Мы демонстрируем пошаговый протокол исследования функции генов в перитонеальных тканевых резидентных макрофагах in vivo с использованием лентивирусных векторов.
Методическая статья
Мы демонстрируем пошаговый протокол исследования функции генов в перитонеальных тканевых резидентных макрофагах in vivo с использованием лентивирусных векторов.
Перитонеальные тканевые резидентные макрофаги обладают широкими функциями в поддержании гомеостаза и участвуют в патологиях внутри локальных и соседних тканей. Их функции продиктованы сигналами микросреды; Таким образом, важно исследовать их поведение в физиологической нише in vivo . В настоящее время в рамках конкретных методологий нацеливания на перитонеальные макрофаги используются трансгенные модели целых мышей. В данной работе описан протокол эффективной модуляции in vivo экспрессии мРНК и малых видов РНК (например, микроРНК) в перитонеальных макрофагах с использованием лентивирусных частиц. Препараты лентивируса изготавливали в HEK293T клетках и очищали на одном слое сахарозы. Валидация in vivo эффективности лентивируса после внутрибрюшинного введения выявила преимущественную инфекцию макрофагов, ограниченную местной тканью. Нацеливание на перитонеальные макрофаги было успешным во время гомеостаза и тиогликолат-индуцированного перитонита. Обсуждаются ограничения протокола, в том числе воспаление низкой степени, вызванное внутрибрюшинной доставкой лентивируса, и временные ограничения для потенциальных экспериментов. В целом, это исследование представляет собой быстрый и доступный протокол для быстрой оценки функции генов в перитонеальных макрофагах in vivo.
Тканевые резидентные макрофаги (Mφ) представляют собой гетерогенную популяцию фагоцитарных иммунных клеток, которые чувствуют и реагируют на вторжение патогенов 1,2. Кроме того, они играют важную роль в развитии тканей, ремоделировании и поддержании гомеостаза 1,3. Многие тканевые Mφ происходят от предшественников желточного мешка во время эмбриогенеза и сохраняются в ткани на протяжении всей жизни 4,5. Фенотип и функции этих клеток продиктованы коллаборативными и иерархическими взаимодействиями специфических факторов транскрипции и локального микроокружения 6,7,8,9. Растущее понимание этой зависимости увеличивает потребность в эффективных in vivo методах манипулирования генами Mφ в их физиологически значимой нише.
Лентивирусные векторы являются часто используемым инструментом для манипуляций с нуклеиновыми кислотами в конкретных клеточных популяциях in vivo 10,11,12, в частности, благодаря их способности инфицировать как делящиеся, так и неделящиеся клетки и стабильно встраиваться в геном хозяина 13,14. За последние два десятилетия технология доставки лентивирусов была оптимизирована, и были исследованы альтернативные оболочки и синтетические промоторы для увеличения линейно-специфического таргетинга 8,15. Благодаря широкому клеточному тропизму, вирус везикулярного стоматита обволакивает гликопротеин (VSV-G)16,17 стал «золотым стандартом» оболочки, используемой в технологии лентивирусов.
В данном протоколе18 лентивирусные частицы VSV-G с псевдотипированием используются для демонстрации целенаправленной и эффективной доставки короткой шпильковой РНК (shRNA) и микроРНК (miR) в перитонеальную Mφ (pMφ) мыши in vivo, в равновесном состоянии19. Экспрессия трансгена была обусловлена промотором вируса, формирующего селезеночный очаг (SFFV). Продуктивное инфицирование клеток определялось экспрессией лентивирусного усиленного зеленого флуоресцентного белка (GFP). Использование этого подхода позволило легко считывать данные для экспериментов с лентивирусом in vivo для определения оптимальной дозы и временных рамок эксперимента. Наконец, лентивирусная провокация in vivo мышей во время воспаления, вызванного тиогликолатами, выявила естественную склонность к селективной pMφ-инфекции.
Все работы с животными проводились в соответствии с рекомендациями Institutional и Министерства внутренних дел Великобритании.
Примечание: Все исследования in vivo с лентивирусом должны проводиться в соответствии с местными и национальными рекомендациями по этичному использованию животных в исследованиях, а также с соблюдением всех правил, связанных с использованием инфекционных материалов категории II. Благополучие животных также должно контролироваться в соответствии с местными правилами. На этом этапе протокола необходимо проявлять крайнюю осторожность при работе с лентивирусными частицами и острыми предметами.
1. Подготовка HEK293T клеток к трансфекции
ПРИМЕЧАНИЕ: Выполняйте эти действия в шкафу биологической безопасности для стерильных культур тканей.
2. Трансфекция HEK293T клеток с использованием нелипосомального липидного реагента для трансфекции липидов
3. Сбор лентивирусных частиц
4. Очищение от лентивируса
5. Титрование продукции лентивируса в Т-клетках Jurkat
6. Лентивирусная инфекция in vivo тканевых резидентных перитонеальных макрофагов
7. Забор перитонеальных клеток у мышей, инфицированных лентивирусом
ВНИМАНИЕ: При сборе в течение 72 ч после инъекции лентивируса соблюдайте институциональные правила биологической безопасности категории II. Подстилка и клетка, в которых содержались инфицированные животные в течение первых 72 ч после инъекции лентивируса, должны быть обеззаражены в соответствии с правилами биологической безопасности II категории учреждения.
8. Окрашивание и анализ клеток брюшины
9. Извлечение клеток из органов
При полном и правильном следовании этому протоколу получается в общей сложности 1,5 мл высококачественного лентивируса на один препарат, что достаточно для двенадцати инъекций in vivo в оптимальном объеме, определенном в этом исследовании18. Успех трансфекции можно оценить на ранних этапах протокола. Здоровые и сливающиеся HEK293T клетки должны демонстрировать, если они присутствуют в плазмидах, легко обнаруживаемый маркерный сигнал (например, GFP, используемый в этом исследовании) через 48 ч после трансфекции плазмид (рис. 1A). Низкая интенсивность сигнала, чрезмерная отслойка клеток и низкая конфлюенция на ранних этапах протокола могут указывать на гибель клеток и привести к низкому выходу препарата лентивируса. Часть отслоения клеток до необязательного сбора II (шаг 3.5.1.) видна и ожидаема.
В этом протоколе для генерации частиц лентивируса используются три плазмиды: упаковочная плазмида pCMV-ΔR8.91, кодирующая структурный белок HIV-1 (Gag), вспомогательные белки Tat и Rev, а также полимераза обратной транскриптазы (Pol)22; pMD2.G, кодирующий оболочку VSV-G под промотором ЦМВ13; и плазмида pHR'SIN-cPPT-SEW (кодирующая усиленный маркер GFP)19 соответственно модифицирована для экспрессии shRNA или микроРНК.
Препараты лентивируса титруются в Т-клеточной линии Jurkat благодаря их высокойинфекционности23. Успешный препарат лентивируса позволяет достичь уровня инфицирования более 95% при дозе 5 мкл (рис. 2A). Средняя интенсивность флуоресценции инфицированных клеток продолжает увеличиваться с увеличением доз (рис. 2B, C). При необходимости титры вирусов могут быть измерены с помощью ПЦР в реальном времени интегрированных вирусных компонентов, например, промотора SFFV, который линейно коррелирует с процентом клеток, экспрессирующих GFP, и логарифмически с GFP MFI (рис. 2D). В зависимости от конструкции, особенно с большой вставкой24, некоторые препараты лентивируса могут демонстрировать пониженную инфекционность в Т-клетках Jurkat, как показано для конструкции Cre-GFP, использованной в этом исследовании (рисунок 2E, F). В таком случае несколько препаратов частиц лентивируса могут быть объединены и ресуспендированы в 1 мл. Мы рекомендуем проверить иммунный ответ на эти препараты in vivo до начала экспериментов. Естественно, используемые здесь препараты лентивируса с альтернативными рецепторами проникновения VSV-G, могут демонстрировать различную эффективность инфекции в Т-клеточной линии Jurkat, в зависимости от экспрессии рецепторов на клетках. Клеточные линии, используемые для титрования, должны быть выбраны таким образом, чтобы они экспрессировали рецептор, используемый частицами лентивируса для проникновения в клетки, и в них преимущественно отсутствовали или имели очень низкую экспрессию факторов рестрикции25.
Об успешной продукции лентивирусных частиц также свидетельствует инфекция pMφ (определяемой как популяция CD11b+ F4/80+ и Tim4+ )18 (рис. 3A). Мы определили, что внутрибрюшинное введение препарата лентивируса в объеме 100 мкл (в общем объеме 200 мкл бессывороточной среды) дает наибольший процент и интенсивность сигнала GFP в этих клетках (рис. 3B, C). Инъекции более высоких доз (150 мкл и 200 мкл препарата лентивируса) не оказывали благоприятного влияния на экспрессию GFP в pMφ. Временные эксперименты через 4 ч, 3 дня, 7 дней и 14 дней после внутрибрюшинного (в/в) введения 100 мкл лентивируса выявили значительный процент резидентных pMφ, экспрессирующих GFP, на 3 и 7 день, с последующим исчезновением инфицированной популяции на 14 день (рис. 3D, E). Интересно, что gfp-экспрессирующий pMφ в основном исчезает к 14-му дню после заражения, отчасти из-за иммунного распознавания маркера GFP. Действительно, эксперименты с лентивирусом с маркером GFP у селективных T-Reg мышей Foxp3-DTR-eGFP предотвращают отторжение инфицированного резидентного pMφ по крайней мере до 21 дня (рис. 3F). Для препаратов лентивируса с пониженной эффективностью в клетках Jurkat требуется более высокое количество для достижения ожидаемой скорости инфицирования in vivo. Однако, как показано на примере препарата лентивируса Cre-GFP, в зависимости от конструкции конструкции, даже доза 300 мкл через 7 дней после внутримышечной инъекции может привести к неблагоприятному исходу (рис. 3G). Ранее мы продемонстрировали успешное использование этого протокола для сверхэкспрессии и нокдауна генов in vivo у мышей pMφ, включая лентивирусные shRNA-опосредованные Map3k8 и Gata6 нокдаун, а также гиперэкспрессию Gata6 19. В данной работе мы показываем, что этот протокол также может быть успешно использован для сверхэкспрессии мышиной микроРНК 146b (mmu-miR-146b) и для нокдауна молекулы межклеточной адгезии 1 (ICAM1, CD54) с использованием лентивирусной полученной шРНК в резидентных pMφ (рис. 3H, I).
Инфицирование первичных клеток, таких как макрофаги, требует более высокого поступления лентивируса, предположительно из-за наличия факторов рестрикции в этих клетках. Факторы рестрикции являются естественными защитными механизмами клеток, которые вмешиваются в этапы жизненного цикла вирусов, такие как обратная транскрипция или интеграция, что приводит к ингибированию экспрессии генов в конструкциях.
Кроме того, валидация протокола in vivo не показала влияния доставки i.p-лентивируса на жизнеспособность перитонеальных иммунных клеток (рис. 4A) и указала на отчетливую инфекционность резидентных субпопуляций pMφ (определяемую экспрессией маркеров CD73 и Tim4) (рис. 4B, C). Важно отметить, что продуктивная лентивирусная инфекция была ограничена резидентным Mφ в месте инъекции, о чем свидетельствует отсутствие значительной экспрессии GFP в брыжеечных лимфатических узлах (mLN), легких, печени или Mφ селезенки через 7 дней после заражения (рис. 4D). Учитывая, что во многих случаях генетическое нацеливание Mφ необходимо проводить в условиях воспаления, мы исследовали эффективность этого протокола у мышей, которым внутрибрюшинно вводили 0,1 мл 4% тиогликолата. Инъекция тиогликолата вызывает приток воспалительных моноцитарных Mφ и моноцитарных клеток, которые могут быть разделены на 5 отдельных популяций (рис. 4E). Анализ проточной цитометрии выявил рефрактерный фенотип моноцитарных подобных клеток (популяции Ly6Chi 1 и 2) к лентивирусной инфекции, что соответствует предыдущим результатам в клетках человека26. Напротив, резидентные Mφ и моноциты (группы 3-5) оставались наиболее восприимчивыми к инфекции (рисунок 4F).
Детальный проточный цитометрический анализ выявил экспрессию GFP преимущественно в резидентном перитонеальном Mφ и большом комплексе гистосовместимости (MHC) класса II+ (MHCII+ F4/80+ Tim4+) (до 60 % на 3-е сутки после инъекции) (рис. 5A). Сигнал GFP практически не был обнаружен в других популяциях перитонеальных клеток, включая перитонеальные Mφs/DC костного мозга (MHCII+, CD11b+, CD11c+), В-клетки (CD19+), Т-клетки (CD3+), тучные клетки (CD11b-, FcεR1+), эозинофилы (Siglec-F+), NK-клетки (CD19-, NK1.1+) и нейтрофилы (Ly6G+) (рис. 5A, B). Продолжительность жизни экспрессии GFP (рисунок 5C) во всех популяциях следовала продолжительности жизни резидентного перитонеального Mφ (рисунок 1D). Преходящее увеличение частоты нейтрофилов было зарегистрировано через 4 ч после внутримышечного введения 100 мкл (в общем объеме 200 мкл бессывороточной среды) лентивируса (рис. 5D), что указывает на раннее легкое воспаление, присутствующее у зараженных животных. Наконец, у резидентных pMφ наблюдалось значительное снижение частоты между 7 и 14 днями после инфицирования (рисунок 5E), что свидетельствует о наилучшем экспериментальном окне между 3 и 7 днями после инъекции.

Рисунок 1: Продукция лентивируса в HEK293T клетках. (A) Репрезентативные иммунофлуоресцентные изображения HEK293T клеток через 48 часов после успешной трансфекции (флуоресцентный микроскоп [пик возбуждения 488 нм, пик излучения 510 нм], 20-кратное увеличение, масштабная линейка = 400 мкм). (В) Фотография ультрацентрифужной конической пробирки, содержащей слой 20% сахарозы (внизу, прозрачная) и слой среды, собранной из трансфицированных HEK293T клеток (вверху, красный). (C) Фотография правильной установки конической ультрацентрифуги в ведро, включая адаптер. (D) Фотографии, показывающие правильную и неправильную балансировку ротора ультрацентрифуги. (E) Фотография оптимальной конфигурации кабинета Cat II и материалов для инъекций in vivo для правши. Этот рисунок был изменен с разрешения Ipseiz N et al.18. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Рисунок 2: Титрование лентивируса в Т-клетках Jurkat . (A) Репрезентативный проточный цитометрический анализ Т-клеток Jurkat через 72 ч после заражения возрастающими дозами лентивируса, содержащими плазмиду GFP, показывающий процент клеток GFP+ (GFP+), (B) среднюю интенсивность флуоресценции (MFI) клеток GFP+ и (C) репрезентативную гистограмму экспрессии GFP. (D) Точечная диаграмма, показывающая MFI (слева Y) и процент клеток, инфицированных GFP-экспрессирующим лентивирусом (справа Y) в сравнении с числом копий вируса, обнаруженных на пг ДНК (ось x). (E) Репрезентативная гистограмма инфицирования Т-клеток Jurkat субоптимальным препаратом Cre-GFP лентивируса (Cre-GFP LV) и контролем лентивируса GFP (GFP LV) и (F) сводные данные, показывающие процент инфицированных Cre-GFP лентивирусом лентивирусом Jurkat T-клеток Jurkat (GFP+). Этот рисунок был изменен с разрешения Ipseiz N et al.18. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Рисунок 3: Инфекционная эффективность резидентного pMФ. (A) Стратегия гейтирования резидентных pMφ (CD11b+, Tim4+, F4/80+) и Tim4-, F4/80+ клеток. Клетки были забиты на синглеты с последующим выделением CD11b+. (B) репрезентативные точечные диаграммы и (C) сводка частоты инфицирования (% GFP+ клеток) и интенсивности (MFI) GFP+ клеток, выделенных через 3 дня после инфицирования in vivo различными дозами препарата GFP лентивируса. (D) репрезентативная точечная диаграмма и (E) сводка частоты инфицирования (% GFP+ клеток) и интенсивности (MFI) GFP+ клеток, выделенных в разные моменты времени после инфицирования in vivo 100 мкл лентивируса в общем объеме 200 мкл бессывороточной среды. (F) Сводка количества клеток на 7, 14 и 21 день после внутрибрюшинной доставки GFP-экспрессирующего лентивируса у мышей Foxp3-DTR-eGFP с указанием количества GFP-экспрессирующих pMφ и воспалительных макрофагов и дендритных клеток (InfMØs/DCs [F480низкий]). (n= 1-2 на группу). (G) Репрезентативная точечная диаграмма субоптимальной in vivo инфекции Gata6-KO mye 19 резидентного pMφ с 300 мкл лентивируса Cre-GFP через 7 дней после внутримышечной инъекции. (H) Количественное определение ОТ-кПЦР экспрессии mmu-miR-146b-5p резидентного перитонеального Mφ in vivo с помощью 100 мкл лентивируса, кодирующего мышиную микроРНК-146b (miR-146b) или контроль (C). Резидентные pMφ (белые круги) и Tim4-, F4/80+ клетки (серые круги). (I) Репрезентативная точечная диаграмма успешного подавления ICAM1 на pMφ у самок мышей 129S6 через 7 дней после внутримышечной инъекции лентивируса, содержащего целевую shRNA. Показана контрольная шРНК. В оверлее показано управление изотипами. Данные выражены в виде среднего значения ± SEM, n≥2 мышей. Этот рисунок был изменен с разрешения Ipseiz N et al.18. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Рисунок 4: Инфекционная эффективность резидентных субпопуляций pMφ. (A) Процент от общего числа отдельных клеток и резидентного Mφ жизнеспособных через 7 дней после 100 мкл бессывороточной среды (-) или инъекции лентивируса GFP (+) в/. (B) Стратегия гейтирования, показывающая четыре основные популяции pMφ, обнаруженные in vivo: CD73+Tim4+, CD73-Tim4-, CD73+Tim4-, и (C) соответствующую частоту инфекции (% GFP+ клеток) и интенсивность (MFI GFP+ клеток) этих популяций. (D) Процентное содержание клеток GFP+ в нескольких органах через 7 дней после внутривенного введения 100 мкл лентивируса. Сокращения: mLN, брыжеечный лимфатический узел. (E) Мышам вводили в/0,1 мл 4% тиогликолата в течение 5 дней с последующей внутримышечной инъекцией лентивируса. Стратегия стробирования pMφ и моноцитов через 3 дня после инъекции лентивируса i.p. (F) Частота инфекций, MFI и анализ количества клеток моноцитов GFP+ (Ly6C+) и Mφ (Ly6C-). Данные выражены как среднее значение ± SEM, n≥3 мышей. Этот рисунок был изменен с разрешения Ipseiz N et al.18. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Рисунок 5: Влияние инъекции лентивируса на воспаление брюшины. Мышам вводили in vivo i.p GFP, экспрессирующий лентивирус. (А) Частота инфицирования клеточных популяций в брюшной полости после различных инъекций лентивируса (50 мкл, 100 мкл, 150 мкл или 200 мкл). (B) Интенсивность экспрессии GFP в продуктивно инфицированных клеточных популяциях через 7 дней после внутримышечной инъекции. (C) Частота инфицирования клеточных популяций в брюшной полости в различные моменты времени после внутривенного введения. (D) и (E) Процент клеток в различные моменты времени после внутривенной инъекции. Все инъекции лентивируса проводили с одинаковым общим объемом 200 мкл с использованием бессывороточной среды. Если не указано иное, использовали дозу 100 мкл лентивируса. Контрольные мыши («С») получали 200 мкл чистой бессывороточной среды. Данные выражены как среднее значение ± SEM, n≥3 мышей. Этот рисунок был изменен с разрешения Ipseiz N et al.18. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.
| Мишень для антител | Флуорофор | Клон | Используемое разбавление | конечная концентрация [мкг/мл] |
| Основной антиген ВИЧ-1 | РД1 | ФН190-1-1 | 1/100 | 1 |
| I-A/I-E | PerCpCy5.5 | М5/114.15.2 | 1/400 | 0.5 |
| Ли6Г | PerCpCy5.5 | 1А8 | 1/400 | 0.5 |
| CD3e | PerCpCy5.5 | 17А2 | 1/200 | 1 |
| CD3e | PE/Cy7 | 500А2 | 1/400 | 0.5 |
| CD11c | PE/Cy7 | Н418 | 1/800 | 0.25 |
| CD11c | БВ605 | Н418 | 1/400 | 0.5 |
| СД226 | АФ647 | 10 Э 5 | 1/400 | 1.25 |
| Тим4 | АФ647 | РТМ4-54 | 1/600 | 0.83 |
| СД4 | БТР | ГК1.5 | 1/400 | 0.5 |
| CD11b | АФ700 | М1/70 | 1/700 | 0.71 |
| CD11b | PerCpCy5.5 | М1/70 | 1/400 | 0.5 |
| F4/80 | Тихоокеанский синий | БМ8 | 1/700 | 0.71 |
| F4/80 | БВ605 | БМ8 | 1/400 | 0.25 |
| F4/80 | БВ711 | БМ8 | 1/400 | 0.5 |
| КД73 | Флюор450 | TY/11.8 | 1/400 | 2.5 |
| СД19 | В450 | 1Д3 | 1/400 | 0.5 |
| СД19 | БТР | 1Д3 | 1/400 | 0.5 |
| CD8a | Флюор450 | 53-6.7 | 1/400 | 0.5 |
| SiglecF | БВ421 | Е50-2440 | 1/400 | 0.5 |
| НК1.1 | БТР/CY7 | ПК136 | 1/400 | 0.5 |
| FceR1 | Флюор450 | МАР-1 | 1/400 | 0.5 |
| ICAM1 | ПЭ | 1А29 | 1/100 | 2 |
| Контроль изотипа крысы IgG1, κ | ПЭ | 1/100 | 2 |
Таблица 1: Список антител
Тканевые резидентные макрофаги выполняют ряд гомеостатических и воспалительных тканеспецифичных функций 1,2 в зависимости от их физиологической среды 6,7,8,9. В этом протоколе был представлен эффективный метод18 для манипулирования перитонеальными резидентными макрофагами in vivo с использованием частиц лентивируса для исследования функции макрофагов в их биологическом микроокружении.
Для успеха протокола важно использовать здоровые HEK293T клетки. Лучшей практикой является размораживание клеток по крайней мере за неделю до начала этого протокола, чтобы обеспечить восстановление клеток и хорошие показатели. Клетки должны быть засеяны в соответствующем объеме среды за сутки до планируемой трансфекции и должны достичь примерно 80% конфлюенции в день трансфекции. Недостаточное или чрезмерное слияние клеточных препаратов приведет к снижению выхода лентивируса. Для достижения наилучших результатов мы рекомендуем проводить трансфекцию HEK293T клеток реагентом для трансфекции в соответствии с инструкциями производителя. Существенными этапами трансфекции являются соответствующее смешивание плазмид и реагентов и капельное добавление смеси непосредственно в монослой HEK293T клетки. В этом протоколе может быть использована трансфекция фосфатом кальция HEK293T клеток27,28. Тем не менее, пользователь должен знать, что эффективность этого метода может варьироваться, и это может привести к снижению эффективности трансфекции.
Меры предосторожности должны быть учтены в протоколе со дня HEK293T трансфекции клеток. К ним относятся работа в защитном шкафу категории II, ношение двойных перчаток при работе с загрязненным материалом и надлежащее отбеливание загрязненного материала (раствором для обеззараживания, например, раствором отбеливателя 2 000 ppm) в течение не менее 4 часов. Пользователи должны ознакомиться со своими институциональными регламентами в отношении работы с патогенами и отходами категории II.
В этом протоколе препарат лентивируса сначала очищается с помощью фильтра 0,45 мкм для удаления HEK293T клеточного мусора. Следует избегать использования фильтров меньшего размера (0,22 мкм) и мембран из эфира целлюлозы, так как это приведет к потере частиц лентивируса. Рекомендуется использовать фильтры полиэфирсульфона или поливинилиденфторида с низким связыванием белка29. Вторая стадия очистки выполняется на одном 20% слое сахарозы в ультрацентрифуге для удаления оставшихся примесей, что особенно важно для последующего введения препарата лентивируса in vivo . В учреждениях, где ультрацентрифуга недоступна, другие30 описали очистку лентивируса на основе сахарозы с помощью стандартной лабораторной центрифуги. Это может быть реализовано в данном протоколе в качестве альтернативы. Препарат лентивируса титруют в Т-клетках Jurkat в зависимости от экспрессии сигнала маркера (например, GFP, используемого в этом протоколе). Для конструкций без маркеров физические частицы лентивируса могут быть оценены путем количественного определения белка p24gag ВИЧ-1 с помощью набораИФА 31, анализа проточной цитометрии основного антигена18 ВИЧ-1 или измерения изменений в мишенном гене (предпочтительно с использованием методов, позволяющих измерять изменения в отдельных клетках, например, проточной цитометрии или микроскопии). Если титрование контроля и лентивируса существенно различаются в Т-клетках Jurkat, объемы, используемые для исследований in vivo , могут быть скорректированы таким образом, чтобы достичь наиболее сопоставимой инфекции между препаратами лентивируса.
Основным ограничением протокола является наблюдаемое исчезновение резидентного GFP+ перитонеального Mφ в течение 14 дней после внутривенного введения лентивируса. Для долгосрочных исследований следует рассматривать линии мышей со стабильными генетическими изменениями в определенном типе клеток или тканей32. Например, поскольку перитонеальные макрофаги не экспрессируют Foxp3 (белок T-Reg), мы использовали мышей Foxp3-DTR-eGFP33 и подтвердили, что экспрессия GFP сохраняется в перитонеальном Mφ через 21 день после инфицирования (рис. 3F). Тем не менее, важно отметить, что лентивирусы содержат другие чужеродные компоненты, и это продление персистенции инфицированных клеток у мышей Foxp3-DTR-GFP может быть непостоянным. Дополнительным недостатком этого метода является низкий уровень воспаления, который может наблюдаться в брюшной полости после инъекции лентивируса, о чем свидетельствует приток нейтрофилов через 4 ч после инъекции (рис. 5D), что может означать, что повторные инфекции ускоряют связанную с воспалением потерю резидентного Mφ, экспрессирующего GFP. Несмотря на то, что мы не обнаружили интерферонов I типа (ИФН) в брюшной полости, ранее было продемонстрировано, что псевдотипированные лентивирусные частицы VSV-G индуцируют некоторые из стимулированных ИФН генов в человеческом Mφ в отсутствие обнаруживаемых ИФН34. Это следует учитывать при использовании данного протокола в экспериментах по изучению противовирусных иммунных реакций. Возникновение острого и продолжительного воспаления после внутримышечного введения препарата лентивируса может свидетельствовать о контаминации препарата.
Области устранения неполадок включают: 1) для низкого титра лентивируса обеспечить здоровье HEK293T клеток и эффективную трансфекцию (например, экспрессию маркеров, если они присутствуют, в HEK293T клетках). Если уровень заражения остается низким, учитывайте размер конструкции. Конструкции с более крупными вставками или более сложными вторичными структурами могут влиять на итоговый титр лентивируса и инфекционность24. Следовательно, каждая конструкция должна быть протестирована независимо и параллельно соответствующему вектору управления; 2) Если требуется большое количество лентивируса, рекомендуется подготовить несколько колб T175 из HEK293T клеток и соответственно масштабировать производство. Во избежание вариаций препаратов лентивируса оптимальной практикой является объединение окончательных коллекций перед аликвотированием и хранением. Для такого более крупного производства смесь плазмид (секция 2) должна быть приготовлена в пробирках объемом 50 мл, чтобы обеспечить эффективное смешивание компонентов.
Несмотря на широкий тропизм, лентивирусные частицы VSV-G с псевдотипированием преимущественно нацелены на тканевые макрофаги, как было показано ранее для альвеолы35, а здесь18 для pMФ при введении соответствующими путями. Изменения оболочки частиц лентивируса могут в некоторых случаях приводить к снижению трансдукции макрофагов in vivo36 и являются ненужными для данного протокола. По сравнению с другими вирусными подходами для манипулирования генами in vivo в макрофагах (рассмотрено в37), использование лентивирусных векторов обеспечивает стабильную интеграцию трансгена в тканевых макрофагах35, эффективную экспрессию трансгенов и наибольший предел размера вектора (приблизительно 8 Кб).
Mφ брюшины играют важную роль в профилактике, возникновении, прогрессировании и разрешении различных заболеваний, включая рак брюшной полости, панкреатит и перитонит38. Этот протокол описывает эффективный инструмент для модификации генов у мышей pMφ, позволяющий исследовать биологические процессы, лежащие в основе этих патологий, в физиологически значимом микроокружении. В то время как лентивирусные векторы сами по себе становятся инструментом, представляющим интерес для клиническихвмешательств39, из-за происхождения из вируса иммунодефицита и стабильной интеграции генома, проблемы безопасности препятствуют их терапевтической реализации. Дальнейшее понимание реакции макрофагов на модуляцию лентивирусных генов может способствовать применению этого высокоэффективного инструмента в клинических условиях.
Авторам нечего раскрывать.
Это исследование финансировалось, полностью или частично, премией Wellcome Trust Investigator Award [107964/Z/15/Z]. P.R.T также поддерживается Британским научно-исследовательским институтом деменции. M.A.C поддерживается стипендией Исследовательского совета по биотехнологии и биологическим наукам (BB/T009543/1). В целях открытого доступа автор применил публичную лицензию CC BY на любую версию рукописи, принятую автором, возникшую в результате этой заявки. L.C.D является преподавателем в Университете Суонси и почетным научным сотрудником Университета Кардиффа. Эта работа подкрепляется работой, проведенной Ipseiz et al. 202018.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| 0,05% Трипсин-ЭДТА (1x) (Трипсин 500 мг/л или 0,02 мМ) | Thermo Fisher Scientific | 25300054 | |
| 0,22 μ m стерильный millex GP фильтр | Merck | SLGS033SS | |
| 0,45 мкм; m стерильный millex GP фильтр | Merck | SLHP033RS | |
| 0,5 мл инсулиновый шприц U-100 с иглой, 0,33 мм x 12,7 мм (29 G) | BD | 324892 | |
| 1 литр контейнер для острых предметов | Н/Д | Н/Д | |
| 2,4G2 антитело (TruStain FcX anti-mouse CD16/32) | Biolegend | 101320 | |
| 40 μ m ситечко | Thermo Fisher Scientific | 22363547 | |
| среда AimV (исследовательский класс), добавка AlbuMax | Thermo Fisher Scientific | 31035025 | |
| Блокирующий буфер | приготовлен на месте | ||
| тиогликолят пивоваренной среды | Sigma-Aldrich | B2551 | 4% исходный раствор приготовлен в воде, автоклавирован и хранится в замороженном виде. |
| CD11b | Biolegend | 101222 | См. Таблицу 1 для разведения и концентрации |
| CD11b | BD | 550993 | Таблицу 1 для разведения и концентрации |
| CD11c | Biolegend | 117317 | Таблицу 1 для разведения и концентрации |
| CD11c | Biolegend | 117333 | С Таблицу 1 для разведения и концентрации |
| CD19 | BD | 560375 | Разбавление и концентрацию |
| CD19 | Biolegend | 152410 | Таблица 1 разбавление и концентрацию |
| CD226 | Biolegend | 128808 | Таблица 1 разбавление и концентрацию |
| CD3e | BD | 560527 | Таблицу 1 разбавление и концентрацию |
| CD3e | Biolegend | 152313 | Разведение и концентрация |
| CD4 | Biolegend | 100412 | Таблица 1 Разведение и концентрация |
| CD73 | eBioscience | 16-0731-82 | Разведение и концентрация |
| CD8a | 48-0081-82 | Таблица 1 Колба | |
| клеточной культуры (T175 fask, 175 см<суп>2, 550 мл) | Центрифуга Greiner Bio One | 658175 | |
| пробирки, конические донные пробирки 25 мм x 89 мм | Beckman Coulter | 358126 | |
| центрифуги | Beckman Coulter | и центрифуга TC | |
| Коллагеназа типа IV | Sigma-Aldrich | C5138 | |
| Конические центрифуги (15 мл и 50 мл) | Greiner Bio One | 11512303 и 11849650 | |
| Криопробы | Greiner Bio One | 123277 | или криопробы |
| DMEM medium (1x) + 4,5 г/л D-глюкозы, 400 &; M L-глютамин | Thermo Fisher Scientific | 41965-062 | |
| Dnase I | Sigma-Aldrich | 11284932001 | |
| Effecten трансфекционный реактив | Qiagen | 301425 | |
| F4/80 | Biolegend | 123123 | Разведение и концентрацию |
| F4/80 | Biolegend | 123133 см | 1 |
| F4/80 | Biolegend | 123147 | См. Таблицу 1 для разведения и концентрации |
| FceR1 | eBioscience | 48-5898-80 | См. Таблицу 1 для разведения и концентрации |
| Фетальная телячья сыворотка (FCS) | Thermo Fisher Scientific | 10270-106 | с тепловой инактивацией на 30 мин при 56 °°; С и стерильные фильтруются через 0,22 мкм; m фильтр |
| Проточный цитометр | Thermo Fisher Scientific | Attune NxT | |
| Проточная цитометрия (FACS) | приготовленный на месте | ||
| Флуоресцентный микроскоп для культуры тканей | Thermo Fisher Scientific | EVOS FL | |
| Щипцы | Н/ | Д Н/Д Н/Д | Предпочтения пользователя |
| Сбалансированный солевой раствор Хэнка (HBSS) | Gibco, Life Technologies | 14175-053 | |
| HEK293T клеточная линия | выращено не менее чем за неделю до трансфекции. Основной | ||
| антиген ВИЧ-1 | Beckman Coulter | 6604667 | |
| гиалуронидазы | Sigma-Aldrich | H3506 | |
| Hydrex хирургический скраб, хлоргексидинг глюконат 4% w/v средство для очищения кожи | Ecolab | 3037170 | |
| I-A/I-E | Biolegend | 107625 | См. Таблицу 1 для разведения и концентрации |
| ICAM1 | Becton Dickinson | 554970 | В таблице 1 приведены данные о разведении и концентрировании |
| Т-клеточной линии | выращенной по крайней мере за неделю до использования. Набор | ||
| окрашивания мертвых клеток в ближнем инфракрасном диапазоне | Thermo Fisher Scientific | L34975 | |
| Ly6G | Biolegend | 127615 | См. таблицу 1 для разведения и концентрации |
| мышей | здесь использовали C57BL/6 самок в возрасте 8-12 недель (Чарльз Риверс), если не указано иное | ||
| Микрокапиллярные пипетки (диапазон объема 0,5-1,000 мкм; L) | Fisher Scientific & Starlab | 11963466 & 11943466 & 11973466 & S1111-3700 | |
| NK1.1 | Biolegend | 108724 | см. Таблицу 1 для разбавления и концентрации |
| параформальдегида | Sigma-Aldrich | P6148-500G | полученного до 2% по объему в PBS |
| pCMV-Δ Плазмида упаковки R8.91 | Zuffrey, R., et al. 1997 | Устойчивость к ампицилину. | |
| Пенициллин/стрептомицин (100x, 10 000 ЕД/мл) | Thermo Fisher Scientific | 15140122 | |
| чашке | Петри чашка Greiner Bio One | 664160 | |
| pHR'SIN-cPPT-SEW плазмида | Rosas, M. et al. 2014 | модифицирована для исследований экспрессии shRNA и miR. Кодирует маркер EGFP после промотора SFFV и выше усилителя вируса гепатита Woodchuck. Устойчивость к ампицилину. | |
| Плазмида pMD2.G | Naldini, L. et al. 1996 | Устойчивость к ампицилину. | |
| Крыса IgG1, κ контроль изотипа | Becton Dickinson | 550617 | См. Таблицу 1 для разведения и концентрации |
| Сыворотка крысы | Sigma-Aldrich | R9759-10ML | |
| Красная кровь ACK лизис | буфер приготовлен в домашних | ||
| условиях RPMI 1640 среда (1x) + 400 мкМ L-глутамин | Thermo Fisher Scientific | 21875-091 | |
| Сапонин | Sigma-Aldrich | S4521 | |
| SiglecF | BD | 562681 | См. Таблицу 1 для разбавления и концентрации |
| Таблетки гипохлорита натрия (отбеливатель, 2,000 ppm) | Guest Medical | H8818 | |
| Стерильный 24-луночный планшет для культивирования клеток | Greiner Bio One | 662160 | |
| Стерильный PBS Дульбекко (DPBS) (1x) Mg++ и Ca2+ - бесплатно | Thermo Fisher Scientific | 14190144 | |
| стерильные ЭДТА | Thermo Fisher Scientific | 15575020 | |
| стерильные одноразовые переносные пипетки VWR (23,0 мл, 30 см) | VWR | 612-4515 | |
| Сахароза | Thermo Fisher Scientific | 15503022 | |
| хирургические ножницы | н/д | /д н/д | Пользовательские настройки |
| Шприцы (50 мл и 1 0 мл) | Fisher Scientific | 10084450 & 768160 | |
| Tim4 | Biolegend | 130007 | см. таблицу 1 для разбавления и концентрации |
| U-образного дна 96-луночной клеточной культуральной пластины | Greiner Bio One | 650180 |
Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE
Запросить разрешение