$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Выделение моноцитов
В данной рукописи описан протокол получения mo-DC из моноцитов CD14+ , выделенных человеком, (рис. 1A) с последующим проведением лечения сиалидазой для снижения содержания сиаловой кислоты на поверхности этих клеток.
Существуют различные способы получения ДК человека, например, непосредственно из периферической крови или тканей или путем дифференцировки из предшественников, таких как стволовые клетки или моноциты. Получение ДК, дифференцированных из моноцитов, выделенных из периферической крови, гораздо проще из-за простоты получения больших количеств моноцитов по сравнению сдругими источниками ДК. Тем не менее, для получения высокого процента выделенных моноцитов необходимо тщательно соблюдать все этапы протокола. Например, среда градиента плотности может быть токсичной для клеток, и для предотвращения гибели клеток необходимо избегать длительного контакта клеток со средой градиента плотности и тщательно промывать клетки. Манипуляции с клетками должны быть выполнены как можно быстрее, чтобы избежать потери жизнеспособности клеток. Из PBMC моноциты могут быть выделены путем положительного отбора с использованием метода магнитно-активируемой сортировки клеток (MACS), который является подходящей технологией для получения большого количества моноцитов. Кроме того, по сравнению с другими методами селекции моноцитов, mo-DCs, полученные из моноцитов, изолированных MACS, обладают большей способностью стимулировать противоопухолевую активность Т-клеток42. В этом протоколе после выделения моноциты инкубировали с IL-4 и GM-CSF в течение 5-6 дней для достижения дифференцировки в незрелые mo-DC (рис. 1). Результаты показали, что морфологически (рис. 1А) и фенотипически (рис. 1Б) изолированные моноциты дифференцировались в незрелые мо-ДК. Кроме того, в процессе дифференцировки mo-DC теряли экспрессию маркеров CD14 и приобретали экспрессию CD1a и MHC-II (рис. 1B), которые необходимы для презентации антигена Т-клеткам.
Такая изоляция и дифференцировка моноцитов в mo-DC являются ограничениями этого протокола. Процесс выделения является чувствительным этапом, который должен быть выполнен осторожно и быстро, чтобы избежать гибели клеток, и этот шаг также должен выполняться каждый раз, когда для нового эксперимента требуются mo-DC. Процесс дифференциации занимает 5-6 дней, что представляет сложность с точки зрения использования этого метода для высокопроизводительного анализа. Тем не менее, метод выделения и использование цитокинов для дифференциации mo-DC полезны для получения большого количества функциональных mo-DC in vitro в экспериментальных целях. Мо-ДК, полученные в этом протоколе, могут подвергаться лечению сиалидазой, проточной цитометрии, ИФА, конфокальной микроскопии и т.д., что подчеркивает важность и полезность этого метода30.
Лечение незрелыми мо-ДК и сиалидазой
Сиалидазы играют важную роль в регуляции сиалирования и отвечают за удаление сиаловых кислот из гликанов клеточной поверхности. В mo-DC удаление сиаловой кислоты сиалидазой приводит к созреванию этих клеток, что увеличивает перекрестную презентацию антигена и последующую активацию Т-клеток и противоопухолевую активность30.
Незрелые человеческие мо-ДК демонстрируют высокое содержание поверхностных α(2,6)- и α(2,3)-связанных сиаловых кислот27 по сравнению со зрелыми мо-ДК31,43. Кроме того, удаление сиаловых кислот путем обработки мо-ДК сиалидазой улучшает созревание ДК 28,30,31. Сиалидаза, выбранная для этого эксперимента, была взята из бактерии Clostridium perfringens. Тем не менее, другие организмы также продуцируют сиалидазы, такие как бактерии Streptococcus pneumoniae, Vibrio cholerae или Salmonella typhimurium44, пиявка Macrobdella decora45 и даже Homo sapiens46, и сиалидазы из этих организмов также используются экспериментально. Однако каждая сиалидаза имеет свою субстратную специфичность. Кроме того, использование фермента сиалидазы может иметь свои ограничения; Например, манипуляции с мо-ДК во время лечения могут дополнительно стимулировать эти клетки. Кроме того, количество сиалидазы и время инкубации должны быть оптимизированы в зависимости от типа используемых клеток и их состава сиаловой кислоты. Удаление сиаловой кислоты является не постоянным эффектом, а скорее преходящим явлением, потому что клетка восстанавливает содержание сиаловой кислоты на своей поверхности. Помимо сиалидазы, существуют и другие методы уменьшения молекул сиаловой кислоты на поверхности клеток, такие как использование ингибиторов сиалтрансферазы, нокауты генов сиалтрансферазы или метаболическая блокада сиаловой кислоты с помощью миметиков сиаловой кислоты47,48,49. Тем не менее, эти методы могут оказывать различное воздействие на клетки, и, помимо десиалирования, необходимо учитывать жизнеспособность клеток. Лечение ферментом сиалидазы является практическим методом эффективного и временного удаления сиаловых кислот с поверхности клеток при сохранении жизнеспособности клеток.
В этой работе сиалидазу добавляли к незрелым мо-ДК в концентрации 500 мЕд/5 х 106 кл/мл, и клетки инкубировали при 37 °С в течение 60 мин. Лечение проводили с использованием RPMI-1640 без сыворотки, чтобы сохранить жизнеспособность клеток и избежать любого взаимодействия между сиалированными молекулами, присутствующими в сыворотке30. Лечение сиалидазой может быть выполнено с другими буферами, помимо RPMI, такими как 50 мМ ацетата натрия, pH 5,1 (в случае C. perfingens sialidase) или PBS50,51,52. Тем не менее, RPMI-1640 является наиболее распространенной питательной средой для ДК, поскольку он поддерживает постоянные экспериментальные условия во время процедуры, избегает индуцирования созревания и снижает любой стресс, который может быть вызван сиалидазными буферами или PBS 53,54,55,56. После инкубации с сиалидазой очень важно тщательно промыть клетки средой с добавлением сыворотки, чтобы гарантировать, что ферментная реакция остановилась. Присутствие сиалированных молекул в сыворотке будет конкурировать в качестве субстратов для сиалидазы, обеспечивая тем самым быструю остановку реакции.
Характеристика поверхностных маркеров методами проточной цитометрии и конфокальной микроскопии
Для определения профиля сиаловой кислоты в разделе 3 протокола использовали окрашивание лектином с последующей проточной цитометрией и конфокальной лазерной сканирующей микроскопией. Для процедуры окрашивания клеток в обоих случаях концентрации лектина и условия инкубации были оптимизированы, чтобы избежать агглютинации и гибели клеток. Крайне важно проводить инкубацию при 4 °C в буферах, содержащих не менее 2% ФБС или БСА, чтобы избежать неспецифического связывания лектинов. В этом протоколе RPMI-1640, содержащий 10% FBS, использовался для поддержания постоянных условий эксперимента и избежания клеточного стресса. Что касается конфокальной микроскопии, фиксация клеток перед окрашиванием имеет важное значение для сохранения морфологии, предотвращения аутолиза и поддержания антигенности.
Анализ фенотипа mo-DC методом проточной цитометрии показал, что обработанные сиалидазой mo-DC имели значительно большее количество лектина ПНК, связанного с поверхностью клетки, по сравнению с лектинами MMA и SNA, которое уменьшилось после лечения сиалидазой (рис. 2A). Как и ожидалось, окрашивание ПНА увеличилось, так как ПНК распознает несиалированные антигены, в отличие от МАА и СНК, которые связываются непосредственно с α2,3- и α2,6-сиаловыми кислотами соответственно30. Это окрашивание подтверждает эффективное удаление сиаловых кислот с поверхности клетки с помощью этого протокола. Другим методом, который может быть использован для валидации лечения и анализа содержания сиаловой кислоты на поверхности клеток, является окрашивание лектинами с последующей конфокальной микроскопией, как показано на рисунке 2B.
Помимо предыдущих примеров, существуют альтернативные подходы к оценке и характеристике содержания сиаловой кислоты, такие как зондирование лектинов методом вестерн-блоттинга. Также доступны альтернативные лектины, специфичные для сиаловой кислоты, такие как Siglecs, группа лектинов, которые имеют явное предпочтение типам и связям сиаловой кислоты57. Помимо использования лектинов в любом из методов (проточная цитометрия, микроскопия или вестерн-блоттинг), также можно охарактеризовать содержание сиаловой кислоты с помощью антител; Например, α2,8-сиаловые кислоты могут быть оценены с помощью антител, таких как клон 735, который специфичен для полисиаловой кислоты58. Кроме того, после лечения сиалидазой клетки могут быть функционально протестированы на их биологическую или терапевтическую эффективность путем оценки их фенотипа и способности активировать Т-клетки40. На самом деле, как показано в приведенных примерах, обработанные сиалидазой мо-ДК показали более высокий фенотип созревания, а также повышенную экспрессию антигенпрезентирующих и костимулирующих молекул.
Кроме того, обработанные сиалидазой мо-ДК могут быть загружены антигенами и культивированы совместно с Т-клетками или другими клетками, а затем могут быть изучены в отношении фенотипа, профиля секреции цитокинов или других особенностей. В приведенном примере данные показывают, что обработанные сиалидазой мо-ДК могут быть загружены опухолевыми антигенами, а затем использованы для активации Т-клеток. Фактически, полученные Т-клетки показали повышенную секрецию ИФН-γ, что согласуется с предыдущими сообщениями о влиянии нехватки сиаловой кислоты на повышение способности мо-ДК активировать Т-клетки 27,28,29,30,31.
В заключение, этот протокол показывает осуществимый, жизнеспособный и практичный метод получения mo-DCs для манипулирования содержанием сиаловой кислоты путем лечения сиалидазой. Этот протокол представляет собой методологию, которая может служить различным целям и приложениям. Этот метод может не только сыграть решающую роль в понимании роли сиаловых кислот в созревании и ответе иммунных клеток, но и может быть использован в качестве иммуномодулирующего инструмента.