação de célula T 6. No entanto, é menos claro quando as células em desenvolvimento ganham a capacidade de responder a estimulação PAMP e cuja característica de maturação DC eles podem expor. Para determinar qual das populações classificadas iria responder a estímulos de maturação, cada população foi tratada logo após a classificação com um coquetel de PAMPs incluindo poli eu: C, lipopolissacarídeo (LPS) e o DNA de CpG para acionar os receptores do tipo toll (TLR) 3 (TLR3), TLR4 e TLR9, respectivamente. Células foram tratadas (ou não tratadas) por 24 h e expressão de CD86 e MHCII foi medida por citometria de fluxo (Figura 4A-4B). Além disso, a produção de IL-12p 40/70 e IL-6 foi medida nos sobrenadantes pela matriz de cytokine ELISA (Figura 4--4D).
CMPs e GMPs expressadas níveis muito baixos de MHC de classe II e CD86 em um estado unstimulated e estes expressão padrões não se alterou significativamente após a exposição ao coquetel de PAMPs (Figura 4A e 4B). Da mesma forma, a expressão de MHC-classe II pelos monócitos também era baixo e pouco mudou após a exposição PAMP (Figura 4A). No entanto, a expressão de CD86 foi moderada sobre os monócitos 24h depois da classificação, e aumentou ainda mais após 24 h de estimulação. Maior expressão basal de MHC de classe II e CD86 no MoMacs e MoDCs foi observada, e ambas as populações exibiram uma forte indução destas moléculas após estimulação PAMP. Em termos de MHC classe II expressão após estimulação não havia nenhuma diferença estatística entre o CMPs, GMPs e monócitos, enquanto os MoMacs e MoDCs formaram um grupo distinto. Ainda, em termos de expressão CD86, as células CMPs e PGM foram estatisticamente diferentes do que MoMacs e MoDCs. No entanto, monócitos não foram diferentes do que MoMacs ou MoDCs.
Em seguida queríamos avaliar a capacidade relativa de cada uma das cinco populações para a produção de citocinas em resposta à estimulação de TLR. Assim, realizamos um ensaio do cytokine sobre as populações classificadas após cultura na presença ou ausência do agonista TLR coquetel usado acima. As células foram cultivadas com os estímulos por 24 h e, em seguida, sobrenadantes foram coletados. Observou-se pouca IL - 12 p 40/70 ou produção de IL-6 por CMPs após estimulação TLR (Figura 4--4D). A segunda população, PGM, eram capaz de produzir IL-12p 40/70 (Figura 4), mas estas células produziram uma baixa quantidade de IL-6 após estimulação por PAMPs (Figura 4). Os mais altos níveis da produção de citocinas foram observados nas últimos três populações. Monócitos e MoMacs tinha muito semelhantes padrões e magnitudes da produção de citocinas. Ambos aumentaram consideravelmente a IL - 12 p 40/70 e modestamente aumentaram a produção de IL-6 por estimulação (Figura 4--4D). Curiosamente, na presença de MoDCs PAMPs não aumentar a secreção de IL-12 p 40/70; no entanto, esta população aumentou consideravelmente a produção de IL-6 (Figura 4--4D). Estes resultados indicam que as populações classificadas mantiveram suas funções imunológicas depois de isolamento.

Figura 1: células viáveis dentro de frente contra o portão lateral Scatter. Medula óssea de rato foi cultivada na GM-CSF, e viabilidade foi medida usando 7-AAD (7-amino-actinomicina D) coloração pós-colheita (PH) e 1, 3 e 5 dias após a colheita. (A) células viáveis foram Selecionadodas através da aplicação de um portão (viável) que omitido altamente granulares e pequenos eventos com base em FSC e SSC. (B) histogramas de 7-AAD coloração gerado a partir eventos no portão viável (FSC/SSC). Eventos positivos para 7-AAD indicam células passando por apoptose. As setas indicam a retenção de células viáveis. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 2: linfócitos no seio da população-CD115-Ly6C. Medula óssea de rato foi cultivada na GM-CSF e marcadores de linfócitos (CD3, CD145R e NK1.1) foram analisados diariamente por citometria de fluxo. Célula do (A) foram corados com Ly6C-PE e CD115-APC para identificar células-Ly6C-CD115. Portão do quadrante foi aplicada com base em controles de cor única. Enredo de ponto pseudocolorida gerado a partir do dia 0 (B) CD3, CD45R e NK1.1 expressão de Ly6C-CD115-células foi analisada no dia da colheita (dia 0) até o dia 6. Contagem de células foram normalizadas para o modo usando um software de análise de citometria de fluxo. A seta indica o Ly6C-CD115 - gating. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 3: cinética de desenvolvimento de Ly6C-células CD115 + depois da classificação em diferentes dias. (A) Mouse medula óssea foi colhida e cultivada em GM-CSF. Alíquotas de 1 x 107 células foram colhidos (B) 3, (C) 5, ou (D) 7 dias após a colheita (PH). Nos dias indicados PH, Ly6C-CD115 + células foram classificadas de cultura mista (pré-tipo) e analisadas imediatamente pós-tipo (PS). Classificada de células foram re-cultivadas em GM-CSF, e mudanças na expressão de Ly6C/CD115 foram analisadas diariamente por citometria de fluxo. Caixa e seta indicam classificação portão. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 4: expressão de maturação e citocinas após estimulação TLR. As células foram classificadas em 5 populações no dia 3 de cultura em GM-CSF. Eles então foram tratados com um coquetel de PAMPs (LPS, poli eu: C e o DNA de CpG) por 24 h. significa intensidade fluorescente (IFM) de classe II de MHC (A) e (B) CD86 foi analisada imediatamente pós-tipo (PS) e 24 h com e sem PAMPs por citometria de fluxo. Barras de erro representam o desvio padrão de 3-5 replicar experiências. (C) IL - 12 p 40/70 e (D) IL-6 em sobrenadantes de 3 amostras em pool foram medidos pelo Borrão de ponto de matriz de cytokine ELISA após 24 h com e sem PAMPs. RLU; Unidades relativas de luz; -/ + indicam a presença do marcador de superfície celular para a população designada. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
| Dia 3 | Dia 5 | Dia 7 | |||||
| Fenótipo | Tipo de célula | Min | Max | Min | Max | Min | Max |
| Ly6C-CD115-CD11c - | CMP | 3 x 106 | 4 x 106 | 5 x 105 | 1 x 106 | N/a | N/a |
| Ly6C + CD115- | GMP | 2 x 106 | 3 x 106 | 2 x 106 | 3 x 106 | N/a | N/a |
| Ly6C + CD115 + | Mono | 2 x 106 | 3 x 106 | 2 x 106 | 3 x 106 | 5 x 105 | 1 x 106 |
| Ly6C-CD115 + | MoMac | 5 x 105 | 1 x 106 | 3 x 106 | 4 x 106 | 3 x 106 | 4 x 106 |
| Ly6C-CD115-CD11c + | MoDC | N/a | N/a | 5 x 105 | 1 x 106 | 3 x 106 | 4 x 106 |
Tabela 1: Espera-se um número mínimo e máximo das células recuperado pós-tipo por 1 x 107 células. CMP (progenitor mieloide comum); GMP (progenitoras granulócitos/macrófagos) Mono (monócitos); MoMac (macrófagos derivados de monócitos); MoDC (células dendríticas derivadas de monócitos); N/d (não disponível); Min (rendimento mínimo célula fora 1 x 107 células); Max (célula máximo rendimento fora 1 x 107 células).
Os autores não têm nenhum conflito para divulgar.
Aqui nós fornecemos um método para identificar e isolar um grande número de GM-CSF dirigido pilhas myeloid usando a classificação de células de alta velocidade. Cinco populações distintas (comuns progenitores mieloides progenitoras granulócitos/macrófagos, monócitos, macrófagos derivados de monócitos e DCs derivados de monócitos) podem ser identificadas com base na expressão Ly6C e CD115.
Somos gratos pela assistência técnica da Alison Igreja pássaro em Auburn Universidade escola de medicina veterinária Flow Cytometry instalação de, para financiamento do NIH de EHS R15 R15 AI107773 e para o celular e o programa de Biologia Molecular na Universidade de Auburn para o verão de financiamento da investigação ao PBR.
| RPMI 1640 | Corning | 15-040-CV | |
| Fetal Calf Serum (FCS) | HyClone | SV30014.04 | para complementar o meio completo e FWB |
| GlutaMAX | Gibco | 35050 | para suplementar o meio completo |
| 2-mercaptoetanol (2-ME) | MP Biomedical | 190242 | complementar o meio completo |
| 75 mM Filtro de Vácuo | Thermo Scientific | 156-4045 | para esterilizar meios completos |
| ACK Lysis Buffer | Lonza | 10-548E | para lisar glóbulos |
| vermelhos HBSS tampão | Corning | 21-020-CM | para resgatar leucócitos após lise de glóbulos |
| vermelhos Phosphate Buffered Saline (PBS), Dulbecco's | Lonza | 17-512F | deve ser livre de endotoxinas; resfriado a 4 ° C |
| 35 µ m Filtro de células | Falcon | 352235 | para quebrar aglomerados antes de passar pelo citômetro. |
| GM-CSF | Biosource | PMC2011 | concentração utilizável de 10 ng/mL |
| Placa tratada com cultura de tecidos | VWR | 10062-896 | para células da medula óssea após a colheita |
| Anti-Ly6C, Clone HK1.4 | Biolegend | 128018 | |
| Anti-CD115, Clone AFS98 | Tonbo Bioscience | 20-1152-U100 | |
| Anti-CD11c, Clone HL3 | BD Biosciences | 557400 | para diferenciar CMP e MoDCs |
| MoFlo XPD Citômetro de Fluxo | Beckman Coulter | ML99030 | |
| BD Accuri C6 | BD Biosciences | 660517 | |
| 100% Etanol | Pharmco-Aaper | 111000200CSPP | |
| 60 mm Placa de Petri | Corning, Inc | 353002 | |
| Tubo cônico de 50 mL | VWR | 21008-242 | |
| C57BL/6 Camundongos | The Jackson Laboratory | 000664 | Feminino; Capuz de Biossegurança de10-20 semanas de idade |
| Seringa de 10 mL | Thermo Scientific 8354-30-0011 10 mL BD Biosciences 301604 | ||
| agulha de 23 G | BD Biosciences | 305145 | |
| Centrífuga 5810 | |||
| R | eppendorf | 22625501 | |
| FlowJo Software v10 | BD Biosciences | Versão 10 | flowjo.com |