A metodologia descreve a geração de células dendríticas derivadas de monócitos bovinos (MoDCs) e sua aplicação na avaliação in vitro de candidatos antigênicos durante o desenvolvimento de potenciais vacinas veterinárias em bovinos.
Artigo de método
A metodologia descreve a geração de células dendríticas derivadas de monócitos bovinos (MoDCs) e sua aplicação na avaliação in vitro de candidatos antigênicos durante o desenvolvimento de potenciais vacinas veterinárias em bovinos.
As células dendríticas (DCs) são as mais potentes células apresentadoras de antígenos (APCs) dentro do sistema imunológico. Eles patrulham o organismo à procura de patógenos e desempenham um papel único dentro do sistema imunológico, ligando as respostas imunes inatas e adaptativas. Essas células podem fagocitar e, em seguida, apresentar antígenos capturados para células imunes efetoras, desencadeando uma gama diversificada de respostas imunes. Este trabalho demonstra um método padronizado para a geração in vitro de células dendríticas derivadas de monócitos bovinos (MoDCs) isoladas de células mononucleares do sangue periférico de bovinos (PBMCs) e sua aplicação na avaliação da imunogenicidade vacinal.
A triagem celular baseada em magnética foi usada para isolar monócitos CD14+ de CMSP, e a suplementação de meio de cultura completo com interleucina (IL)-4 e fator estimulador de colônias de granulócitos e macrófagos (GM-CSF) foi usada para induzir a diferenciação de monócitos CD14+ em MoDCs virgens. A geração de MoDCs imaturas foi confirmada pela detecção da expressão dos marcadores de superfície celular do complexo principal de histocompatibilidade II (MHC II), CD86 e CD40. Uma vacina antirrábica comercialmente disponível foi usada para pulsar as CCMOs imaturas, que foram posteriormente co-cultivadas com linfócitos virgens.
A análise por citometria de fluxo das MoDCs antígeno-pulsadas e da co-cultura de linfócitos revelou estimulação da proliferação de linfócitos T através da expressão dos marcadores Ki-67, CD25, CD4 e CD8. A análise da expressão do RNAm de IFN-γ e Ki-67, por PCR quantitativo, mostrou que as MoDCs podem induzir o priming antígeno-específico de linfócitos neste sistema de co-cultivo in vitro . Além disso, a secreção de IFN-γ avaliada por ELISA mostrou um título significativamente maior (**p < 0,01) na co-cultura MoDC-linfócito pulsada pela vacina antirrábica do que na co-cultura de linfócitos MoDC não pulsada por antígeno. Estes resultados mostram a validade deste ensaio in vitro MoDC para medir a imunogenicidade vacinal, o que significa que este ensaio pode ser usado para identificar potenciais candidatos vacinais para bovinos antes de prosseguir com ensaios in vivo , bem como em avaliações de imunogenicidade vacinal de vacinas comerciais.
A vacinação veterinária representa um aspecto crucial da pecuária e da saúde, pois contribui para melhorar a segurança alimentar e o bem-estar animal, conferindo proteção contra doenças que afetam o setor pecuário globalmente1. Um método in vitro eficaz para avaliar a imunogenicidade de possíveis candidatas a vacinas ajudaria a acelerar o processo de desenvolvimento e produção de vacinas. Faz-se necessário, portanto, ampliar o campo dos ensaios imunológicos com metodologias inovadoras baseadas em estudos in vitro , pois isso ajudaria a desvendar a complexidade dos processos imunes relacionados à imunização e infecção por patógenos. Atualmente, estudos de imunização animal in vivo e estudos de desafio, que requerem amostras periódicas (por exemplo, sangue e baço), são usados para medir a imunogenicidade de vacinas candidatas e adjuvantes. Esses ensaios são caros, demorados e têm implicações éticas, pois, na maioria dos casos, a eutanásia dos animais é realizada ao final dos ensaios.
Como alternativa aos ensaios in vivo, células mononucleares do sangue periférico (CMSP) têm sido utilizadas para avaliar respostas imunes induzidas por vacinas in vitro2. As CMSP são uma população heterogênea de células composta por 70%-90% de linfócitos, 10%-20% de monócitos e um número limitado de células dendríticas (DCs, 1%-2%)3. As CMSP abrigam células apresentadoras de antígenos (APCs), como células B, monócitos e DCs, que patrulham constantemente o organismo em busca de sinais de infecção ou dano tecidual. As quimiocinas secretadas localmente facilitam o recrutamento e a ativação de APCs para esses locais, ligando-se a receptores de superfície celular. No caso dos monócitos, as quimiocinas direcionam seu destino para se diferenciarem em CD ou macrófagos4. Assim que as DCs encontram e capturam um patógeno, migram para órgãos linfoides secundários, onde podem apresentar antígenos peptídicos patogênicos processados utilizando proteínas de superfície classe I ou II do complexo principal de histocompatibilidade (MHC) para células T CD8+ ou células T CD4+, respectivamente, desencadeando uma respostaimune5,6.
O papel fundamental desempenhado pelas DCs na orquestração de uma resposta imune protetora contra vários patógenos as torna um interessante alvo de pesquisa para a compreensão dos mecanismos imunes intracelulares, especialmente na concepção de vacinas e adjuvantes contra agentes infecciosos7. Como a fração de DCs que pode ser obtida a partir de CMSP é bastante pequena (1%-2%), monócitos têm sido usados para gerar CDs in vitro8. Essas DCs derivadas de monócitos (MoDCs) foram inicialmente desenvolvidas como uma possível estratégia de tratamento na imunoterapia do câncer9. Mais recentemente, as MoDCs têm sido utilizadas para pesquisa de vacinas 10,11,12, sendo os monócitos clássicos o subtipo predominante (89%) para a produção de MoDC 13. A produção de MoDCs in vitro foi previamente obtida através da adição de fator estimulador de colônias de granulócitos e macrófagos (GM-CSF) administrado em combinação com outras citocinas, como interleucina-4 (IL-4), fator de necrose tumoral α (TNF-α) ou IL-1314,15,16.
O sucesso de um ensaio in vitro de MoDC depende da capacidade das MoDCs maduras estimuladas por antígeno de modular a extensão e o tipo da resposta imune específica para o tipo de antígeno detectado17. O tipo de patógeno reconhecido e apresentado pelas MoDCs determina a diferenciação de células T helper (Th) CD4+ em células Th1, Th2 ou Th17 efetoras e é caracterizado por um perfil de citocinas secretoras específicas do patógeno. Uma resposta Th1 é induzida contra patógenos intracelulares e resulta na secreção de interferon-gama (IFN-γ) e fator de necrose tumoral beta (TNF-β), que modula a proteção fagocitária-dependente. A resposta Th2 é desencadeada contra organismos parasitários e é caracterizada pela secreção de IL-4, IL-5, IL-10 e IL-13, que inicia a proteção humoral fagocítica-independente. Th17 oferece proteção neutrofófila dependente contra infecções bacterianas e fúngicas extracelulares mediadas pela secreção de IL-17, IL-17F, IL-6, IL-22 e TNF-α 18,19,20,21. Com base em estudos anteriores, observou-se que nem todos os patógenos se enquadram no perfil de citocinas esperado. Por exemplo, as MoDCs dérmicas, em resposta à infecção parasitária por Leishmania, estimulam a secreção de IFN-γ de células T CD4+ e células T CD8+, induzindo uma resposta Th1 pró-inflamatória protetora22.
Também foi demonstrado que, em MoDCs de frango preparadas com lipopolissacarídeo (LPS) de Salmonella, podem induzir uma resposta variável contra Salmonella typhimurium ativando respostas Th1 e Th2, enquanto Salmonella gallinarum induz uma resposta Th2 isoladamente, o que poderia explicar a maior resistência desta última à depuração de MoDC23. A ativação de MoDCs contra Brucella canis (B. canis) também foi relatada em MoDCs caninas e humanas, o que significa que isso poderia representar um mecanismo de infecção zoonótica24. As MoDCs humanas preparadas com B. canis induzem uma forte resposta Th1 que confere resistência à infecção grave, enquanto as MoDCs caninas induzem uma resposta Th17 dominante com uma resposta Th1 reduzida, levando subsequentemente ao estabelecimento de infecção crônica25. As MoDCs bovinas apresentam maior afinidade pelo vírus da febre aftosa (FMDV) conjugado com imunoglobulina G (IgG) em comparação com a FMDV não conjugada isoladamente, uma vez que as DCMs formam um complexo vírus-anticorpo em resposta às primeiras10. Em conjunto, esses estudos mostram como as MoDCs têm sido usadas para analisar a complexidade das respostas imunes durante a infecção por patógenos. As respostas imunes adaptativas podem ser avaliadas pela quantificação de marcadores específicos associados à proliferação linfocitária. O Ki-67, proteína intracelular detectada apenas em células em divisão, é considerado um marcador confiável para estudos de proliferação26 e, da mesma forma, CD25 expresso na superfície das células T durante a fase tardia de ativação corresponde à proliferação linfocitária27,28.
Este estudo demonstra um método padronizado para a geração in vitro de MoDCs bovinas seguido de sua aplicação em um ensaio imunológico in vitro utilizado para testar a imunogenicidade de vacinas. Uma vacina antirrábica (VR) comercialmente disponível foi utilizada para validar a eficácia deste ensaio. A ativação e proliferação de linfócitos T foram medidas por citometria de fluxo, reação em cadeia da polimerase quantitativa em tempo real (qPCR) e ensaio imunoenzimático (ELISA) por meio da análise de marcadores de ativação celular bem estabelecidos, como Ki-67 e CD25, e da secreção de IFN-γ 28,29,30,31. Nenhum teste experimental em animais ou humanos é realizado durante o ensaio MoDC.
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A colheita de sangue é realizada por um serviço veterinário certificado de acordo com as orientações éticas da Agência Austríaca para a Saúde e a Segurança dos Alimentos (AGES) e em conformidade com as normas de bem-estar animal aceites32. O estudo recebeu aprovação ética do Ministério da Agricultura da Áustria. O planejamento experimental para geração de MoDCs e sua posterior aplicação está ilustrado na Figura 1.
1. Produção de MoDCs ingênuos
OBS: Amostras de sangue total foram obtidas de um único bezerro livre de patógenos por punção da veia jugular com vacutadores heparinizados (oito tubos sanguíneos de 9 mL foram usados para este estudo). Transporte o sangue em uma caixa de gelo. Conservar as amostras a 2-4 °C para utilização posterior ou processá-las imediatamente. Mantenha o sangue girando para evitar a coagulação do sangue. Esterilizar os vacutainers com etanol 70%. Todos os experimentos seguintes foram realizados com uma amostra biológica e seis repetições técnicas.
2. Ensaio de atividade endocítica MoDC
NOTA: O ensaio de captação de antígeno ou ensaio de atividade endocítica mede a capacidade de MoDCs ingênuas de internalizar material estranho. Realizar o ensaio utilizando MoDCs virgens cultivadas com coquetel de citocinas 3% p/v e com 5 dias de incubação, conforme descrito anteriormente34.
3. Geração de MoDCs pulsadas por antígeno
NOTA: Uma vacina comercialmente disponível e clinicamente aprovada contra o vírus da raiva (RV) pode induzir a diferenciação de MoDCs virgens em MoDCs maduras apresentadoras de antígenos. Use 0,1% (~1 μL) de uma única dose de vacinação de RV para gerar MoDCs pulsadas por antígeno. Além disso, é preferível produzir MoDCs pulsadas por RV na mesma placa de cultura usada (na etapa 1.3.8) para gerar MoDCs ingênuos, pois transferir os MoDCs ingênuos para uma nova placa de 24 poços os afetará negativamente.
4. Co-cultura de linfócitos MoDC
NOTA: O sistema de co-cultura de linfócitos MoDC in vitro determina a capacidade das MoDCs de prime linfócitos antígeno-específicos. Os diferentes grupos de tratamento de células após 16 dias de co-cultivo incluem específicos, inespecíficos e controle. O grupo específico é definido como linfócitos co-cultivados com MoDCs pulsadas em RV; o grupo inespecífico é definido como linfócitos cocultivados com MoDCs não pulsadas por antígenos; e o grupo controle é definido como linfócitos cultivados sem CCoM.
5. Análise por citometria de fluxo
NOTA: Manchar as células com marcadores apropriados/mAb antes de executar as amostras em um citômetro de fluxo. Consulte a Tabela de Materiais para obter detalhes sobre os reagentes (controles de coloração mAb e isotipo), kit, instrumento e software usados para a análise de citometria de fluxo.
6. Análise da expressão do RNA mensageiro (mRNA)
7. Ensaio imunoenzimático
8. Análise estatística
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Esta metodologia descreve a geração in vitro de MoDCs bovinos para a avaliação de antígenos vacinais candidatos antes da realização de estudos in vivo. A Figura 1 ilustra o esquema experimental de geração de MoDC bovina e a aplicação das MoDCs para o ensaio in vitro. Utilizando a técnica de triagem celular de base magnética, foi possível coletar aproximadamente 26 milhões de miócitos CD14+ das CMSP colhidas, que foram previamente isoladas de 50 mL de san...
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Este estudo demonstra um método padronizado in vitro para geração e fenotipagem de MoDCs bovinas e seu uso subsequente na medição da imunogenicidade vacinal de uma vacina comercial (por exemplo, RV). MoDCs bovinas podem ser usadas como uma ferramenta para rastrear antígenos vacinais potenciais contra doenças de bovinos e prever seu potencial impacto clínico com base em respostas imunes antes de prosseguir para testes in vivo em animais. As MoDCs geradas foram identificadas com base em suas característic...
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Os autores não têm conflitos de interesse a declarar.
Agradecemos à Dra. Eveline Wodak e à Dra. Angelika Loistch (AGES) por seu apoio na determinação do estado de saúde dos animais e por fornecer BTV, ao Dr. Bernhard Reinelt pelo fornecimento de sangue bovino e ao Dr. Bharani Settypalli e Dr. William Dundon da AIEA por conselhos úteis sobre os experimentos de PCR em tempo real e edição de linguagem, respectivamente.
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| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| ACK Lysing | Buffer Gibco, Thermo Fisher | A1049201 | tampão de cloreto de amônio-potássio para lise de hemácias residuais em |
| tubos de heparina de vacutainer | Becton, Dickinson (BD) and Company | 366480 | 10 mL, aditivo heparina sódica 158 unidades USP, tubo de vidro, tamanho 16 x 100 mm |
| Kit de crescimento de células dendríticas bovinas | Bio-Rad, Reino Unido | PBP015KZZ | Coquetel de citocinas composto por IL-4 bovino recombinante e |
| IFN-gama bovino GM-CSF; Kit ELISA | Bio-Rad | MCA5638KZZ | Kit uso para medir IFN-&gama; expressão em cultura sobrenadante |
| CD14 Anticorpo | Bio-Rad | MCA2678F | Camundongo anti-bovino CD14 monoclonal, clone CC-G33, isotipo IgG1 |
| CD25 Anticorpo | Bio-Rad | MCA2430PE | camundongo anti bovino CD25 monoclonal, clone IL-A11, isotipo IgG1 |
| CD4 Anticorpo | Bio-Rad | MCA1653A647 | Anticorpo monoclonal CD4 bovino de camundongo, clone CC8, anticorpo IgG2a |
| CD40 | isotipo Bio-Rad | MCA2431F | anticorpo monoclonal CD40 bovino de camundongo, clone IL-A156, anticorpo IgG1 |
| CD8 | Bio-Rad | MCA837F | anticorpo monoclonal CD8 bovino de camundongo, clone CC63, anticorpo anticorpo IgG2a |
| CD86 | Bio-Rad | MCA2437PE | Anticorpo monoclonal CD86 anti-bovino de camundongo, clone IL-A190, isotipo IgG1 |
| CFX96 Touch Sistema de Detecção de PCR em Tempo Real | Bio-Rad-Thermal | cycler Máquina de PCR | |
| Tubo de Centrífuga | Corning Falcon Corning | 352096 & 352070 | 15 mL e 50 mL, fundo cônico de poypropileno de alta clareza, graduado, estéril, tampa de rosca de vedação, tubo de falcão |
| Cytofix/Cytoperm Plus | BD Bio Sciences | 555028 | Kit de fixação/permeabilização com BD golgiPlug, uso para coloração de células de citômetro de fluxo |
| Etanol | Sigma Aldrich | 1009832500 | Absolute para análise EMSURE ACS, ISO, Reag. Ph Eur |
| Fetal Bovine Serum (FBS) | Gibco, Thermo Fisher | 10500064 | Qualified, inactivated Ficoll |
| Plaque PLUS | GE Health care Life Sciences, USA | 341691 | Meio de isolamento de linfócitos |
| Agente de limpeza FlowClean | Beckman Coulter, Life Sciences | A64669 | 500 mL |
| FlowJo | FlowJo, Becton, Dickinson (BD) and Company, LLC, USA | - | Citômetro de fluxo Software de histograma |
| FlowTubes/ FACS (Classificação de célula única ativada por fluorescência) Tubo | Falcon Corning | 352235 | Tubo de ensaio de poliestireno de fundo redondo esterial de 5 mL com tampa de pressão do filtro de células, uso em análise de citometria de fluxo |
| Fluoresceinisotiocynat-Dextran | Sigma Aldrich, Alemanha | 60842-46-8 | FITC-dextran MW |
| Gallios Citômetro de Fluxo | Máquina de citômetro de fluxo | Beckman Coulter-Placas | |
| de PCR de 96 poços | Bio-Rad | HSP9601 | 96 poços, perfil baixo, parede fina, rodapé, branco/claro |
| MicroBeads humanos CD14 | Miltenyi Bioteck, Alemanha | 130-050-201 | Microbeads de 2 mL conjugados ao isotipo monoclonal IgG2a do anticorpo anti-humano CD14, usado para a seleção de monócitos bovinos de PBMCs |
| Kaluza | Beckman Coulter, | Germany-Citômetro de fluxo multicolor software de análise de dados | |
| MACS Coluna | Miltenyi Bioteck, Alemanha | 130-042-401 | Classificação de células ativadas magnéticas ou coluna de separação de células magentic imune para separação de várias populações de células CD14 com base em antígenos de superfície celular |
| MHC Classe II DQ DR Anticorpo Polimórfico | Bio-Rad | MCA2228F | Camundongo anti-ovelhas MHC Classe II DQ DR Polimórfico: FITC, clone 49.1, isotipo IgG2a, reativo cruzado com |
| tubo de microcentrífuga | Sigma Aldrich | HS4325 | 1,5 mL, fundo cônico, graduado, tubo estéril |
| Microsoft Power Point | Microsoft-As | ilustrações gráficas do projeto experimental | |
| Controle Negativo IgG1 de Mouse:FITC para CD14, Anticorpo CD40 | Bio-Rad | MCA928F | Controle isotípico CD14 e anticorpo monoclonal CD40 |
| Controle Negativo de IgG1 de Camundongo: PE para Anticorpo CD86 | Bio-Rad | MCA928PE | Controle de Isotipo Anticorpo monoclonal CD86 |
| Controle Negativo de IgG1 em Camundongo: RPE para Anticorpo CD25 | Bio-Rad | MCA928PE | Controle de Isotipo Anticorpo monoclonal CD25 |
| Controle Negativo de IgG2a de Camundongo: FITC para Anticorpo MHC Classe II | Bio-Rad | MCA929F | Controle de isotipo para anticorpo monoclonal MHC classe II |
| Nobivac Raiva | MSD Saúde Animal, UK-1 | µ L/mL de vacina inativada cultivada em células contendo > 2 UI/mL Cepa do vírus da raiva | |
| Selos ópticos | Bi0-Rad | TCS0803 | 0,2 mL tubo de PCR plano 8 tiras de tampa, óptico, ultraclaro, compatível para máquina de qPCR |
| Penicilina-estreptomicina | Gibco, Thermo Fisher | 15140122 | 100 mL |
| Tampão fosfato solução salina (PBS) | Gibco, Thermo Fisher | 10010023 | pH 7,4, concentração |
| de 1xPrism - Software GraphPad 5 | Dotmatics-Statistical | software | |
| Anticorpo anti-humano Ki-67 purificado | Biolegend, EUA | 350501 | Anticorpo monoclonal, reativo cruzado com vaca, clone ki-67 |
| Camundongo purificado IgG1 k Isotipo Ctrl Anticorpo | Biolegend | 400101 | Controle de isotipo para anticorpo monoclonal Ki-67 |
| READIDROP Iodeto de propídio | BD Bio Sciences | 1351101 | Marcador de células vivas/mortas usado para citometria de fluxo, corante reativo de amina |
| Proteína IL-2 humana recombinante | R& D System, EUA | 202-IL-010/CF | Interleucina-2, 20 ng/ml |
| RNeasy Mini Kit | Qiagen | 74106 | Uso do kit para extração de RNA total; Buffer RLT = buffer de lise; Tampão RW1 = tampão de lavagem rigoroso contendo guanidina; Buffer RDD = buffer DNase; Tampão EPR = tampão de lavagem suave; RNaseOUT = inibidor de RNase. |
| RPMI 1640 Medium | Sigma Aldrich | R8758 | Meios de cultura celular com L-glutamina e bicarbonato de sódio |
| SMART-servier medical art | Les Laboratories Servier-Licenciado | sob uma licença Creative Commons atribuição 3.0 não adaptada | |
| SsoAdvanced Universal SYBR Green Supermix | Bio-Rad | 172-5270 | 2x qPCR mix conatinas dNTPs, Ss07d fusão polimerase, MgCl2, SYBR Green I supermix = supermix, corantes de normalização ROX. |
| Sistema de Síntese de Fita Inicial SuperScript III | Invitrogen, Kit | de 18080051 | para síntese de cDNA |
| Placa de teste de cultura de tecidos 24 | TPP, Suíça | 92024 | Placa de 24 poços, esterilizada por radiação, tratamento com crescimento aprimorado, volume 3,18 mL |
| Solução de Azul de Tripano | Gibco, Thermo Fisher | 15250061 | 0,4%, 100 mL, corante para avaliar a viabilidade celular |
| Água Destilada UltraPure DNase/RNase-Free | Invitrogen, Thermo Fisher | 10977023 | 0.1 µ m água destilada filtrada por membrana |
| Tubos de Coleta de Sangue de Heparina VACUETTE | Thermo Fisher Scientific | 15206067 | Os Tubos de Coleta de Sangue de Heparina VACUETTE têm um topo verde e contêm heparina de lítio, sódio ou amônio secas por pulverização nas paredes internas e são usados em química clínica, imunologia e sorologia. O anticoagulante heparina ativa a antitrombina, que bloqueia a cascata de coagulação e, assim, produz uma amostra de sangue/plasma total. |
| Água | Sigma Aldrich | W3500-1L | Filtrado estéril, bioReagente adequado para cultura de células |
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